本科生也可以造火箭？在許多人眼里，這簡(jiǎn)直就是天方夜譚。北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院的師生們卻 “偏向虎山行”，從2005 年開(kāi)始的 “造火箭”項(xiàng)目，讓學(xué)生得到全方位的真實(shí)訓(xùn)練。我國(guó)第一枚完全由大學(xué)本科生設(shè)計(jì)研制的探空火箭“北航一號(hào)”2006 年11 月1 日在酒泉衛(wèi)星中心發(fā)射成功；2008 年12 月5 日，在大西北的戈壁深處，承載著北航人又一個(gè)雄偉夢(mèng)想的探空火箭“北航二號(hào)”如神箭一般沖向云霄，我國(guó)首次將以固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的探空火箭成功進(jìn)行發(fā)射和回收。這些 “壯舉”都是北航宇航學(xué)院的學(xué)生完成的，而且大部分是本科學(xué)生。
　　近年來(lái)，由北航本科學(xué)生研制的 “共軸反槳直升機(jī)”、 “機(jī)器魚(yú)”、 “自穩(wěn)定飛行平臺(tái)”、“ GPS導(dǎo)航巡線無(wú)人機(jī)”、 “蠕動(dòng)式管道機(jī)器人”、“基于傾轉(zhuǎn)變動(dòng)力系統(tǒng)的可自由起降驗(yàn)證機(jī)”等項(xiàng)目，有的可以挑戰(zhàn)國(guó)際最尖端技術(shù)，有的成為國(guó)家 “863”重點(diǎn)項(xiàng)目，有的已經(jīng)轉(zhuǎn)化成軍用民用產(chǎn)品。是什么觸發(fā)了學(xué)生們的奇思妙想、鼓勵(lì)了學(xué)生們的創(chuàng)新實(shí)踐？
　　【“造火箭”激發(fā)求知欲】『經(jīng)典案例』 “剛聽(tīng)到這個(gè)消息的時(shí)候， 我有些不相信自己的耳朵，這么大一個(gè)項(xiàng)目我們 本科生可以完成嗎？轉(zhuǎn)念一想，學(xué)了3 年多，有 機(jī)會(huì)把理論付諸實(shí)踐，真正當(dāng)一次航天人，必須 一搏！” “北航一號(hào)”項(xiàng)目成員張莘艾說(shuō)。
　　幾年下來(lái)，在 “北航一號(hào)”、 “北航二號(hào)” 等項(xiàng)目的帶領(lǐng)下，一批批專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能 力強(qiáng)，同時(shí)具有綜合實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的 優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出，成為我國(guó)航天事業(yè)的新興力 量。
　　用宇航學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)蔡國(guó)飆的話說(shuō)： “航 天是涉及多個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi)的綜合性、集成性很強(qiáng)的 科學(xué)技術(shù)，理論與實(shí)踐結(jié)合非常密切，我們希望 通過(guò)這種實(shí)際項(xiàng)目來(lái)全方位培養(yǎng)學(xué)生?！?br>　　火箭被稱為最精密最復(fù)雜的飛行器。設(shè)計(jì)制 造絕不是一件容易的事。一枚最簡(jiǎn)單的火箭，也 要由分離回收系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、點(diǎn)火控制系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、箭外測(cè)試系統(tǒng)和地面發(fā)射系統(tǒng)6 個(gè)部分構(gòu)成，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間又有著千絲萬(wàn)縷的 聯(lián)系。
　　“剛聽(tīng)到這個(gè)消息的時(shí)候，我有些不相信自 己的耳朵，這么大一個(gè)項(xiàng)目我們本科生可以完成 嗎？轉(zhuǎn)念一想，學(xué)了3 年多，有機(jī)會(huì)把理論付諸 實(shí)踐，真正當(dāng)一次航天人，必須一搏！” “北航 一號(hào)”項(xiàng)目成員張莘艾說(shuō)。
　　成員們通過(guò)學(xué)習(xí)專業(yè)課程、去圖書(shū)館查閱各 種資料，完成設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行成千上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)， 一次次失敗、一次次論證、一次次再實(shí)驗(yàn)，大家 都全身心投入，非要把難題攻下來(lái)。 “各專業(yè)同 學(xué)必須充分溝通和交流，還要與工廠和研究所的 老師討論可行性，并反復(fù)修改，否則整個(gè)設(shè)計(jì)將 可能無(wú)法進(jìn)行下去。做項(xiàng)目對(duì)同學(xué)的專業(yè)綜合知 識(shí)與能力提出了很高的要求?！?“北航一號(hào)”項(xiàng) 目的負(fù)責(zé)人朱浩同學(xué)告訴記者。
