一般院校“航空航天概论”教学探索与思考

［摘 要］ 航空航天类院校针对低年级大学生普遍开设了“航空航天概论”专业基础或选修课，而非航空航天类院校的大学生对航空航天科技同样怀有饱满热情和求知欲望，开设“航空航天概论”通识教育选修课受到广大学子的欢迎和支持。对多年来的“航空航天概论”教学实践进行梳理，讨论了“航空航天概论”课程的教学目标、教学内容、教学方法，并总结了教学过程中的经验和感悟，希望能为国内已开设或拟开设“航空航天概论”课程的兄弟院校提供借鉴和参考。

［关键词］ 航空航天概论；通识教育选修课；教学内容；教学方法；课程思政

［基金项目］ 2020—2024年国家自然科学基金项目“千米深井煤岩体力-热耦合作用下动态力学特性及损伤破坏机理的研究”（12072363）；2021年度中国矿业大学力学与土木工程学院一流专业建设项目“脚踏厚土，筑梦蓝天——航空航天概论教学研究与实践”（13）；2021年度中国矿业大学教学改革项目“小班混合式教学在理论力学教学中的探索和实践”（2021YB11）

［作者简介］ 喻 梅（1979—），女，江苏徐州人，博士，中国矿业大学力学与土木工程学院讲师，主要从事工程问题的力学建模与分析研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）36-0026-04 ［收稿日期］ 2022-07-28

引言

航空航天科学与技术是当代最具影响力的科学技术领域之一，是一个国家科技实力的集中体现，是国防力量的重要支柱，它综合运用了基础科学和应用科学的最新成就和工程技术的最新成果，对许多科学技术领域的发展具有重要的推动作用［1-2］。为了使学生对航空航天的基础知识和技术有一个比较全面的了解，许多航空航天类院校将“航空航天概论”作为通识教育选修课或必修课，甚至专业基础课进行开设［2-6］。而国内更多高校不具备航空航天特色，比如中国矿业大学，似乎与航空航天毫无关系。但是每个大学生都有梦想，小时候都曾经仰望蓝天，对飞翔充满无限向往。在学习之余，打开手机、电脑或者电视，总能够看到关于大型喷气式客机C919、第五代隐形战斗机歼-20、神舟载人飞船、嫦娥月球探测器、北斗导航卫星系统等的新闻，这些对于大学生充满了无穷魅力，能够激发他们探知的欲望。所以，在非航空航天类院校开设“航空航天概论”课程具有不一样的意义，不仅可以使学生开阔眼界、拓宽知识面，弥补学生的遗憾、激发学生的兴趣，而且可以使学生了解自己所学专业与航空航天科技的关系，激励学生以更大的热情投入本专业的学习中。此外，航空航天的行业背景和发展历史有很多爱国主义题材，是思想政治教育的沃土，有助于对学生进行价值引领和塑造，培养学生热爱祖国、热爱科学技术、好学力行的优良品质。

十多年来，作者面向中国矿业大学全校各专业本科生教授“航空航天概论”通识教育选修课，日益受到学生的欢迎。“航空航天概论”课程在每年春季学期开课，一共32学时，对航空航天感兴趣的学生均可选修本课程，不需要具备专业基础知识。每年的选课人数近120人，达到了学校设定人数的上限。选课学生大多是大一、大二的学生，仅包含少部分大三、大四的学生，学生来源覆盖了学校工科大部分学院和专业，甚至包括人文、体育、法律等专业。可见，非航空航天类院校的大学生同样对航空航天科技怀有饱满热情和求知欲望。因此，有必要开展“航空航天概论”课程的教学研究，以期更好地满足学生的需求。本文对多年来的“航空航天概论”的教学实践进行了梳理，讨论了该课程的教学目标、教学内容、教学方法和教学感悟等，并总结出“航空航天概论”课程下一步教学改革和课程建设的方向和目标，希望能为国内已开设或拟开设航空航天概论类课程的兄弟院校提供借鉴和参考。

一、教学目标和内容

“航空航天概论”课程主要面向全校理工科和文科专业的低年级大学生开设，以拓宽学生视野、提高学生素质为教学目标。通过本课程的学习，有助于学生对航空航天的基础知识和技术有一个比较全面的了解，掌握航空航天技术的发展历史和发展趋势，培养学生对航空航天的兴趣和爱好，锻炼科学思维和认识能力，提高科学素养。

