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航天測試發射專業人才培養需求分析
近年來,我國航天發射任務明顯增加,載人航天、深空探測、二代導航、對地高分、新型運載火箭試驗、多平臺發射等新任務連續不斷。航天發射將呈現出零窗口發射、連續多窗口發射、快速密集發射、一箭多星發射、應急快速發射等發射新局面,參試人員兼崗、多任務并行情況普遍。高密度航天發射帶來參試人員的不足,也對測試發射人才素質能力提出更高要求。航天發射試驗任務涉及部門多,直接參與試驗任務的指揮和技術人員眾多,往往需要各級指揮機構組織協調并聯合決策。航天發射試驗是國家政治、軍事、經濟利益的集中體現,要求萬無一失,而決策的問題往往是隱藏很深的技術問題,決策難度大。為了較好地實施靠前決策和聯合決策,指揮層次日趨扁平化、管理日趨精細化,應急指揮情況越來越復雜、決策能力需求知識面越來越寬,迫切需要院校培養新型指技復合型人才。航天測試發射專業培訓對象主要來自(或即將分配到)總裝備部三個航天試驗基地、相關研究院所、二炮部隊和聯合作戰相關部隊。崗位范圍包括操作手崗位、指揮崗位、機關作試參謀崗位及其他與測試發射相關的試驗技術崗位。具體崗位涉及測試、發射、指揮、地面設備管理及氣象保障和勤務保障任務以及與之相關的組織指揮、總體協調、任務分析、諸元計算、遙外測及其數據處理任務等。航天測試發射專業人才培養包括任職教育和學歷教育。任職教育包括現職干部任職教育和生長干部任職教育,學歷教育包括本科生教育和研究生教育。不同的培訓對象對知識、技能的需求不同,只有掌握不同培訓對象的特點,才能在教學過程中科學施教,提高教學水平。
航天測試發射教研訓一體化研究
教學理論研究按照航天測試發射任務對不同層次人才知識和技能的需求,探討并構建了測試發射方向的“多層次、多目標、一體化”人才培養體系。通過定量化培訓目標,設計培訓方式、培訓內容、考核方式等,構建具體課程、專題的詳細完整的內容體系,嚴格課程設計、課堂設計、課件設計、試題庫設計,制定考核方式等。修改完善了研究生、本科生的培養方案和課程體系;創建了生長干部任職培訓、試驗中級指揮干部任職培訓、測發總師系統研討班等教學對象的培養方案與課程體系。航天測試發射人才培養主要服務于部隊航天發射試驗任務,因此,針對航天發射試驗任務現實存在的各種問題開展討論和分析,提出解決問題的思路和具體技術方法,全面拓展“貼近部隊、深入部隊、服務部隊”的教學研究。針對測試發射領域知識廣、測試發射可靠性安全性要求高的特殊性,研究并創新了“網絡型、實踐型、團隊型”教學手段。利用現代網絡信息技術構建“網絡型”教學平臺,通過網絡課程彌補傳統課堂教學存在的不足。按照學員培訓需求和培養目標,積極組織開展實地參觀、模擬訓練等“實踐型”教學,使其通過切身感受,擴展解決問題的思路和方法。通過研究團隊教學的特點及優勢,創建了“團隊型”教學模式。通過集體討論、集體備課,高度凝練了教學內容;通過集體指導、重點檢查,大幅提升了課堂設計水平;通過集體監督與標準化考核,有力督促了年輕教員的成長。教學方法研究在教學中探索了“問題型”專題教學方法,實現了從“收集現實問題——確定教學內容——組建專題教學組和評估專家組——設計教學專題——組織學員研討——完善教學專題——正式進入課堂”,已建成《航天試驗技術》系列專題、《航天發射安全性可靠性》系列專題、《航天試驗指揮》系列專題、《航天裝備應用》系列專題等。在教學中強化了“案例型”專題教學方法,航天測試發射是一項復雜的大系統工程,在過去的幾十年中積累了大量的實踐經驗與教訓,將這些典型實踐進行歸納,挑選合適的實踐作為案例教學。為此,針對航天測試發射教學,探索了“案例型”教學。案例教學的關鍵是選擇好的案例,在選擇案例時應注重啟發性、典型性、真實性和故事性。例如在《航天發射故障診斷》、《可靠性工程》、《安全性工程》課程時,通過典型的國內外大量的衛星發射、載人航天、載人探月、星際探測等航天任務實際案例,極大地調動了學員主動思考問題、解決問題的意識,激發了對航天發射事業的熱愛。對測試發射重大現實問題創建了“研究型”教學方法。測試發射專業教學中除了通過集體授課解決共性問題,更多是采取課題研究的方式解決個性問題,即采用“研究型”教學方式。通過組織觀摩優秀教員的授課、精品課程的建設,組織學習優秀論文,探討提高教學的思路和方法。通過資助教員開展教學研究課題,針對教學的經驗和問題進行總結。對于任職教育學員,按照預先收集的測試發射相關領域的現實問題,學員自愿組合成課題研究小組,導師負責指導學員組針對特定問題進行研究。對于學歷教育,采用課程小論文的形式,針對某一個特定問題開展研究,提高其解決問題的綜合素質。師資隊伍建設研究構建了“首席教授+專業方向帶頭人+中青年骨干”教研訓團隊。學科師資隊伍由17人構成,擁有多個獨具特色的研究方向,為人才培養保證了充足的師資力量。由航天測試發射學科首席教授牽頭,以各專業方向責任教授為組長,以高職和中青年骨干為核心,構建多個教研訓團隊。通過定期召開會議,總結經驗,發現問題,共同商討解決問題的措施和辦法,并為學院教學改革出謀劃策,從而極大地發揮了教研訓團隊的集體力量。采取“調研+代職+參與任務+進修+引進+外聘”方式強化師資力量。通過組織和鼓勵教員走出校門,進入航天試驗部隊、航天工業部門代職鍛煉、接受培訓,了解學員所需,了解產品、了解工程化過程。目前,航天測試發射專業師資隊伍的知識結構比較完善,覆蓋了從裝備的使用操作、工程技術到頂層設計與規劃等方面的知識,基本滿足了任職教育和學歷教育的需求。制定“傳幫帶+競爭上崗+公平考核”激勵制度。教學質量的提升也取決于合理的激勵制度。對于經驗豐富的高職教員,要發揮“傳幫帶”的作用,要對搞得好的高職教員實行合理獎勵。同時,對于授課教員,采用“競爭上崗”的方式,促進高職教員,鼓勵年輕教員,提高整體授課質量。對于教學質量的評估需要做到“公平考核”,由授課質量專家組、學員按照一系列指標打分,結合教員自評,給出綜合評定成績。另一方面,通過凈化競爭環境,制定合理的獎懲制度,積極調動教員的積極性,杜絕“等、混、差”的消極思想。教研訓一體化平臺建設研究為提高測試發射教學質量,需要為教員、研究生學員和總師班學員的科研和技術推演提供一個平臺;需要為學歷教育和生長干部任職教育學員的指揮、操作和技術學習提供一個平臺;需要為輪訓班學員學習測試發射新技術提供一個平臺;需要為中級指揮學員進行指揮演練提供一個平臺;需要為多層次學員聯合演練提供一個平臺。為此,開展了航天測試發射教研訓一體化平臺構建研究。通過將已有試驗設施設備、科研試驗設備、學科建設新購設備、教學科研訓練軟件系統,按照模塊化、功能化、系統化、網絡化等原則集成,構建了航天測試發射教研訓一體化平臺。使得測試發射方向的基礎設施設備得到系統改造,教學環境得到進一步完善,科研環境得到極大加強,訓練環境得到全面升級。航天測試發射教研訓一體化平臺主要新建項目包括:航天測試發射指揮模擬訓練系統、新一射場測發信息檢測分析系統、CZ-3A系列運載火箭多路測試信息采集處理系統、運載火箭遙測數據判讀系統、CZ-3B運載火箭控制系統模擬器等。如航天測試發射指揮模擬訓練系統用于對運載火箭測試發射操作、組織指揮級技術勤務保障等方面的訓練,系統主要包括發射站指揮所分系統,以及運載火箭控制、動力、利用、遙測、外安、勤務等模擬訓練分系統。該模擬訓練系統為本科生、研究生、生長干部、測試發射中級指揮干部等提供了良好的訓練環境。
航天測試發射教研訓一體化實踐
本人通過平面解析幾何的教學,現總結出解決平面解析幾何問題的幾點想法:
一、重視“數形結合”的數學思想
數形結合的思想,其實質是將抽象的數學語言與直觀的圖像結合起來,關鍵是代數問題與圖形之間的相互轉化,它可以使代數問題幾何化,幾何問題代數化。于是用代數方法解決幾何問題或借助幾何圖形性質解決代數問題的思想方法――形數結合的思想方法誕生。
例如:直線L的方程為:x=-p/2(P)0),橢圓中心D(2+p/2,0),焦點在x軸上,長半軸為2,短半軸為1,它的左頂點為A。問p在什么范圍內取值,橢圓上有四個不同的點,它們中每一個點到點A的距離等于該點到直線L的距離?