　　“造火箭”項(xiàng)目為基礎(chǔ)課、專業(yè)課授課提供 了很好的借鑒，有力地促進(jìn)了教學(xué)改革，涉及的 3 個(gè)專業(yè)方向都配有指導(dǎo)教師，這些教師把項(xiàng)目 中的實(shí)際問(wèn)題帶到課堂，為學(xué)生補(bǔ)充專業(yè)基礎(chǔ)知 識(shí)、研討新方法。宇航學(xué)院副院長(zhǎng)張玉珠說(shuō)： “這是一種有示范性的科研活動(dòng)，對(duì)學(xué)校的各個(gè) 學(xué)科、專業(yè)都有借鑒性和引導(dǎo)性，怎么在課堂上 融入實(shí)際的工程知識(shí)，真正地把理論與實(shí)踐結(jié)合 起來(lái)，是值得花心思的?！?br>　　做科研還讓學(xué)生們體會(huì)到了把課堂知識(shí)升華 為創(chuàng)新的快樂(lè)。 “ Good idea （好創(chuàng)意）有時(shí)候是 ‘逼’出來(lái)的，” “北航一號(hào)”參與學(xué)生王光遠(yuǎn)笑 著說(shuō)， “在最后發(fā)射前的十幾個(gè)小時(shí)，發(fā)射中心 為了安全起見(jiàn)，提出了彈道計(jì)算的所有墜落物必 須位于發(fā)射點(diǎn)以西3 公里，否則不予發(fā)射。我們 馬上重新設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上的緊張計(jì)算， 找到了一種利用計(jì)算數(shù)據(jù)與幾何繪圖相結(jié)合的設(shè) 計(jì)方法，終于完成可行的發(fā)射方案，最終3 發(fā)火 箭順利升空并準(zhǔn)確落地?！?br>　　“北航二號(hào)”固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)探空火箭 的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在全世界都是一個(gè)沒(méi)有被完全 突破的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)不斷的試驗(yàn)與驗(yàn)證，學(xué)生 們總結(jié)出固液探空火箭的輸送系統(tǒng)在技術(shù)上的兩 個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：一是采用擠壓式輸送系統(tǒng)卻沒(méi)有使用 增壓氣瓶，在貯箱壓力下降的情況下卻保持了流 量的穩(wěn)定。這個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)了流量調(diào)節(jié) 閥，它使輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單卻保證了流量的穩(wěn)定 性，進(jìn)而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性。另一個(gè)是 點(diǎn)火藥以硼硝酸鉀取代了黑火藥，在保證點(diǎn)火能 量的同時(shí)減少氣體產(chǎn)生量，從而降低點(diǎn)火壓力， 改進(jìn)了點(diǎn)火藥盒的結(jié)構(gòu)，保證點(diǎn)火器工作的穩(wěn)定 性和結(jié)構(gòu)的完整性。目前輸送系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng) 申請(qǐng)了3 個(gè)專利。
　　【兩輪實(shí)踐鑄就真本領(lǐng)】『經(jīng)典案例』 梁建宏老師所在的機(jī)器人研 究所，每年都會(huì)吸納一批本科生，他們大多數(shù)是 慕名到這里尋求技術(shù)指導(dǎo)。在濃厚的創(chuàng)新氛圍 里，產(chǎn)生了多項(xiàng)優(yōu)秀作品，其中 “機(jī)械蝠鲼”成 為 “863”重點(diǎn)項(xiàng)目。
　　北航的本科學(xué)生能完成如此復(fù)雜的科研項(xiàng)目 并不偶然。朱浩談起自己的感受時(shí)說(shuō)： “學(xué)校的 專業(yè)教育是很完善的，包括從專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)到 實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和實(shí)習(xí)，團(tuán)隊(duì)成員都參加過(guò)科技競(jìng)賽 和科技活動(dòng)，因此，我們有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，還 有很強(qiáng)的動(dòng)手能力。”
