纵横网络协同赋能的航天类课程特色教研体系构建思考

摘  要：该文以北航卫星测运指控理论及实践课程为引，旨在探讨纵横网络协同赋能的新时代航天类课程特色教研体系的构建方法。纵横网络包括网络纵线和网络横线，其中纵线覆盖高中至研究生阶段的知识技能发展，横线则强调产学研创的深度融合。该文首先定义纵横网络的重要性，并阐述其在航天教研中的应用。然后，详细描述纵横网络协同赋能航天教研的机制与策略，以及作为协同赋能载体的卫星指控大厅的组成、功能和运作模式。特别强调学生主导的卫星指控大厅与商业航天公司资源的联动模式，以及与国产大工业软件的互补关系。其次，提出面向学生“两总”（总设计师、总指挥）培养的、使用卫星指控大厅与真实卫星教具、融合高本研阶段全链条系统性知识框架的新型教学方法。最后，对纵横网络赋能的航天类课程特色教研新体系在新时代所面临的挑战与机遇进行展望。

关键词：纵横网络；卫星测运指控；卫星指控大厅；真实卫星教具；协同赋能

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）36-0014-05

Abstract： This paper， leveraging the "Theory and Practice of Satellite Telemetry， Tracking， and Command" course at Beihang University as a case study， delves into constructing a new era characteristic teaching and research system for aerospace courses facilitated by the vertical and horizontal network. The vertical network spans knowledge and skill development from high school to postgraduate levels， while the horizontal network emphasizes the deep integration of industry， academia， research， and innovation. The paper initially elucidates the significance of the vertical and horizontal networks and their application in aerospace research and education. It then meticulously outlines the mechanisms and strategies for the network's synergistic empowerment， along with the satellite command hall's composition， functions， and operational modes， which serve as the vehicle for this empowerment. Special attention is paid to the student-led satellite command hall's linkage with commercial space company resources and its complementary relationship with domestic large-scale industrial software. Subsequently， the paper introduces an innovative teaching method to cultivate "two total" （Chief Designer， Commander-in-Chief） students， integrating the satellite command hall with real satellite teaching aids and encompassing a holistic knowledge framework spanning undergraduate， graduate， and research stages. Finally， the paper proposes the challenges and opportunities faced by the characteristic teaching and research system for aerospace courses empowered by the vertical and horizontal network in the new era.

Keywords： vertical and horizontal network; satellite telemetry tracking and command; satellite command hall; real satellite teaching aids; synergistic empowerment

在新时代背景下，卓越工程师的培养成为国家战略的重要组成部分。航空航天领域作为科技创新的前沿，面临着更高的要求和挑战[1]。新时代卓越工程师的培养不仅需要扎实的理论基础，更需要具备解决复杂工程问题的能力、创新思维和实践经验[2]。特别是在航空航天领域，培养具有国际视野和跨学科能力的高素质人才，已成为高等教育的重要目标[3]。

目前，高等院校在航天类课程特色教研方面已经取得了显著进展。各高校通过深化产教融合、校企合作，逐步建立了具有自身特色的航天类课程教研体系[4-6]。例如，北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等高校在课程设置、教学方法和实践环节上进行了大量探索，形成了独具特色的航天教育模式。然而，随着科技的快速发展，传统的教学模式和方法已难以满足新时代卓越工程师培养的需求，亟需进一步创新和改革[7]。

在新时代航天类课程特色教研中，真实卫星教具和学生版指控大厅的应用逐渐成为趋势。这些新型教学工具不仅提升了学生的实践能力和创新思维，还增强了教学的互动性和趣味性。未来，随着科技的进一步发展，更多高科技教学工具和方法将被引入航天类课程，推动航天教育的不断创新和发展[8-9]。因此，本文以作者在北京航空航天大学设计和讲授的卫星测运指控理论及实践课程为引[10]，探讨了以学生卫星指控大厅、真实卫星教具为载体的纵横网络的内涵与发展，分享了关于纵横网络如何赋能航天类课程特色教研体系建设及其现状和未来发展的思考。

一  面向新时代航天类课程特色教研的纵横网络概述

（一）  纵横网络的定义与重要性

纵横网络是指在教育体系中，通过纵向和横向两个维度的协同发展，构建一个综合性一体化的教育网络。纵向发展指的是，以人才为本的覆盖从高中到大学本科再到研究生的纵线发展，确保学生在不同教育阶段获得连贯和深化的教育体验。横向发展则是指高校与企业资源的深度融合，以航天特色的卫星指控中心以及真实卫星教具为枢纽，建立的覆盖产学研的综合素质能力横向培养体系，促进学生与校企的双向知识传递。纵横网络的构建不仅能够提升教育质量，还能为学生提供更多的实践机会，培养他们的综合素质和创新能力。