[分析]由拋物線定義,可將問題轉化成:p為何值時,以A為焦點、L為準線的拋物線與橢圓有四個交點,再聯立方程組轉化成代數問題(研究方程組解的情況)。
[解]由已知得:a=2,b=1,A(p/2,0),設橢圓與雙曲線方程
[注]本題將曲線有交點的幾何問題轉化為方程有實解的代數問題。一般地,當給出方程的解的情況求參數的范圍時可以考慮應用了“判別式法”,其別要注意解的范圍。另外,“定義法”、“數形結合法”、“轉化思想”、“方程思想”等知識都在本題進行了綜合運用。
平面解析幾何要完成的兩大任務:一是,根據曲線的幾何條件,把它的代數形式表示出來;二是,通過曲線的方程來討論它的幾何性質。
關注1:怎樣把幾何問題轉化為代數問題?
首先,在復習中,要主動地去理解幾何對象的本質特征。這是實現幾何問題代數化的基礎和落腳點。平面解析幾何畢竟是幾何,決不能忽視對幾何對象的幾何特征的認識與理解。其次,完成好幾何問題向代數問題的轉化,還要善于將幾何性質通過代數形式表達出來。教師在教學中要有意識地找一些幾何對象的常見、比較典型的幾何特征,進行有針對性的代數化訓練。
關注2:提高將“代數結論”向“幾何結論”的轉化的意識和能力。在解析幾何的復習中,只有重視對以上兩個問題的關注,才能深刻領悟到解析幾何的思維方法,并努力嘗試應用這種思維模式去解決問題,如此才有可能使解析幾何的最后復習落到實處。
例如:(2006年上海春卷)學校科
技小組在計算機上模擬航天器變軌返
回試驗.設計方案如圖:航天器運行(按順時針方向)的軌跡方程為x2+y2=1,變軌(即航天器運行軌跡由橢 圓變為拋物線)后返回的軌跡是以y軸
為對稱軸、M(O,64/7)為頂點的拋物線
的實線部分,降落點為D(8,0).觀測 點A(4,0)、B(6,0)同時跟蹤航天器。
(1)求航天器變軌后的運行軌跡所在的曲線方程;
(2)試問:當航天器在軸上方時,
觀測點測得離航天器的距離分別為多少時,應向航天器發出變軌指令?
二、用數學思想方法指導平時的教學
在問題解決中運用思想方法,提高學生自覺運用數學思想方法的意識。
注意分析,探求解題思路時數學思想方法的運用。解題的過程就是在數學思想的指導下,合理聯想提取相關知識,調用一定數學方法加工、處理題設條件,逐步縮小題設與所求問的差異的過程。也可以說是運用化歸思想的過程,解題思想的探求是運用思想方法分析解決問題的過程。注意數學思想方法在解決典型問題中的運用。
例如已知橢圓c的方程為y2/b2=1的兩條漸近線為l1、l2,過橢圓c的右焦點F作直線l,使ll1,又l2與交于P點,設l與橢圓c的兩交點從左到右依次為B、A(如圖所示)。
求:|PB|/|PA|的大值,取得最大值時橢圓c的率心率e的值
[解]解析:設C的半焦距為c,由對稱性,不妨設l1。:y=b/ax,l2:y=b/ax 由
的右準線a=a2上.
設點A內分有向線段FP的比為l,由定比分點坐標公式求出點A的坐標為
點A在橢圓c上,將點A的坐標代入橢圓方程化簡,整理,有(c2+λa2)λ2a2=a2c2(1+λ)2,兩邊同除以a4。由 e=a/e得(e2+λ)2,=e2(1+λ)2
分別過A、B作橢圓c的右準線的 垂線,垂足分別為N、M.
基于問題的學習是一種以學生為中心的主動型教學模式和課程體系設置方法,其最初是由加拿大的麥克馬斯特大學(McMasterUniversity)醫學院于20世紀60年代在醫學課程教改中逐步形成并提煉出來的。在PBL中,教師根據課程要求和學生的知識基礎預先定義一個不完整的或劣構的問題,然后讓學生進行研究,理論聯系實際,運用已掌握的知識和技能提出解決問題的可行方案,讓學生親身參與問題求解的每一個步驟和知識構建的過程,從而將其先前獲得的知識和經驗很好地整合起來,使已有知識結構得到完善的同時達到對新知識的理解與掌。
1.目標和基于問題的學習法的特點。
基于問題的學習方法的主要目標不僅僅是讓學生獲得知識,并且要運用知識。PBL重視模型和問題的解決。它試圖模擬現實生活中的工程研究和開發過程。Barrows這樣描述PBL的主要特點:(1)學習是以學生為中心的,即學生選擇怎樣去學習和他們想要學習的內容。(2)學習在小團體中展開并且提倡協作學習。(3)老師是促進者、引導者或教練。(4)問題形成組織重點并刺激學習。(5)問題是拓展真正的問題解決能力的工具。(6)新的信息是通過自學獲得的。
2.PBL工程教育案例———麻省理工學院航空航天工程系。
幾年前,在麻省理工學院的航空航天系成立了一個由教師和科研人員組成的新戰略計劃小組,專門負責課程改革。為了強調教育以學生為中心,討論小組花費了一定的時間和精力通過對項目和學習成果進行驗收,設計了新的教學方法,建造與之配套的實驗室。盡管基于問題的學習是關鍵,但它不是課程組織的原則。新的航空航天工程課程以現實生活中產品完整的生命周期工程為背景,即構思、設計、實施和執行(CDIO),結合設計建造經驗,貫穿于整個項目中。接下來就是從簡單的項目到高度復雜的系統設計建立過程,以及從中取得的經驗教訓。第一年,在《航空航天設計導論》課上,學生們設計、構思并且試飛的由無線電控制浮空飛行器(LTA)。第二年,在《聯立工程學》課上,學生們設計、搭建并且試飛了無線電控制的電推力飛行器。在一些比較深入的課程例如《空氣動力學》課上,從工廠或者政府以往項目中提出航空工業中很常見一個實際的問題,像是以洛克希德•馬丁戰術飛機系統為模板提供項目設計方案。高級課程完全利用基于問題的學習方法,如:《實驗項目實驗室空間系統工程》、《CDIO高等課程》。在這些PBL體驗中,學生發現自己感興趣的問題,通過做實驗找到解決方法,并用多學科方法設計出復雜系統。麻省理工學院航空航天系“復雜系統學習實驗室”的主任提出了一個對于基于問題的學習方法的分類框架。它將問題分為四個等級,給出了解決基礎科學及先進工程課題的系統方法。一級:問題集。問題集是指在大多數工程課程中發現的傳統問題。它們往往具有一定的結構與較成熟的解決方案(至少問題的設計者知道)。所有學生解決同樣的問題,有時獨自解決,有時以小組形式解決。問題需要在相對較短的時間內解決。二級:小型實驗。小型實驗是指在結構化問題下的實驗課。例如測量或觀察某種工程現象或數據。這些問題在一或兩個學期內解決,可以“重復地進行”,也就是說,每個學生團隊解決與其他團隊同樣的問題。在麻省理工學院有許多例子,如《聯立工程學》課上的桁架實驗室,《空氣動力學》課上對在風洞中的流速計的校準,《航空航天設計導論》課上對空氣動力減速器的各種測試。三級:大型實驗。比起前幾個階段,這個階段的問題需要更長的時間去解決,可能會耗費幾周或整個學期。到了這個階段問題明顯復雜了很多,需要更多的規劃和教員支持。在麻省理工學院有許多如是例子:《實驗項目實驗室》課上的風洞試驗、飛行器模型項目,《空氣動力學》課上的機械項目,《航空航天教育導論》課上的輕于空氣的飛艇,《聯立工程學》課上的電動飛行器設計等。四級:頂級CDIO實驗。這個階段在系統中整合了核心工程的頂級實驗。麻省理工學院的航空航天工程項目用構思-設計-實施-操作(CDIO)的方法來設法更接近于實際工程。在頂級實驗中,工程的四個階段都將涉及。頂級實驗室的項目均為研究的重點,需要更多的資金,工程的復雜度和依賴經驗的程度也很高。例如麻省理工學院的自主衛星光學陣列項目和磁控編隊飛行器。四級的項目需要學生、老師和研究員花費三個學期去完成。可以看出三級和四級問題的解決過程是由學生主導的、不受約束的、復雜的、多方面的且具有很高的主動性過程,符合之前所說的PBL標準。然而一級和二級中的項目體驗過程更結構化,在這個過程中學生體驗到關于問題構想的有用指導,使用工具進行研究發現。基于問題的學習方法和設計-制造經驗貫穿了整個麻省理工學院航空航天工程系的本科生階段。使用四個等級的框架來層次化PBL體驗過程確保了從高度結構化問題到無約束和復雜問題情況的合理推廣。
3.基于問題的學習方法的評估。
基于問題的學習方法的評估是多模式和長期性的。這些方法包括實驗室期刊、技術簡報、設計審查、技術報告、團隊協作評估、設計作品、互評和自評。教師的角色主要是顧問和指導員,以及在學習過程中為學生提供大量反饋信息。在《航空航天設計導論》課上,學生們設計、制造并試飛由無線電控制的浮空飛行器,設計審查作品和最后的評估工作都是由飛行器競賽的方式進行。在《綜合工程》課的飛行器設計項目中,二年級學生分析在問題集中與氣動性能、穩定性和推進裝置有關的問題,并動手組裝和試飛無線電控制的電推力飛行器。與第一年的課程相似,評估手段包括問題集、設計審查以及最后的一場比賽。除了評估認知能力的培養效果,情感變化也要被評估。評估學生們在問題處理過程中的信心、參與到解決具有挑戰性問題中的意愿和控制問題解決進展的感覺也很重要。這些情感變化可以通過觀察、訪談、作品、期刊和其他形式的自評進行評估。
二、小衛星平臺與基于PBL的航天工程教育創新結合途徑
在全球化大背景下,除去意識形態的差別,世界人才的標準正趨于統一。根據著名的CDIO(Con-ceive-Design-Implement-Operate,即:構想-設計-實現-運作)工程教育模型,工程教育包括以下幾大培養目標:掌握深厚的基礎知識和應用技術;善于構思、設計、實現和運作新產品或系統的能力;承擔和實施復雜系統工程的能力;適應現代團隊協作開發模式及其開發環境。這些目標是直接參照工業界的需求而制定的,它實際上定義了現代工程技術人員的素質構成。