　　“我們的學(xué)生全部要經(jīng)過(guò)兩輪的實(shí)踐，這是 北航區(qū)別其他學(xué)校的地方?！北焙礁毙ｉL(zhǎng)鄭志明 表示， “第一輪是課程的實(shí)踐，如通過(guò)基礎(chǔ)物理 實(shí)驗(yàn)、電工電子實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生具備基本的動(dòng)手 能力和認(rèn)知過(guò)程。第二輪實(shí)踐安排在二年級(jí)下學(xué) 期到四年級(jí)期間，學(xué)生不是進(jìn)入教學(xué)實(shí)驗(yàn)室而是 進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室?！?br>　　的確，在北航，挑戰(zhàn)杯、馮如杯、大學(xué)生科 研訓(xùn)練計(jì)劃、綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)……眾多科研創(chuàng)新活 動(dòng)已經(jīng)成為學(xué)生們學(xué)習(xí)生活中不可或缺的一部 分。這個(gè)體系的基本特點(diǎn)是 “量大、面廣、質(zhì)量 高”。大多數(shù)學(xué)生都能通過(guò)自主創(chuàng)新活動(dòng)或結(jié)合 教師的科研項(xiàng)目，參與到不同類(lèi)型、多學(xué)科交叉 融合的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中去。
　　北航于1991 年開(kāi)始以 “馮如”命名的學(xué)生 學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽已經(jīng)舉辦了19 屆，據(jù)統(tǒng)計(jì)，歷年 來(lái)參賽總?cè)藬?shù)達(dá)到23445 人，總項(xiàng)目數(shù)7661 項(xiàng)， 成為學(xué)生參與最廣、參與積極性最高的一項(xiàng)品牌 活動(dòng)，更成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、開(kāi)展創(chuàng)新型研究 的一個(gè)堅(jiān)實(shí)平臺(tái)。 “很多學(xué)生從大一起就開(kāi)始參 加 ‘馮如杯’，組建科研團(tuán)隊(duì)，確定指導(dǎo)老師，這些 學(xué)生自然而然就走進(jìn)了科研實(shí)驗(yàn)室，在老師和師 兄的指導(dǎo)下，參與一系列的實(shí)踐活動(dòng)，寫(xiě)出論文， 做出成品?！钡诹鶎锰魬?zhàn)杯一等獎(jiǎng)作品“機(jī)器魚(yú)”的 發(fā)明者、現(xiàn)在已經(jīng)是北航機(jī)械學(xué)院教師的梁建宏 博士說(shuō)，“北航學(xué)生骨子里有一種 ‘馮如情結(jié)’，很 多學(xué)生會(huì)參加兩三屆，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為他們生 活的一部分?！?br>　　梁建宏所在的機(jī)器人研究所，每年都會(huì)吸納 一批本科學(xué)生，他們大多數(shù)是因?yàn)橹谱鳌榜T如杯” 項(xiàng)目慕名到這里尋求技術(shù)指導(dǎo)的。研究所構(gòu)筑了 包括博導(dǎo)、博士、碩士、做畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生、低年級(jí) 本科生在內(nèi)的“大團(tuán)隊(duì)”，鼓勵(lì)本科生進(jìn)行科學(xué)研 究和創(chuàng)造發(fā)明，大家一起設(shè)計(jì)、制作、實(shí)驗(yàn)、改裝， 營(yíng)造了濃厚的創(chuàng)新氛圍。在這里，產(chǎn)生了 “機(jī)器 魚(yú)”、“機(jī)器蛇”、“球形機(jī)器人”、“機(jī)械蝠鲼”等多項(xiàng) 獲得“馮如杯”一等獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品，其中，“機(jī)械蝠 鲼”最后還成為“863”的一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目。
　　為了進(jìn)一步給學(xué)生提供科研訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，使 學(xué)生盡早進(jìn)入專業(yè)科研領(lǐng)域，接觸和了解學(xué)科的 前沿，2005 年北航又開(kāi)始實(shí)施大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì) 劃（簡(jiǎn)稱 SRTP），鄭志明介紹說(shuō)：“我們用這個(gè)計(jì)劃 整合全校90% 的學(xué)生，讓學(xué)生盡早地、積極地進(jìn)入 實(shí)驗(yàn)室。在許多學(xué)院，學(xué)生從二年級(jí)實(shí)習(xí)開(kāi)始，提 前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參加教師的科研活動(dòng)，到三、四年級(jí) 時(shí)，已經(jīng)具備了一定的專業(yè)知識(shí)和動(dòng)手能力，為后 面的畢業(yè)設(shè)計(jì)甚至研究生學(xué)習(xí)打下初步從事科研 工作的基礎(chǔ)，在強(qiáng)化基礎(chǔ)的同時(shí)，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手 能力。這些學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中往往可以真正做一 些科研性質(zhì)的工作，提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，也形 成了初步的創(chuàng)新能力?！睅啄陙?lái)， SRTP 計(jì)劃已經(jīng)資 助858 項(xiàng)本科生科研項(xiàng)目，參與學(xué)生2765 人，資 助金額達(dá)到250 萬(wàn)元?！氨焙揭惶?hào)”、“北航二號(hào)”就 是該計(jì)劃重點(diǎn)支持的項(xiàng)目。