为了圆满完成教学目标，合理规划和安排教学内容，笔者查阅了目前国内许多优秀的航空航天概论类教材［1，7-11］，发现其各有特色。通过综合考虑各教材的内容编排，针对本校学生的专业基础，最终选用北京航空航天大学出版的《航空航天技术概论》作为“航空航天概论”课程的教材。该书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，内容组织和编排科学严谨；侧重航空和航天的基本概念、基本原理的论述，图文并茂，通俗易懂；内容丰富翔实，知识具有先进性、系统性和时代性。所以，“航空航天概论”课程的教学内容以《航空航天技术概论》为基础，综合各家之所长，进行一定的筛选和拓展，进而制作多媒体课件并组织教学。因而“航空航天概论”课程的教学内容涵盖航空航天科技的各个方面，本着由浅入深、由点到面的原则逐步展开。首先教师要介绍航空和航天的发展简史，在此基础上具体讲述航空航天的基本概念和分类、飞行器的飞行环境、飞行器的飞行原理、飞行器的动力系统、直升机、无人驾驶飞机、航天飞行器和机载设备等。“航空航天概论”课程开设以来，经过不断地修改和补充，形成了较为成熟的教学体系，教学内容丰富，形式多样，基本上满足学生的求知需求。

二、教学方法和手段

由于选修“航空航天概论”课程的学生众多，学生的专业背景构成复杂，因而对课程的教学提出了更高的要求。“航空航天概论”课程既要注重知识性，又要具有趣味性，还要通俗易懂、形象生动，使之具有科学普及的特点。同时，要处理好“科普”和“专业”的平衡关系，因为大部分学生为理工科学生，其中不乏航空航天爱好者，他们具有一定的专业基础知识和较强的学习能力。为了尽可能地让学生掌握知识和培养能力，要求授课教师除了具有深厚的航空航天专业知识外，还要采用合适的教学方法和手段，才能够更好地开展教学。经过总结，“航空航天概论”课程教学方法和手段主要包括以下几个方面。

1.考虑到学生和学校的具体情况，“航空航天概论”课程采用课堂理论辅以图片、动画和视频的方式开展教学。在课件制作过程中，教师要大量搜集跟各章节教学内容相关的图片和影像资料，筛选后穿插在理论知识讲解过程中，直观、生动地展示各类飞行器的外观、基本组成和工作原理等，使知识不再枯燥乏味，有利于集中学生注意力，激发学生学习的兴趣。

2.在理论讲解的间隙，合理利用时间，补充一些航空航天类的故事（教师讲述或播放视频资料），以帮助学生更深切地了解航空航天技术发展过程中的一些背后故事，知道科学技术的每一个哪怕很小的进步都不是一蹴而就的，都需要付出艰苦的努力。比如，在讲述航天发展简史时可以介绍我国航天事业始创时期老一辈航天工作者的感人故事，学习他们艰苦奋斗、一往无前的革命精神；在介绍飞行器飞行原理时，可以播放飞机事故集锦或历史上的空难调查报告，培养学生严谨细致、实事求是的科学工作作风。

3.在教学过程中，要注重拓展，发掘与院校的特色专业或重点专业（以中国矿业大学为例，特色专业或重点专业包括采矿、安全、机械、力学和土木等）相关的一些知识点，注重基础理论知识的阐述，为学生将来的学习和工作奠定厚实的科学基础。比如，飞行器中包含非常多的力学问题（重心、力矩、升力、阻力等），而力学是众多工科专业的基础课程，在飞行器中学习力学会更直观、生动，有利于提高学生的学习兴趣；飞行器的内部结构，如龙骨、翼梁、纵墙和翼肋等与土木建筑的很多结构相类似，在科学原理上是相通的；飞机的燃油、固体或液体火箭的推进剂等原料的获得离不开矿业开采；飞机的操纵面、稳定面、发动机动力的传递是典型的机械传动问题等。这些都是很好的拓展素材，有利于让学生了解航空航天技术并不是高高在上、不可触及的科学，它与我们日常的学习和生活息息相关，与各门类工科专业都有相通和相似的地方，从而鼓励学生把对航空航天的热爱落实到平时具体的专业学习过程中，脚踏实地，慢慢进步。