1.小衛星作為航天工程教育的意義。
小衛星為空間發展提供了的一條新途徑,這是與以往基于傳統空間開發模式的“政府導向的大型項目”完全不同的。此外,NASA已經開展了很多項目為大學提供發射機會,讓他們逐漸學會如何開發、運營衛星。超小型衛星計劃是其中一個著名的案例,選定十所大學并給予他們項目資金,最終的成品將搭載航天飛機發射上天。憑借多年的項目經驗,一些大學已經能夠制造衛星,甚至出售衛星給其他大學或國家。小衛星為大型衛星上已經實現的一些任務提供了一條新的實現途徑。一定數目的小衛星協作是一個非常重要的概念,通常被稱為“星座”或“編隊飛行”。這種多衛星體系的優點是容錯量大、重構能力強、系統的可擴展性好。
2.基于小衛星平臺的航天工程教育項目。
小衛星的操作訓練為大學生的太空教育提供了一個特別的機會,讓他們能夠體驗從任務創建、衛星設計、制造、測試、發射、運行,直到結果的分析的整個太空項目周期。同時他們還能從這些項目中學到項目管理和團隊協作等重要技能。小衛星項目不僅對教育有益,而且有望成為太空技術發展與商業運營中的一名新成員。
(1)日本衛星設計大賽。
上世紀90年代初期,日本的大學小衛星研究項目遠遠落后于美國和歐洲各國。然而,在意識到了小衛星在教育和技術發展上的重要性后,日本國內開始大力推動高校小衛星設計-制造計劃。第一個里程碑是“衛星設計大賽”。1992年三個學術社團共同成立了大賽組委會,他們分別是JSME、JSASS與IEICE。經過一年時間的準備,于1993年舉辦了第一屆比賽。這項比賽的目的是為更多的大學生提供參與太空項目的機會,同時鼓勵一流大學開始進行實體衛星的制造項目。評審項目分成兩大類,創意類評審該項目的創意與想法,設計類評審衛星設計的可實現性。提交的項目首先會進行初步的評審,合格的項目才能入圍最終的決賽。屆時,將進行衛星模型的展示和評審。優秀的作品將獲得“設計獎”、“創意獎”以及三大學術社團頒發的獎項。大賽每年都會收到20到30個創意獨特的項目。
(2)大學空間系統研討會(USSS)以及CanSat項目。
USSS始于1998年,每年11月由JUSTSAP小衛星工作組在夏威夷舉辦。研討會的形式十分獨特,出席會議的日本和美國的大學首先提出自己衛星項目的構想,以及各大學自身的科研實力,然后將具有相同興趣、能力或科研實力的大學進行組隊。各組展開討論,在一天半的研討會后,各組需要向其他組展示他們的項目設計書。這些項目要在USSS結束后的一年內實施,他們的成果將在下一年的USSS上展示。其中最成功的項目就是CanSa(t罐裝衛星)項目了。CanSat項目是1998年由特維格教授提出的。在最初的計劃中,每所大學都要制造一個350mL飲料罐大小的微型衛星,衛星將被發射到軌道上,在下一年的USSS上進行控制操作。
(3)立方體衛星。
立方體衛星項目由特維格教授在1999年的USSS大會上提出。立方體衛星為重1kg,長寬高均為10cm的微型衛星。每所大學制作的立方體衛星都被放在一個名為“P-POD”的盒形載體內,它由俄羅斯的“第聶伯”火箭裝載發射升空。為了減少立方體衛星和P-POD之間的機械和電氣接口,P-POD釋放機制設置得非常簡單:當P-POD的門打開,里面的立方體衛星就被P-POD末端的彈簧彈出。東京大學和東京工業大學已經開始了立方體衛星項目,并大致完成了設計和EM級別的模型制造。這些大學的學生已經在立方體衛星項目中獲得了微型衛星開發的基本專業知識。但他們現在需要面臨新的挑戰:如何使用現成的廉價的部件設計可靠的空間系統,如何進行空間環境試驗(如真空熱或輻射試驗)并獲得試驗結果,以及如何處理更大的風險,更多的人力資源、時間和成本。目前計劃于2002年底發射第一個立方體衛星。
(4)歐洲大學生月球軌道航天器。
歐洲大學生月球軌道航天器ESMO是歐空局教育衛星計劃的第四項任務,它是基于“歐洲大學生太空探索與技術倡議”計劃中的“SSETI-Express”衛星。ESMO項目是為了吸引和培養下一代的月球與其他行星的工程師和科學家。航天器有效載荷包括:船載液壓雙組元推進系統,用船從地球同步軌道通過“日地系統中的拉格朗日點L1”轉移到繞月運行軌道的過程,歷時3個月;表面光學成像的窄角相機和一個用于測繪全球引力場的子衛星,將在歷時超過6個月的時間里執行測量任務;可供選擇的載荷還包括一個生物實驗和一個微波輻射計。ESMO項目是未來歐洲的科學和勘探計劃的一個強大的動手教育和公共宣傳工具。它是一個面向大學生的項目,訓練和培養了下一代的月球任務的工程師和科學家。
三、建立基于PBL的航天工程教育實驗平臺和培養范式
我國在“十二五”規劃中提出了“創新驅動,實施科教興國戰略和人才強國戰略”,要“圍繞提高科技創新能力、建設創新型國家,以高層次創新型科技人才為重點,造就一批世界水平的科學家、科技領軍人才、工程師和高水平創新團隊。實施PBL教學是一項系統工程,由于受國情、傳統教育教學模式和人才培養機制的約束,在中國工科大學中實施PBL教學存在問題案例少、實施成本高、評價方式單一和師生角色僵化等問題,因此,需要根據我國工程教育的現狀和國情對PBL教學進行本地化處理,不能生搬硬套,具體來講有以下幾個方面需要注意。
1.樹立以學生為中心的教學理念。
樹立以學生為中心的教學理念是實施PBL教學的前提條件,PBL強調以學生為中心,作為PBL教學的實施者,教師必須要深刻認識到這一點。
2.根據具體航天任務設計問題。
豐富的問題案例是PBL教學成功的關鍵。每門專業課的設置都是基于學生已具備一定的先修課程基礎為前提,但個體的差異不容忽視,教師或教師團隊在進行某課程PBL問題設計的時候要充分了解學生的知識基礎,結合具體的實施條件進行問題案例的設計。為了保持熱情,學生們可以一種競賽的形式開始項目,學生們互相分享自己的認識,用自己的雙手選擇出最吸引人并且最有意義的項目。
3.提高衛星實驗平臺的開放性與多樣性。
除了教育實踐空間項目對航空航天教育帶來的價值之外,學生建造空間項目長期承諾創新型大學的任務是可直接有利于空間行業本身。目前,各大學中設立的大學或研究生開放實驗室及其配套的開放創新基金都是一些很好的嘗試,取得了很好的效果,但其范圍需要擴大,讓大學生能夠進入一些比較前沿的和良好國際合作背景的研究型實驗室,使其很早就能受到良好的學術熏陶,以促進其產生向更高層次發展的內部動機和欲望。
4.加強學習能力的培養。
發展學生的學習能力,使其成為高效、獨立的終生學習者是PBL的重要目標之一。通過參加PBL學習,讓學生明白學習不完全是個人的事情,在PBL小組中每個學生都擔當一定的角色,并承擔相應的責任,在小組討論中無私貢獻自己的學習成果,并吸取其他成員的學習成果,達到共同進步。
5.建立合理多樣化的評估體系。
在實施PBL的過程中,可以采用學生自我評價、同學互評及教師評價相結合的辦法,注重學生的過程表現,而不是結果。創新人才的多樣性和創新思維的多樣性決定了我們不能用一刀切的方法來評價學生,而是要采取靈活多樣的評估體系,建立激發創新的長效機制。除了評估認知能力的發展和成就,情感變化也要被評估。評估學生們在問題處理過程中的信心、參與到解決具有挑戰性問題中的意愿和控制問題解決進展的感覺也很重要。
四、結論
Long Yaosong;Wen Xin; Nan Ying;Wang Hao
(①College of Aeronautics,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China;
②College of Astronautics,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)
摘要: 《航天器控制》是我國航天航空院校一門重要的專業課,是本科生后續課程和研究生課程的基礎,它在專業課程體系中占有重要地位。由于該課程具有較強的工程背景,所以數學模型復雜,再加上目前專業課的學時不斷壓縮,因此如何在較短的時間內,提高教學效率和效果,已經成為教師講授該門課程時不得不考慮的一個重要問題。
Abstract: Spacecraft Control is an important course in aerospace colleges. It is the basic course of undergraduates and graduates. It plays an important role in specialized courses. With the need of engineering knowledge, and the reduction of specialized course's hours, the model is very complex. So, how to improve the learning efficiency in such a short time becomes an urgent problem when teachers give lessons.