　　北航還有很多小有名氣的科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)，如 航模隊(duì)、小飛機(jī)協(xié)會(huì)、制造技術(shù)協(xié)會(huì)、電子協(xié)會(huì)等， 成為學(xué)生科研實(shí)踐的“第二課堂”。許多學(xué)生一入 校就在這些社團(tuán)中跟隨高年級(jí)本科生參與科技創(chuàng) 新活動(dòng)。
　　以航空科學(xué)與工程學(xué)院本科生為主體的北航 航模隊(duì)，連續(xù)3 年榮獲全國(guó)航空模型錦標(biāo)賽小組 和團(tuán)體冠軍，并創(chuàng)造全國(guó)紀(jì)錄。在航模隊(duì)里，產(chǎn)生 了以第五屆中國(guó)青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、第十屆“挑戰(zhàn) 杯”一等獎(jiǎng)獲得者王耀坤為代表的多位 “創(chuàng)新明 星”。王耀坤說(shuō)：“我大一就參加了航模隊(duì)，一邊認(rèn) 真學(xué)習(xí)學(xué)院的航模課程，一邊跟著師兄們學(xué)習(xí)航 模制作，還在小飛機(jī)協(xié)會(huì)做骨干，在小飛機(jī)創(chuàng)新實(shí) 踐基地跟專業(yè)的指導(dǎo)教師實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，經(jīng)過(guò)幾年在 全國(guó)各項(xiàng)比賽中的摸爬滾打，練就了扎實(shí)的基本 功和技能?！?br>　　【匯聚優(yōu)質(zhì)資源強(qiáng)化教學(xué)】『經(jīng)典案例』 多數(shù)科研實(shí)驗(yàn)室參與了本科 教學(xué)環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)學(xué)院學(xué)生裴森大二就進(jìn)入實(shí)驗(yàn) 室，在研讀動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域的經(jīng)典著作時(shí)，發(fā)現(xiàn)一 篇著名的博士論文有核心錯(cuò)誤，他成功改正了錯(cuò) 誤，并將研究范圍推廣，得到普適性結(jié)論。
　　“要建設(shè)創(chuàng)新型強(qiáng)國(guó)，人才是關(guān)鍵，最根本 的在于本科生培養(yǎng)”，這個(gè)觀念在北航教師心中 已經(jīng)扎下了根。近年來(lái)，北航把為國(guó)家培養(yǎng) “具 有領(lǐng)軍和領(lǐng)導(dǎo)潛質(zhì)人才”作為人才培養(yǎng)目標(biāo)，制 定了 “強(qiáng)化基礎(chǔ)、突出實(shí)踐、重在素質(zhì)、面向創(chuàng) 新”的本科生培養(yǎng)方針，構(gòu)建核心課程、實(shí)驗(yàn)與 實(shí)踐教學(xué)、科研實(shí)踐訓(xùn)練等 “三大體系”，創(chuàng)新 了高等工程學(xué)院和中法工程師學(xué)院等高素質(zhì)人才 選拔和培養(yǎng)模式，整合學(xué)校各方面優(yōu)勢(shì)資源匯聚 成本科人才培養(yǎng)的整體優(yōu)勢(shì)。
　　為了強(qiáng)化核心基礎(chǔ)教育，北航構(gòu)建了校級(jí)、 校院共建和院級(jí)三級(jí)核心課程體系。在需要強(qiáng)化 數(shù)理基礎(chǔ)的院系，以工科 《數(shù)學(xué)分析》取代了以 往的工科高等數(shù)學(xué)教材，以理科 《基礎(chǔ)物理學(xué)》 代替了以往的工科大學(xué)物理教材，帶動(dòng)了全校數(shù) 學(xué)、物理教學(xué)整體水平的提高和學(xué)生數(shù)理水平的 整體改觀。2009 年，北航學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽 4000 余人次，省部級(jí)以上獲獎(jiǎng)489 項(xiàng)，獲獎(jiǎng)人數(shù) 占一個(gè)年級(jí)學(xué)生總數(shù)的17% 。