（二）  网络纵线：覆盖高中—本科—研究生（高—本—研）的全向知识技能发展线

在构建纵横网络协同赋能的航天类课程特色教研体系中，纵向网络的发展具有深远的战略意义。纵向网络的内涵主要体现在两个层面：首先，它围绕卫星测运指控的专业知识技能教学，旨在搭建一个从高中到本科再到研究生教育的贯通型知识体系和教育链条。这一体系的目的在于确保学生在各个学习阶段能够系统地、连贯地掌握航天领域的基础理论、核心技术和最新发展，从而为他们的学术和职业生涯奠定坚实的基础。其次，纵向网络的内涵还体现在人才培养目标上，即围绕培养总设计师、总指挥等高层次人才的目标，构建一个覆盖理论基础、实践能力、综合素质和战略眼光的人才培养体系。这一体系强调从基础教育阶段开始，培养学生的创新意识、实践能力和领导潜质，使他们能够在未来的航天事业中担任关键角色，推动科技创新和工程实践的深度融合。

在纵向网络中，高中阶段重在激发学生对航天科技的兴趣和热情，本科阶段则侧重于专业知识的系统学习和实践技能的培养，研究生阶段则更加注重创新创业能力的培养和解决复杂工程问题的能力。通过纵向网络，学生能够逐步建立起从基础到前沿、从理论到实践的全面知识结构，为成为航天领域的领军人才打下坚实的基础。

（三）  网络横线：产-学-研-创深度耦合的综合能力素质发展线

在纵横网络协同赋能的航天类课程特色教研体系中，横向网络的构建是实现产教协同资源优化配置和人才培养模式创新的关键。横向网络的内涵主要体现在两个层面：首先，横向网络以学生参与建设的卫星测控大厅为枢纽，以真实卫星为载体，实现了学校与企业之间的深度融合。这种模式可以促进学生理论与实践能力的双循环发展，即学生利用学校和企业的资源快速成长，同时学校和企业借助学生的创新思想和能力，实现对测控大厅软硬件功能的扩展设计和快速迭代，以适应时代的发展需求。通过这种双循环模式，学生的理论和实践操作能力得到显著提升，而企业和学校也在学生的创新推动下，获得最新的教育内容和方法，形成了一个动态的、可持续发展的教育生态系统。其次，在创新创业备受重视、航天产业集群高度依赖创新人才、以及教育培养环节不断前移的新时代背景下，横向网络的构建致力于打造产教融合、产学研创的新赛道、新模式。这一模式涵盖了知识学习、生产实习、研究创新到创业实践的全过程，强调产学研多维能力的养成、训练及实操。

横向网络的构建不仅为学生提供了一个多元化的学习和发展平台，也为学校和企业之间的资源共享和协同创新提供了新的途径。在此过程中，还应注重航天精神和航天思政元素的融入，在增强学生的使命感和责任感的同时，也为学生的全面发展提供了精神砥柱。通过以上模式，学生能够始终秉承着航天强国的初心，在真实的产业环境中学习和成长，直接参与到航天产业的发展中，从而真正成为我国航天科技力量高水平自立自强的人才基石。

二  纵横网络协同赋能航天类课程特色教研的内涵与方法

（一）  协同赋能的机制与策略

协同赋能是指通过政策引导、资源共享、项目合作等方式，实现高校与企业之间的协同发展，提升教育质量和学生培养效果。具体措施包括联合课程开发、共同科研项目、实习实训基地建设等。通过这些措施，可以实现高校与企业之间的资源共享，提升教育资源的利用效率。同时，以校企项目为抓手，可以为学生提供更多的实践机会，提升他们的实践能力和创新能力。

（二）  协同赋能的载体：贯通高—本—研/校-企通用教学的卫星指控大厅

在纵横网络中，教育资源的整合是提升教育质量的重要措施。通过整合教育资源，包括师资、设施、技术等，可以为学生提供更好的教育资源，提升他们的学习效果。同时，通过资源整合，可以实现教育资源的优化配置，提升教育资源的利用效率。此外，通过与企业的合作，可以为高校提供更多的科研支持和人才资源，提升高校的科研水平和教育质量。

1  卫星指控大厅的组成与功能

卫星指控大厅是一个综合性、实践性强的教学平台，旨在培养学生的实际操作能力和综合素质。其组成部分主要包括指挥控制中心、数据处理中心、通信系统和模拟仿真系统。指控大厅主要完成卫星平台的早期测试、日常管理和末期管理三大任务。其中早期测试是为了测试卫星入轨后各项性能指标与总体设计的一致性，测试结果是卫星交付用户和开展业务运行的依据；日常管理是用于完成卫星的遥测监视、遥控发令和异常处理等工作，确保卫星平台正常工作；末期管理完成卫星在寿命末期的离轨控制等工作，避免卫星成为空间碎片、威胁其他在轨航天器的安全。