關鍵詞: 航天器控制 MATLAB 教學 多媒體
Key words: spacecraft control;MATLAB;teaching;multimedia
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)26-0145-02
0引言
目前,《航天器控制》課程一直采用“教師一黑板一學生”或“教師一PPT課間一學生”的課堂教學方式,尤其當教師在黑板上講授航天器動力學控制系統的分析時,往往需要使用幾種顏色的線條將他們區分,而且曲線的準確度基本沒有保證,僅僅是一種定性分析結果,造成系統分析缺乏可視化的直觀表現,系統響應的動態性難以體現,使得學生難以理解和接受。此外,由于黑板式教學模式的缺點,學生也很難理解復雜的航天器姿態運動性能,更不能直觀地得到系統特性的可視化測試結果,造成學生不能深刻地理解所得結論。
另一方面,航天器姿態控制的實踐性教學環節也是該課程教學的重要環節,但在航天器控制實驗中由于現有硬件設備昂貴,如購買一個仿真轉臺需要50萬元左右,我國目前有很多重點工科院校都興辦航天專業,這些新辦的航天專業沒有完善的試驗條件,談不上具備航天器物理仿真實驗室,所以不能為學生提供了優良的實驗條件,很難達到良好的效果,更不利于鞏固課堂中的理論知識。
綜上所述,《航天器控制》課程迫切需要進行教學方法和實驗方法的改革。如何幫助學生理解與掌握課程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力,是本課程教學所要解決的關鍵問題。
在我國高校里,MATLAB已經成為自動控制與各類高級課程的基本數學工具,成為各高校大學生、研究生必須掌握的基礎知識與基本技能,將MATLAB數字仿真用于《航天器控制》的教學將為高校提供了一種很好的解決辦法。
1MATLAB在《航天器控制》教學中的徹底應用
1.1 航天器系統建模數學模型是航天器控制系統分析研究的基礎。應用MATLAB輔助分析控制系統,首先也要建模,其建模主要是以函數形式表示和Simulink模型。函數形式如:用tf()印函數來建立控制系統的傳遞函數模型,用zpk0函數來建立零極點增益模型,用tf2zp0和zp2tf0函數來實現傳遞函數模型和零極點增益模型的相互轉換,用cloop0函數來建立單位反饋或者用函數feedback0來構成其它反饋。Simulink是MATLAB產品中的圖形化系統建模與仿真工具,通過這個工具,用戶可以采用方框圖建立系統的模型,比傳統的仿真軟件包用微分方程或差分方程建模具有更直觀、方便、靈活的優點。
例1對于衛星系統,一般反饋控制系統的組成如圖1。
通過系統測試以及設定參數,得出如下系統閉環傳遞函數。
G(s)=■
Matlab程序如下:
num=[1,5];
[z,p,k]=tf2zp(num,den)
運行結果為:
z=0
-5.0000
p=-2.0000
-1.0000
-1.0000
k=1
結果表達式為:G(s)=■
同理,可用zp2tf0函數來實現零極點增益模型向傳遞函數模型的轉換。
若已知系統零點(-5,0),極點(-2,0)、(-1,0)、(-1,0),增益為1,則可以用以下zpk0函數來建立零極點增益模型:
sys=zpk([-5],[-2,-1,-1],[1]);
總之,matlab中有許多函數可以用來建立系統的模型。
1.2 時域分析在時域分析中,通過分析系統的閉環極點的分布來判斷系統的穩定性,通過分析系統的典型信號響應來分析系統的動態性能。但是對于非線性系統,如果用人工計算來分析的話,不僅花費時間多,而且教學效果很差。此時可以借助于MATLAB中的Simulink功能進行分析,使問題就變得很簡單。
例2對例1中系統,輸入周期為6s的方波,求其輸出響應。
執行下面的M文件:
num=[1,5];
den=[1,4,5,2];
t=0:0.1:15;
%――構造周期為6的方波
period=6;
u=(rem(t,period)>=period./2);
lsim(num,den,u,t);
運行后得到如圖2所示輸出響應曲線。
1.3 根軌跡分析根軌跡法是分析和設計線性定常系統的圖解方法,是《航天器控制》課程的一種基本的系統分析方法,但是傳統方法在繪制根軌跡的過程中,需要分析、計算、描點,花費大量時間,引入MATLAB后,只需幾句命令就可以取代上述工作。
例3 對于某衛星俯仰角控制系統,其結構如圖1。設定各環節參數后,系統開環傳遞函數模型為:G0(s)=■
繪制其根軌跡圖。
Matlab程序如下:
num=10;
den=[0.1 1.1 0];
rlocus(num,den)
運行后得到如圖3的根軌跡曲線。
1.4 系統設計所謂的系統設計,就是在給定的性能指標下,對于給定的航天器控制對象模型,確定一個能夠完成任務的校正器,即確定校正器的結構和參數。借助于MATLAB強大的計算功能,可以很方便地解決這個問題。
例4 已知系統的開環傳遞函數為G(s)=■
要求:①kv?叟30°;②ωc?叟2rad/s,?酌c?叟45°。用頻域設計滯后校正裝置。為了滿足穩態性能,令K=30,作開環系統的波特圖如圖4所示。
執行下面的程序:
clc
clear all
figure(1)
n1=[30];
d1=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.2 1]));
bode(n1,d1);
[gm,pm,wg,wp]=margin(n1,d1)
figure(2)
nc=[4 1];
[nc1,dc1]=cloop(n1,d1);
[nc2,dc2]=cloop(n2,d2);
subplot(121);
dc=[50 1];
bode(nc,dc);
hold on
n2=conv(n1,nc);
d2=conv(d1,dc);
bode(n2,d2);
%hode on
[gm,pm,wg,wp]=margin(n2,d2)
figure(3)
step(nc1,dc1);
subplot(122);
step(nc2,dc2);
設計滯后校正裝置為:Gc(s)=■,校正后系統的開環傳遞函數為:Gc(s)G0(s)=■?■,校正前后系統的波特圖如圖4所示。
校正后系統的指標為:[gm,pm,wg,wp]=5.8182 48.2960 6.8228 2.1664,即相位裕度是?酌c=48.2960°,開環截至頻率是2.1664,滿足設計要求。
校正前后系統的時域響應如圖4所示。從這個圖也可以看出,原系統是不穩定的。
1.5 利用Simulink進行實驗仿真借助于MATLAB中Simulink的強大功能,可以進行虛擬實驗仿真教學。此時,只需從工具箱的模塊庫復制所需的模塊,按硬件實驗系統的方框圖進行連接。與傳統的硬件實驗相比,其仿真結果的可信度高,不受空間、時間和物質條件的限制,并且可激發學生的創造靈感。
例5已知衛星俯仰姿態角控制的系統圖如圖5。
取Km=10,Tm=0.1;角度信號放大器的倍數一般在10到1000之間,取:K1=100測速發動機的系數取:Kt=1;飛輪動量交換機構的系數:Kg=J/Ix=mr2/MxRx2,近似的取:Kg=■,則其轉換為狀態方程
■1■2=0 1-100-11x1x2+01u
y=[1000]x1x2
利用Matlab中Simulink搭建的系統模型,系統階躍響應如圖6所示:
2總結
應用MATLAB進行《航天器控制》輔助教學,可以方便地進行系統建模、時域和頻域分析以及系統的設計,在復雜的線性系統或者非線性系統分析中,它的優勢更為突出。它解決了傳統教學中畫圖不準確、計算繁瑣的弊端,大大提高了教學效率,充分調動了學生的學習積極性,培養他們運用工具分析問題和解決問題的能力,同時,更增強了他們的創新能力。
參考文獻:
[1]聞新,周露,張鴻.MATLAB科學圖像構建基礎與應用[M].科學出版社,2002.