　　學(xué)校充分發(fā)揮研究型大學(xué)的優(yōu)勢(shì)，依托學(xué)科 雄厚的師資力量、先進(jìn)的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)條件和持續(xù)不 斷的科研成果，實(shí)現(xiàn)了科研與教學(xué)的有機(jī)融合， 多數(shù)科研實(shí)驗(yàn)室參與了本科人才培養(yǎng)的教學(xué)環(huán) 節(jié)。北航計(jì)算機(jī)學(xué)院的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等4 個(gè)科 研實(shí)驗(yàn)室，3 年共接納623 人的畢業(yè)設(shè)計(jì)、467 人的實(shí)習(xí)和100 余人的課外科研活動(dòng)。數(shù)學(xué)學(xué)院 學(xué)生裴森大二就進(jìn)入鄭志明教授的實(shí)驗(yàn)室，在研 讀動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域的經(jīng)典著作時(shí)，發(fā)現(xiàn)一篇著名的 博士論文有核心錯(cuò)誤。在老師的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下， 他申請(qǐng)承擔(dān)國(guó)家級(jí)大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目 “一般單 參數(shù)映射族具有正李雅普諾夫指數(shù)的拓?fù)錀l件”， 成功改正了文章中的錯(cuò)誤，并將研究范圍推廣， 得到普適性結(jié)論。隨后，他在核心期刊上發(fā)表論 文， “一類(lèi)一維混沌映射的拓?fù)錀l件”項(xiàng)目獲得 了第十一屆 “挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品 競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。裴森回憶當(dāng)初還是激動(dòng)不已： “以 科學(xué)的態(tài)度思考問(wèn)題，不畏懼挑戰(zhàn)權(quán)威，這是我 在鄭老師的課題組里學(xué)到的最珍貴的知識(shí)?！?br>　　北航鼓勵(lì)教師將自己的科研成果引入課堂， 使學(xué)生了解專業(yè)前沿的最新發(fā)展。北航民航數(shù)據(jù) 通信及新航行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室近年取得包括國(guó)家技術(shù) 發(fā)明一等獎(jiǎng)、科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)在內(nèi)的多項(xiàng)科研成 果。他們以此為主線，編撰修訂了 《現(xiàn)代空中交 通管理》教材，揭示了現(xiàn)代空中交通管理變革的 核心內(nèi)容，被評(píng)為北京市和前國(guó)防科工委的精品 教材，同時(shí)還以申請(qǐng)的十余項(xiàng)發(fā)明專利為基礎(chǔ)， 開(kāi)設(shè)了7 組實(shí)驗(yàn)課程，很好地實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐 的良性互動(dòng)，讓學(xué)生受到全國(guó)獨(dú)一無(wú)二的訓(xùn)練， 深受學(xué)生歡迎。
　　學(xué)校還積極推進(jìn)航空航天類(lèi)的學(xué)院與主要飛 機(jī)設(shè)計(jì)單位合作，讓一部分學(xué)生可以到這些單位 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)課題與單位的飛機(jī)設(shè)計(jì) 型號(hào)任務(wù)密切相關(guān)，可以使學(xué)生將理論知識(shí)和工 程實(shí)際相結(jié)合。通過(guò)這一模式，學(xué)生還能提前熟 悉未來(lái)工作環(huán)境和工作方法，縮短上崗培訓(xùn)時(shí) 間。航空科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)生苗紅科在第一飛機(jī) 設(shè)計(jì)院進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，其論文 《某機(jī)雙腹結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度計(jì)算》得到了很高的評(píng)價(jià)，獲北航優(yōu)秀畢業(yè)設(shè) 計(jì)論文獎(jiǎng)，他進(jìn)入工作崗位后立即開(kāi)始獨(dú)立承擔(dān) 型號(hào)任務(wù)。
　　在北航學(xué)習(xí)是幸福的。課堂上，可以學(xué)習(xí)豐 富的基礎(chǔ)知識(shí)，了解尖端的科研成果，實(shí)驗(yàn)室 里，可以參與圍繞國(guó)家戰(zhàn)略需求的實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，校 園里，還有眾多興趣協(xié)會(huì)和豐富的科技創(chuàng)新活 動(dòng)。在國(guó)家致力建設(shè)創(chuàng)新型強(qiáng)國(guó)的今天，北航本 科生教學(xué)和科研 “并行工程”是一種有益的探 索，值得關(guān)注。
　?。ㄔd于2010 年2 月4 日 《中國(guó)教育報(bào)》）