4.收集、整理我国古代劳动人民创造出的航空航天器雏形的资料，比如竹蜻蜓、纸飞机、风筝、火箭、陀螺、走马灯等。一方面，作为课程思政元素，激发学生的民族自豪感和爱国热情；另一方面，这些航空航天器雏形相对比较简单，可以引导学生动手制作，让学生在制作的过程中，体会飞行器工作的基本原理和影响因素，培养学生科学严谨、实事求是的工作作风。比如，制作竹蜻蜓时，要慢慢在竹片的两端切削，改变竹片的“翼型”，在此过程中，引导学生发现翼型不同，竹蜻蜓的升力不同，飞行的高度和距离都会不同，总结经验并联系课堂理论知识，进而有更大的收获；再比如叠纸飞机时，不同人的不同叠法，会使纸飞机飞翔的效果各不相同。教师可以据此开展课堂小游戏，组织学生进行纸飞机比赛，最后观察研究为什么有的纸飞机飞得高、飞得远，而有的纸飞机飞得低，甚至原地旋转；还可以在飞翔性能优秀的纸飞机上增加附件，改变其重心，观察重心对飞行稳定性的影响等，进而加深学生学到的知识。

5.利用超星学习通、雨课堂等软件辅助课堂教学。由于选修“航空航天概论”课程的学生来自全校各个年级各个专业，人数较多，仅采用传统的教学模式会使得教师在教学组织和教学管理方面力不从心，因而“航空航天概论”课程亟须改革教学方法。具体来讲，教师可以利用超星学习通平台逐步发布教学内容、教学视频、课后思考等，以便学生能够方便学习、讨论和复习。课堂教学过程中，可以利用超星学习通平台组织随堂小问答、点名、翻转课堂等丰富多彩的教学活动。

6.鼓励、启发学生勇敢地展示自己。选修“航空航天概论”课的学生很多都是航空或航天的爱好者，有着较为宽广的知识面，有些甚至是一些航模小组、航空运动协会的成员。所以，教师可以鼓励他们把自己感兴趣或熟悉的某一方面，制作成简短的演示文稿或多媒体课件在课堂上展示给大家。一方面，可以锻炼学生；另一方面，可以从更广的维度上丰富教学，拓宽学生的视野。

三、教学实践经验和感悟

经过多年的“航空航天概论”课堂授课，笔者总结了一些教学经验、感悟，以及关于教学改革的思考，主要包括以下几个方面。

1.选修“航空航天概论”课程的学生大多对航空航天的发展历史和现状感兴趣，但对飞行原理等专业知识兴趣不高。笔者在讲授第一章《航空航天的基本概念和发展简史》时，学生的反应比较热烈，听课积极性很高。同样，在讲授直升机、无人机的发展史时，学生也听得比较认真。可一旦进入专业知识的学习，不少学生就表现出懈怠情绪。这可能与个人的专业背景有关，文法专业的学生确实难以充分理解一些逻辑性较强的理论知识。但是，这更反映出学生的学习态度问题，遇到难懂的问题就退缩，不愿意沉下心来认真学习。这时，教师需要不时地提醒或者不断改变教学方式，调整讲课内容，以激发学生的学习兴趣。

2.与航空知识相比较，不少学生更青睐航天知识。这与近期我们国家在航天领域大跨步的发展不无关系。神舟载人飞船、嫦娥探月工程和北斗导航卫星等新闻，引起了国人广泛的关注，学生感到自豪的同时更加激起了学习的兴趣。但是，很多学生对光鲜耀眼的成功充满向往，而不知或不问这背后付出的汗水和努力。这表现在讲解航天的科普性知识时，大家都比较欢迎，但讲解理论性稍强的知识时，一些学生就不太感兴趣。这时就需要教师进行合适的价值引领，才能达到理想的育人效果。

3.为了提高教学效果，在理论知识讲解时尽可能地采用图片、动画或视频的方式，少用文字形式，并且在需要钻研讲解方法时，尽可能地深入浅出，把握核心知识即可，切忌面面俱到。因为如果讲得过于细致，或者演示的文字过多，学生容易注意力不集中，产生疲劳或厌烦心理，反而影响听课效果。再者，航空航天概论知识多而杂，切记“满堂灌”，要注意授课节奏。科普性和专业性知识穿插讲授，让学生有消化吸收的过程。课间时段，教师可以播放一些精彩的飞行表演视频，以及与航空航天相关的新闻录像等素材，帮助学生放松心情，激发学习兴趣。

4.随着移动通信技术和社交媒体的蓬勃发展，教育资源需要适应新时代碎片化、微型化的发展趋势。微课作为一种新生概念在教育领域正如火如荼地发展起来。“航空航天概论”课程的一些知识点或教学环节可以录制成微课，发布至学习通网站或学习QQ群中，方便学生根据自身的情况，课前预习或课后复习时观看视频，辅以参考书籍，更好地掌握所学内容。