職業生涯管理是從人力資源管理理論與實踐中發展起來的新學科,是企業人力資源管理的核心內容,目前還處于探索和研究階段,沒有成功的經驗可借鑒。航天企業如何營造一個高效率的工作環境和引人、育人、留人的企業氛圍、實現航天企業的可持續發展?做好員工職業生涯管理是關鍵之一。
二、航天企業實施員工職業生涯管理的必要性
(一)職業生涯管理是航天企業資源合理配置的首要問題
作為企業第一資源,人力資源是一種可以不斷開發并不斷增值的增量資源,通過人力資源的開發能不斷更新人的知識、技能,提高人的創造力。特別是知識經濟時代,知識已成為社會的主體,而只有人能掌握和創新知識,所以企業更應注重人的智慧、技藝、能力的提高與全面發展。因此,航天企業加強員工職業生涯管理,讓員工找到適合自己的職業,充分展現自身的價值,使人盡其才、才盡其用,才能達到企業資源的合理配置。所以開展職業生涯管理是航天企業資源合理配置的首要問題。
(二)職業生涯管理能充分調動員工的內在積極性,更好地實現組織目標
美國心理學家馬斯洛認為:每個人都具有一定的內在價值,人總是最大限度地要求其潛能得到發掘。他把人的需要依次分為:生理的需要、安全的需要、感情和歸屬的需要、地位和受人尊重的需要以及自我實現的需要。航天企業通過開展員工職業生涯管理幫助員工規劃各層次需要實現的路徑,逐步實現員工不同層次的需要,并使員工的需要滿足度從金字塔形向梯形過渡,最終接近矩形,既使員工的低層次物質需要逐步提高,又使他們的自我實現等精神方面的高級需要的滿足度逐步提高。這樣就會使員工產生強烈的為航天企業服務的精神力量,進而增強航天企業的競爭力和凝聚力。
(三)職業生涯管理是航天企業引人、育人、留人的手段之一
很多情況下企業能否贏得員工的敬業精神和奉獻精神的一個關鍵在于其能否為自己的員工創造條件,使他們有機會獲得一個有成就感和自我實現的職業。航天企業進行職業生涯管理可以為每一名員工提供一個不斷成長、挖掘個人潛力和建立成功職業的機會,給每一名員工創造施展才能的舞臺,讓他們在這個舞臺上按照自己的職業發展規劃施展自己的才能,充分實現自我價值。
(四)職業生在管理能為航天企業發展提供長盛不衰的人力資源保證
一個個成功企業的經驗告訴我們,它們成功的根本原因是擁有高質量的員工和高質量的企業家。人的才能和潛力如能得到充分發揮,人力資源就不會虛耗、浪費,企業的生存成長就有了取之不盡、用之不竭的源泉。例如,發達國家的主要資本不是有形的工廠、設備,而是他們所積累的經驗、知識和訓練有素的人力資源。航天企業通過職業生涯管理能不斷提高員工的能力和綜合素質,不斷培養出高質量和高素質的員工,做好人力資源儲備,為企業發展提供長盛不衰的人力資源保證。
三、航天企業職業生涯管理的基本思路和做法
航天企業如何面對當今激烈的人才競爭,做好員工職業生涯管理,構建員工展示自己才華的舞臺,吸引和留住高素質的人才,依筆者所見,應從以下幾個方面著手:
(一)開展職業咨詢和職業輔導是做好職業生涯管理的前提條件
企業通過開展職業咨詢和職業輔導工作,與員工一起討論他們的個性、特長、價值觀、目前的工作活動、工作表現、個人職業目標、職業發展階段等等,對員工的職業發展提出建議,并幫助員工做出合理的決策,選擇恰當的職業發展路徑,實現員工的職業生涯目標。因此,職業咨詢和職業輔導是職業生渥管理中最為關鍵的一項工作,是做好職業生涯管理的前提條件,它確定了員工職業發展的大方向和總體規劃。
(二)規劃好員工職業發展通道
目前員工對知識和事業的不懈追求,在一定意義上超過他們對組織目標實現的追求,特別是知識型員工愿意從事具有挑戰性和競爭性的工作,期望自己在工作中充分發揮自己的潛能,提高自己的素質和才能,使自己得到發展。航天企業應根據其組織結構和員工的實際情況,建立若干員工職業發展通道。例如,走管理崗位,通過承擔更多責任來實現職位晉升走專業技術線,通過員工在專業技術崗位上的經驗和技能的提升,走專家道路等,員工找到適合自己的職業發展路徑。同時企業還應明確不同發展通道的晉升評估及管理辦法,鼓勵員工通過不同的發展通道,業務上能得到發展,事業上有所成就,讓他們不斷超越自我,實現自身價值和職業發展目標。
(三)指導員工做好個人職業生涯設計
人生是需要設計的,沒有職業生涯設計的人好比斷了線的風箏折了帆的船,難以取得大的發展。為做好員工職業生涯設計,航天企業可以設立職業發展輔導人來指導員工做好個人職業生涯設計。在明確了員工職業發展的意向后,與員工共同制定出未來的職業生涯目標,并提供與之相應的培訓、工作輪換、輪崗和晉升等一系列機會,讓員工具有一種成就感和責任感,增強對航天企業的吸引力和凝聚力,逐步實現自己的職業發展目標。
(四)開展職業技能培訓,滿足員工職業生涯發展需要
為了求得企業與員工的共同發展,為員工提供職業技能方面的培訓,是職業生涯管理中必不可少的工作。航天企業可通過提倡終身學習實現員工職業生涯發展階段理論和技能知識的需要,當今時代,終身學習已經成為必要的現實,航天企業為每一位員工制定職業生涯規劃后,就要考慮如何按照員工職業生涯規劃不同時期對知識和技能的需要,進行有針對性的終身在崗、脫產培訓,順利完成各個發展階段的工作,實現員工的職業生涯目標。
(五)建立并實施與職業生涯配套的人力資源管理制度
為使航天企業通過開展職業生涯管理,最大限度地發揮員工的潛能,促進企業發展目標實現,企業必須配置以相應的人力資源管理制度,如晉升與工作調動制度、績效考核制度、培訓制度和招聘選拔制度等,同時還要加強制度的執行力。航天企業應定期對職業生涯管理制度的執行情況進行檢查,分析并反饋員工是否達到或超出目前所在崗位資格要求,為下一步的發展提供依據。也只有這樣,航天企業才能在當前經濟競爭、人才競爭異常激烈的狀況下取得一席之地。
四、結束語
最喜歡做技術
如果沒有成為熱控專家,苗建印或許會成為單位的一名行政領導,也可能早已“下海”成了商人。盡管有萬般可能,苗建印還是最滿意自己的“首席研究員”頭銜。
16年前,苗建印進入航天領域,正值我國航天事業尚未回暖、大批人才出走之時。逆勢而動,苗建印是經過深思熟慮的。“對我來說,沒有任何一個平臺比中國航天更適合搞熱控研究。”從此,這位癡迷技術的工程師,“滿腦子便都是衛星冷了熱了”的事情。
熱控系統之于航天器,如同衣服之于人。苗建印所從事的工作就是為航天器設計并制作合體的“冷暖衣”,確保航天員和飛行器上所有設備在適宜溫度下都能夠良好生存或運行。
盡管被稱為熱控領域“王牌軍”的苗建印班組已為載人航天、月球探測、北斗導航等重大航天工程中的100余種航天器貼身打造過“冷暖衣”,創造了交付產品100%合格、在軌無一失效的奇跡,然而見過“大風大浪”的苗建印如今依然感慨,他遇過的最具挑戰的熱控難題,非“嫦娥三號”任務莫屬――要研制一套能抵御月球約300 ℃溫差的熱控系統,重量卻只能是美俄同類產品的1/50。
要讓探測器能耐受月球表面每輪至少14天的多次、持續“冰火兩重天”的考驗,這樣的目標曾一度將研制團隊近乎逼到絕境。“光是技術風險點,我們梳理出來的表格就有40多頁。”團隊成員張紅星介紹。
“沒有解決不了的難題!”團隊領頭人苗建印卻始終有著一股子技術自信。在攻關過程中,研究室與分系統之間對于技術要求的提出和實現存在分歧,難免“掐架”,苗建印顧不上其他,拍著桌子說:“任務不能原地打轉,得邊推進邊修正方案。”對技術著了“魔”,無論在辦公桌前、白板旁還是臺階上,或坐著、或站著、或蹲著,苗建印都能跟同事們就某一問題激烈地討論起來……
僅用了8個月時間,苗建印便帶領班組成員在全球首創月球重力驅動兩相流體回路,解決了無電源供給下的探測器月夜生存難題,確保了我國嫦娥三號任務的順利實施。
基礎理論的難題解決起來不容易,方案驗證試驗過程中也常有“攔路虎”。唯物主義者苗建印也碰到過被其稱為“仿佛幽靈一般”的技術困境――一次試驗中,嫦娥三號探測器的一個數據總是與理論值差零點幾個瓦量級。大家把各種原因都分析過了,還是沒有解決問題,整個團隊沮喪至極。苗建印趴在試驗大廳熬夜思考,在凌晨3時多他突然想到:“在地面上時,探測器‘冷暖衣’管路里有氣體,但到月球后是不會有明顯對流效應的。”他趕緊讓后方建立起數學模型,證明了其推測的正確性。“這個事件給我們提了醒,從事科研工作,知其然更要知其所以然,要對隱藏至深的細節問題考慮周全。”事后,苗建印對他帶的幾個研究生教誨道。
苗建印不僅對熱控專業鉆研得深,對其他航天領域知識的涉獵也廣。為了攻克嫦娥三號同位素熱源利用難題,他被同事開玩笑,“快成了半個化學家。”在苗建印的辦公室里,掛著一塊小白板,通常情況下,板面上總是寫滿了密密麻麻的公式推導。同事們甭管有哪方面技術難題,都愛來找“苗專家”釋惑。苗建印往往略一思索,提筆就在白板上寫出解決方案,令來者感嘆:“苗首席難道未卜先知,仿佛已為這答案準備了好幾天!”
扎根在國內
早在求學期間,苗建印就是系里唯一不考托福和GRE的人。“我要把自己所學知識用在國內的熱控專業上,國內才是我實現夢想的地方。”他說。 苗建印
2011年5月16日,美國“奮進”號航天飛機助推“阿爾法磁譜儀2”飛向太空。早在2005年,諾貝爾獎得主丁肇中便廣發“英雄帖”,希望有團隊能接下其磁譜儀精密溫度控制項目。丁肇中回憶說,這是40多年遇到的最難的實驗。由于其研制的磁譜儀對溫度一致性和穩定性的要求非常高,他尋遍歐美都無人“應戰”。苗建印卻帶領團隊接下了這個“燙手山芋”。“別的國家不敢接的任務我們不僅有能力來做,而且可以拿出更好的產品。”
要突破控溫儲液器的關鍵技術,需要重點解決材料、控溫和毛細結構設計這三大難題。苗建印班組白天找資料、查文獻,開會研討思路,進行頭腦風暴,晚上還要與歐洲方面進行電話會議并及時收發電子郵件,常常24小時連軸轉。
進行電話會議的時候,苗建印要面對來自近20個國家的合作伙伴。“不同口音的英語,加上電話噪音,剛開始我們一聽就蒙圈兒了。”平日英語不錯的苗建印坦言。于是,白天苗建印又多了一項任務――翻看前一晚的會議紀要瘋狂補課,同時查閱大量英文背景知識。用了差不多一個月的時間,苗建印能聽懂的會議內容越來越多,并逐漸可以提出反對意見了。經過會議討論,大家發現這個來自中國的“苗”往往一語切中問題的關鍵點,不由得對其刮目相看。
后來,苗建印班組攻克了國際首套兩相控溫儲液器,為丁肇中團隊探索反物質科學計劃的成功開展,提供了關鍵技術支撐。當幾乎筆直的控溫曲線完美展現出來時,國外同行心服口服,丁肇中更是在各種場合盛贊苗建印。
隨著苗建印在業內影響力和知名度的日益擴大,國際熱控會議頻頻邀請他擔任主席或執行主席,作大會主題報告。會上,苗建印常常提出建設性意見,贏得與會者的廣泛認同。以至于后來,有些國際熱控會議組織者為了遷就苗建印的時間,寧肯推遲會議也一定要請他參加。
工作中的“強硬派”
外表看起來溫文爾雅,于內心深處,苗建印卻是個有股狠勁兒的“強硬派”。
2006年,苗建印任組長后做的第一件事就是將所有圖紙進行了電子化和生產線設施建設。他帶領班組成員連續兩個月每天超14小時高強度工作,梳理產生多達200余份的產品化體系文件,精煉出10余種經典熱管型譜。“這樣‘變態’的工作強度,鐵打的人都要熬垮了,可苗組長在大家走后,自己還在燈下繼續審核文件。”組員郭霖感慨道。也曾有外國公司想要購買苗建印班組建成的擁有完全自主知識產權的國際先進生產線,被苗建印用堅定的“NO”拒絕。“熱控核心技術要掌握在自己手中,把眼光放長遠。”他說。 苗建印研究模型
科技期刊的文化歷史淵源
生產文化與精神文化相伴而生縱觀人類文明發展史,可以發現生產與精神文化是相伴而生的。遠古的人們在求生存的捕獵活動中,發明了各種簡單工具。在生產分工、相互合作及交流中,逐步形成了語言,提煉和總結出了種種知識和經驗并傳播、傳承。在新石器時代晚期,開始出現銅器。商代中期以后青銅工具的使用和社會分工進一步實現,促使農業和手工業的發展。甲骨文、金文隨之出現并逐步發展。使中國進入了有文獻可考的歷史時代,文明程度得以大大提高。人類在經歷了漫長的農耕農作和小手工作坊式的生產階段之后,終于迎來了工業革命。蒸汽機、電力、電子和信息時代的先后到來,使人類的想象力像插上翅膀一樣,在大自然中矯健地翱翔。理論的系統化、學科的多樣化,知識的普及化、組織的社會化為期刊的出現和發展奠定了必要的基礎;學術思想的爭鳴、交流和對文獻與記載的需求也促進了期刊的應運而生。期刊的出現是學科文化發展的標志隨著自然科學的發展,尤其是進入17世紀后,以書籍和通信為媒介的科學交流方式逐漸不能適應科學的發展和要求[3]。圖書的不便之處在于它不能及時地發表實驗和觀察的結果,因為出版一本著作往往是在實驗者積累了若干研究成果之后才能考慮的。科學著作的出版除了費時長以外,耗資巨大、效果有限。而當時通行的學術通信方式雖然比較及時,但它畢竟是一種非正式的交流方式。這樣,就使得許多科學發現、有價值的學說因為沒有得到及時的發表而湮沒。因此,需要有一種新型出版物媒介來完成科學交流的使命。在這樣的情況下,學術期刊應運而生。1665年1月法國人創辦了世界上第一本期刊《學者周刊》;緊隨其后,1665年3月英國出版了《哲學匯刊》[4]。不久,在意大利、德國、荷蘭、丹麥等國也相繼出現了一批科學期刊。到17世紀末,大約有30多種各學科期刊在歐洲各地出版發行。在中國,18世紀末,乾隆年間,隨著蘇州地區手工業逐漸興盛起來,使得那里人流密集,各種講學活躍。當時許多名醫,以醫會友,聚于一堂,各抒己見,析疑賞奇。我國最早的期刊——《吳醫匯講》也隨之而生,對當時江南一帶中醫學術經驗交流起到了較大的促進作用[5]。1900年,一本以化學學科為主的期刊——《亞泉雜志》在上海出版[6]。同樣,這反映出當時上海地區化學工業的發展情況。它緊跟世界化學界的動態,致力于國人化學基本知識的“掃盲”,積極介紹化學前沿發現,為近代化學在我國的傳播做出了積極的貢獻。
航天文化對航天期刊發展的影響
給與航天期刊深厚的底蘊目前,僅由航天科技集團和航天科工集團主管的公開發行的航天科技期刊就達50種左右。其中,絕大部分是20世紀70、80年代創刊的,這也客觀地反映出航天事業在那個時期得到了蓬勃的發展。70年代初最早創刊的《飛航導彈》、《宇航工藝材料》、《空間電子技術》、《導彈與運載技術》、《紅外與激光工程》、《微電子學與計算機》、《強度與環境》、《現代防御技術》等一批專業期刊隨著航天科技的崛起,就像雨后春筍一般紛紛問世[7,8]。應該看到,他們的誕生,不是偶然的,也不是一蹴而就的。從1956年航天事業創建到第一種航天期刊的誕生走過了10幾年的漫長道路。創業初期,伴隨著科研活動的開展、科學試驗的進行,科技人員需要從成功中總結經驗,從失敗中吸取教訓。在科研院所中逐漸形成了一些定期的交流材料和內部出版物,即正式期刊的雛形。它們的出現本身就散發著航天文化的特殊氣質,那就是后來被人們總結為“熱愛祖國、無私奉獻,自力更生、艱苦奮斗,大力協同、勇于登攀”的兩彈一星精神[9]。在排除了的干擾之后,航天期刊終于正式登臺。創刊初期,從整體上看,辦刊條件艱苦;專業編輯人員匱乏;編輯排版手段落后。但是,航天事業的迅猛發展賦予了航天期刊強大的生命力。伴隨著1970年我國第一顆人造地球衛星的上天,中國航天開始為世人矚目。緊接著返回式衛星的成功回收,地球同步衛星的定點成功,各種戰略和戰術防御型導彈試驗成功等航天成果的不斷涌現。在航天成就的鼓舞下,編輯人員不畏艱苦,以航天精神為動力,努力創造條件辦好航天期刊,不僅使其發揮出發表文獻與交流的功能,同時也形成了航天文化的一個重要組成部分——學術文化。許多老專家親自為期刊撰稿,他們實事求是的嚴謹學風為后人樹立了良好的榜樣。一線科技人員也踴躍在期刊上發表實驗成果,學術交流蔚然成風。實踐說明,正是這樣的總結和交流,使得航天科技與管理日臻成熟起來,為航天事業的發展打下了牢固的理論基礎。縱覽航天期刊,可以將它的文化本質概括為以下幾點。(1)科學實踐的結晶,理論歷練的熔爐,知識與經驗的記載。(2)航天精神的體現與見證。(3)企業文化傳播與倡導的園地。(4)與外界交流合作的平臺。給與航天期刊鮮明的特色深厚的航天文化底蘊使航天期刊從誕生的第一天起就以鮮明的特色呈現在世人面前。外表樸實無華,內容主題鮮明;航天人艱苦奮斗的作風在航天期刊的編輯工作中得到充分體現。20世紀70、80年代,在物質條件不足的情況下,辦刊是件十分不容易的事。科研經費十分緊張,仍然拿出一些經費來辦期刊,就顯得十分珍貴。編輯們懂得,絕不是為了辦刊而辦刊,而是要讓期刊為科研攻關、系統管理服務,要用有限的經費來辦出高質量的期刊。為此,編輯們想盡辦法。例如:有的期刊封面常常是全年一次印刷,然后每期套印刊期號。這樣,既保持了封面統一莊重,又節省了每期分次印刷的費用。還有,為了在有限的篇幅內發表更多的文章,編輯要求作者語言簡潔,直述主題。來稿后,編輯認真審讀,精心編排,盡量杜絕那些繁贅的文字表述。長此以往,航天期刊逐漸形成了一種樸素而簡明的學術風格。內容充實豐富,專業分工明確航天事業是綜合的大系統,涉及的領域之多,學科之眾,造就了航天期刊的多樣性。在50多種期刊中很少有專業學科重疊的現象,即使是相同的領域,而側重面又有所不同。它們分布有序,覆蓋面寬泛。從科學技術到工程材料,從綜合管理到質量標準,從軍民兩用到科普宣傳,從國際交流到未來決策,應有盡有。然而,隨著時代的發展,國際航天界面臨的共同課題和新興領域不斷涌現。例如:在空間碎片研究、深空探測等方面都是國際航天界越來越關注的領域。目前,我國尚沒有這些方面公開出版的專業期刊問世。航天期刊的豐富得益于航天事業的發展,隨著航天領域的不斷拓展,航天期刊方陣還會不斷發展壯大。學術水平較高,撰稿與編輯嚴謹航天事業是充滿高科技和高風險的事業。航天人在科研實踐中培養起的嚴謹認真、一絲不茍、質量問題歸零的工作作風和方法也體現在期刊工作中。撰稿人以科學的態度,認真做學問,以《宇航學報》為代表的一批學術、技術類期刊,載文水平較高,交流價值較大,受到國內外同行的關注;編輯工作者嚴格把關,在編輯過程中嚴格執行編輯規范,對于拿不準的技術問題,反復與作者溝通,保證不留差錯,不留遺憾。
航天期刊對于航天文化的貢獻
航天期刊是體現航天文化的園地文化本身是一種比較抽象的概念,她需要通過各種具體的形式來表現。人們的傳統習俗,需要以某種儀式或節日來傳承,像清明節、黃帝陵祭拜儀式等等;文學藝術,需要適當的表現形式來體現,如戲劇、音樂、詩歌。作為航天文化的組成部分——航天科技思想,在科研生產實踐中,以圖紙、方案、標準等形式得以體現;航天系統的管理理念則通過一系列的規章、制度、條例等形式來實現。航天期刊在固化科研與管理成果上發揮了獨特的作用,是其他形式所不能替代的。例如《:航天標準化》作為專業期刊,定期刊登有關標準的制定、與實行等方面的方針政策,及時規范和指導這方面的工作,而有關研究、探討的文章又不斷發展和豐富標準化的思想;《航天工業管理》作為管理層闡述管理理念,探討管理機制的論壇,發表了大量領導講話、各種規章以及相關的探討文章,對于系統管理思想的進一步完善和深化,特別是在新的形勢下如何與時俱進、開拓創新、上水平發揮出積極的作用。航天期刊成為傳播航天文化的重要渠道隨著中國航天事業不斷取得重大進展,祖國的航天事業也越來越為世人所矚目。不僅工業界的朋友關注,普通百姓也十分關心,都想多知道一些航天方面的情況與知識。一旦有新的型號發射,航天常常成為人們炙熱的話題。國際上越來越多的國家出于合作愿望也想多了解中國航天。為了向外界宣傳中國航天所取得的輝煌成就,原名為《世界導彈與航天》的期刊于九十年代初更名為《中國航天》并增加了英文版。這體現出航天期刊面向世界、面向未來的更加開放的姿態。此后,航天人不斷推出新刊或調整出版專業方向,填補航天學科在期刊上的空白。為了更好地普及航天知識,培養青少年對于探索宇宙的興趣,接受航天文化的熏陶《,航天》雜志更名為《太空探索》。隨著神舟飛船將中國航天員送入太空《,航天員》雜志應運而生,使航天期刊方陣中增添了以人物為中心的雜志。航天文化的傳播通過期刊的渠道深入到千家萬戶。航天期刊是記載航天文化的檔案航天期刊作為連續出版物,不僅能夠及時報道最新的動態和當前的進展,為讀者提供信息和決策參考;還有一個重要作用就是它可以把歷年的文獻資料像檔案一樣保存下來。每年一個合訂本,久而久之,一卷卷合訂本成為后人查閱歷史資料的重要線索。特別是在網絡不發達的時期,搞課題研究的人們都有著這樣的經歷:常常在資料室、圖書館一呆就是數天,從這些文獻檔案中尋找有用的信息。即時在網絡發達的今天,隨著期刊電子化,它仍然是研究工作不可或缺的有力助手。而且變得更加便捷、高效了。科研工作如此,管理工作也如此。航天期刊承載了諸多的文化因子,是航天文化的寶藏。
深化航天期刊改革,書寫航天文化新篇章
檔案作為一種信息資源,是企業生產、技術、科研和經營等活動的真實記錄和基礎性工作,同時作為與企業同步發展的無形資產,在企業管理等各方面正積極地發揮應有的重要作用。檔案是企業的決策依據,是企業維權的法律依據,是企業活動的參考依據。目前在航天企業,能通曉檔案的功用,對檔案進行科學管理,但也存在不足之處。
(一)實體管理模式與信息管理模式并存
現在航天企業檔案采用實體管理模式與信息管理模式并存的管理模式。實體管理模式采取手工管理方式完成檔案整理、鑒定、利用等各項工作。這種方式費時費力,效率低下,無法在短時間內實現檔案信息的二次利用。信息管理模式的重點不再局限于保管檔案實體而開始放在對檔案資源的開發和利用上。通?^對航天企業某院的調查可得,全部單位都已安裝檔案信息管理系統,實現了文件目錄級的管理。院內所屬單位18%采用信息化管理模式,82%采用實體管理模式與信息管理模式并存方式。由此可見,航天企業檔案管理的重點還是放在對實體的保管上,“重藏輕用”現象普遍。
(二)檔案觀念落后,檔案價值未被認識
航天企業中檔案部門一直處于科研生產業務鏈的末端,產生不了直接的經濟效益,同時還需消耗一定的人、才、物等資源,一定程度上增加企業運營成本,導致企業檔案工作在企業發展中不斷被弱化、邊緣化。在企業組織機構重組時,撤并檔案管理機構,壓縮管理經費,壓低檔案管理人員的薪酬,頻繁變動檔案管理人員現象時有發生,完全忽視檔案管理在提高企業經濟效益中的作用,造成企業無形資產的流失。
(三)管理手段落后,環節冗余
從傳統的檔案信息管理模式中可以看出,檔案管理手段較落后。在文件收集、整理、歸檔、保管、利用等環節大多采用手工記錄,工作效率低,工作準確性低,占用大量的人力資源和財力資源,信息的儲存、查閱和修改等問題較為不便。采用手工作業方式的單位勞動量大,耗時多,每個工作環節都要進行記錄交接,交接環節繁瑣,文件查新查全率低。兩種方式并存的單位雖實現了計算機管理,但僅僅停留在文件級的目錄編制、統計與檢索等基礎工作上,缺乏綜合處理的技術能力。近一段時間內兩種方式的并存,問題會越發突顯,電子文件與傳統紙質文件在管理標準、處理方法、保管方式等方面存在矛盾,需對其中不合理、不必要的環節進行徹底的變革。
(四)檔案資源缺乏系統管理
以航天某所為例,部門各自為政,都在推進部門的信息化建設。
單位內部出現多套信息管理系統,最多時達到10余個。如數字化協同系統、自動化辦公系統、經營合同管理系統、標準查詢系統、檔案管理系統、財務管理系統、人力資源管理系統等。各部門的文件都在自己的系統里運行,各系統之間的數據標準、結構等不盡相同,互不兼容,很難做到信息和知識資源的自動交換,互聯互通,從而形成了一個“信息孤島”。單位倡導一體化管理,但沒有實質進展。雖成立信息中心,但只是停留在機構合并的層次上,并沒有真正將信息資源進行有效整合,提供系統的集成的信息服務。
二、成熟企業檔案管理經驗借鑒
(一)成熟企業檔案的管理特點
1.企業檔案館在提供利用方式上十分多元化。部分成熟企業檔案在提供利用方式上具有很強的靈活性。除傳統服務方式之外,還通過網絡提供檔案服務,如IBM公司檔案館負責管理公司歷史網站,訪問量達45萬人次。
2.部分成熟企業非常重視對檔案價值的利用。企業檔案館不僅關注企業歷史研究,還將檔案資源投入到經營管理活動中,努力為企業服務。可口可樂公司每年從檔案中尋找意向,而制成的產品可以產生超過700萬美元的利潤。
3.部分成熟企業檔案館藏實現了各種信息綜合化管理,是一個綜合性機構。除了以傳統的企業檔案保管中心存在外,它們還具有信息服務中心,企業形象展示中心、工業文化遺產中心等性質。例如,IBM公司檔案館除了是檔案保管中心、信息服務中心和企業形象展示中心之外,實際上還是IBM的博物館。
(二)對我院檔案管理的啟示
運用拿來主義,借鑒別人的成熟經驗,引導檔案工作達到一個新的高度,是檔案人員的責任所在。
1.信息技術使檔案利用更為便捷。檔案工作者已認識到企業中傳統的管理模式已不適應現在的快速發展,數字化信息化的管理是當前電子檔案與紙質檔案管理的未來發展趨勢。
2.深入挖掘檔案資源為企業服務。國外企業檔案工作的產生主要是出于檔案工作能為企業創造直接或間接的價值。這是值得我們借鑒的。如何使航天企業檔案工作為企業的發展和經營創造效益?需要調整檔案工作的重心,深入挖掘檔案資源,最大限度地投入到科研生產經營管理活動中,為企業提供及時、有效的信息服務。
3.檔案綜合性管理使檔案價值最大化。借助相應的檔案知識管理方法、手段和技術,通過將分散的資源最大整合、集成、實現一體化綜合管理,真正實現檔案知識價值的轉化。
三、航天企業提升檔案管理水平的對策
(一)采用知識管理模式
社會發展進入知識經濟時代,知識管理也應運而生。知識管理的理念和方法將推動企業檔案管理逐步轉型知識管理模式。傳統的以“實體管理”“信息管理”為特征的企業檔案管理業務模式受到沖擊。航天檔案是企業的信息資產和知識資源,對其進行科學的管理,不僅可以支持決策,同時也有助于企業知識的積累與深化。航天某單位加強技術基礎建設,搭建了“知識資源管理平臺”,不斷強化未來知識資源的整合和開發利用,實現企業知識資源的共享。這種知識管理視角下的業務模式將成為未來企業檔案管理發展的主要趨勢,為企業檔案工作創新提供新的思維。
(二)增強檔案價值意識
意識決定行動。檔案管理模式的變革要以檔案管理意識的變革為基礎。航天企業中主要領導及人員對檔案工作價值的認知程度,決定著對檔案工作的態度,在很大的程度上決定著檔案工作的發展。加強檔案宣傳工作力度,提高對知識管理的認知度。隨著知識經濟的到來,讓企業領導者逐漸意識到,知識是企業不可或缺的一種資源,要在激烈的市場競爭中獲得成功,首先要獲得知識。同時,將檔案管理工作納入企業制度管理,積極構建檔案管理體系,明確檔案業務流程,做到有法可依,真正讓檔案工作在企業管理中占有一席之地。
(三)構建檔案管理新方式
信息時代的快速發展,使得電子文件數量越來越龐大,種類越來越繁多,而實體文件將逐漸退出歷史的舞臺,電子文件將成為主角。電子文件的管理需要加強前端控制和全生命周期的管理。并在電子文件的每個階段都要進行控制,確保電子文件的真實性,完整性。要轉變傳統的“末位”觀念,樹立“先行”意識。同時,為了使這些檔案發揮最大的效能,對電子文件進行系統化整合,將企業檔案作為知識資產進行管理,實施檔案知識管理流程,實現知識共享,提高企業科研生產能力。
(四)建設信息資源平臺
我對航天的理解很浮淺,認為飛機、火箭飛上天就是航天,實際航天領域研究的東西非常廣泛,也非常深奧,不管我對航天認識的深與淺,但我非常喜歡航天。
記得小時候,大人們給我買的玩具中我最喜歡的就是飛機,現在家里還有兩架遙控飛機模型保存的好好的;還記得我上幼兒園中班的時候,我和爺爺一起做了一支火箭模型,并在全幼兒園觀展;上了小學我參加的是航模興趣小組,在小組里我做了六架飛機模型。當我制作的飛機模型飛在天空中的時候,我想起了楊利偉叔叔,他乘著我國自己建造的載人宇宙飛船遨游太空,這一創舉在全世界面前為我們中國人爭了光露了臉。
隨著年齡和知識的不斷增長,我對航天的理解也逐漸加深了,同時腦子里的疑問也一個一個的接踵而來,如:火箭沒有翅膀是怎樣飛起來的?人造衛星在天上會不會掉下來?再如:載人飛船為什么能遨游太空?……帶著這些問題我買了一些有關“宇宙、太空、自然科學”方面的百科全書。通過學習我初步了解到:火箭是利用發動機向后噴射高溫高壓的燃氣產生及作用力以獲得前進推力,并由此向前運動的飛行器,它一般由動力系統、控制系統和結構系統三部分組成。人造衛星和太空探測器是無人駕駛的航天器,它擁有高度精密的自動控制裝置,迄今為止它們已先后對月球、金星、火星、哈雷星等近距離或實地考察,并取得了豐碩的成果,因此人類稱它為“宇宙信息的偵察兵”。人類除了派人造衛星和探測器到太空考察外,也希望自己能夠飛上太空,載人飛船就是人類遨游太空的工具之一,它一般由座艙、軌道艙、服務艙、對接艙和應急救生裝置等部分組成。座艙是飛船的核心,軌道艙內裝有各種實驗儀器,服務艙則是為航天員提供生活保障的地方。載人飛船可以獨立進行航天活動,也可作為往返于地面和空間站之間的“渡船”,并能與空間站或其他航天器對接后聯合飛行。我國自行研制的天宮一號和神州八號于11月3日凌晨1時36分首次空間對接成功,這是在美國、俄羅斯進行首次交會對接試驗40多年后中國成為世界上第三個掌握自動空間交會對接技術的國家,這說明我們國家的航天技術已達到了世界頂尖水平,我為之驕傲和自豪,同時我也更加熱愛航天了。