发布时间：2023-09-17 15:03:04
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的航天知识问题样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
2012年浙江高考理科综合卷的第15题，考查学生用物理知识和天文航天知识，以及用数学知识解决物理问题的能力。同样的，浙江2011年的第19题，2010年的第20题和2009年的第19题，考的都是这些知识和能力。其他省份和全国卷也都存在这一现象：天文和航天知识在物理高考中几乎年年出现。这表明在新课程标准的指导下，现行的高中物理教材和考试题型都紧跟时代的发展，反映现代科技的进步。教师在课堂教学过程中，需要注意增加物理的实用性和趣味性，使学生能把枯燥的物理理论和当代高新科学技术发展联系起来，增强学生的求知欲。特别是天文学和航天技术的发展这些内容。
一、物理学与天文知识、航天技术的关系
天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。它是物理学的一个重要分支，又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是极其曲折而又激动人心的，每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方，无不有其应用的地方。哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革。之后导致了天体物理学的自诞生以来最为飞速的一次发展，其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。
航天技术是一门高度综合性的科学技术，是很多现代科学和技术成就的综合集成。航天技术的设想来源于基础物理学中的力学和热学，而其发展主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。而这些技术的发展都离不开物理学基础理论的研究。如没有电磁学的发展，人类就无法使用电能，也无法生产电子产品，其他的高新技术就更加无法实现了。
二、扎实掌握高中物理基础知识
1.构建完整的知识脉络。
与天文、航天联系的物理问题主要考查了学生的力学和电磁学方面的知识。如：圆周运动，万有引力，洛伦兹力等知识点。如2009年浙江理综卷第19题，“关于太阳和月球对地上相同质量海水的引力”，考查的就是万有引力定律。2010年浙江理综卷的第20题“宇宙飞船以周期为T绕地球做圆周运动……”考查的就是圆周运动与航天知识，以及用数学解决物理问题的能力。2011年浙江理综卷的第19题“探测X星球”，考查的也是万有引力和圆周运动，体现了理的实用性。
通过认真理解题目信息，联系所学物理知识，建立物理模型，就能运用所学的知识轻松解决这类问题。这需要学生全面、完整、系统地掌握相关的知识。具体有开普勒的三大行星运动定律：轨道定律、面积定律和周期定律；万有引力定律，包括万有引力定律的发现，定律公式，引力常量及其测定G，以及万有引力定律在实际中的应用：计算地球质量、中心天体质量和发现未知天体。宇宙航行章节中的三个宇宙速度及人造地球卫星的运行都需要扎实地掌握。
2.补充天文知识，激发学习兴趣。
有高中物理中，在介绍万有引力定律时，为了让学生感受万有引力定律的巨大作用，我引用了这样两个事实：哈雷应用万有引力定律预言了彗星的回归和勒维耶根据万有引力定律完成了对海王星位置的推算。这不仅证明了万有引力定律的正确性，而且是物理学和天文学互动发展的有力例证。
教师还可以在课堂上及时补充一些天文常识，开阔学生的视野，提高学生的兴趣，激发他们学好物理的主动性。如：中国为何远古就有“金木水火土”五行说呢？虽不科学，但也并非完全不科学，因为太阳系中唯有“金木水火土”五大行星，是用肉眼能观察到的，其他都要用望远镜才能观测到，而我们的祖先很早就对此有了记录，作为后辈的我们更要鞭策自己不断努力了。
再比如金星，又名太白金星，它是天空中最亮的星星，所以一眼就能看到它。它又叫启明星，每天天快要亮时，它出现在东方，很明亮，太阳出来后消失。它又被叫做长庚星，因为傍晚太阳落下不久，最早在西方天边出现的星星就是它。由于它的明亮，西方人把它叫做“爱神之星”。木星，体积最大的行星，它的亮度仅次于金星，也较早呈现天空中，西方人把它命为“众神之父”。
三、关注天文学的热点和新发现
宇宙大爆炸理论，黑洞，中子星这些都是天文学上最热门的研究领域，也是高考的热点。如果学生平时对这些知识有所关注，就可以在短时间内迅速理解题意，正确解答出来。
如2009年安徽理综卷的第16题，先给出宇宙大爆炸理论，假如真是这样，要求学生选出标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像。该题考查的知识点很简单，就是对运动图像的分析，看懂题目，准确了解题意，选择正确的图像并不难。
2009年江苏高考物理第3题以“英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最”之一的“最小黑洞”为背景，紧跟国际新动向。但此题考查的仍然是万有引力定律的应用。虽然知识点非常简单，但是具备相关的天文知识，却能帮助学生更快地解题。尤其是其中计算结果精确到数量级，是天文中常见的估算法的运用。
2009年四川6月的高考，引用的是当年4月底美国的天文发现：代号为2009HC82，与太阳系其他行星逆向运行的小行星。可见高考对天文上的新发现的关注程度。
四、关注我国航天事业的发展
当我国重大天文和航天事件发生时，物理高考中常常会联系这些问题。比如2000年1月26日我国发射卫星，全国卷和天津、广东卷都考了；又如和平号退役，神舟2号、神舟4号、嫦娥一号等重大科技事件的发生，也在当年的高考中体现出来。如2008年的广东卷第12题的“嫦娥一号”奔月示意图，北京卷第17题“嫦娥一号”卫星，2009年福建理综卷的第14题的“嫦娥一号”月球探测器，2009年重庆理综题第17题都以“嫦娥一号”为背景，考查万有引力和圆周运动的知识点。
2010年安徽理综卷第17题，虽然考查的知识点依旧是万有引力定律的应用，却是以“我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器‘萤火一号’”为背景，时代感很强。可以预见，火星探测器项目还会随着今后航天技术的发展而在未来的高考题中成为被高度关注的对象。
在今年的高考中，江苏高考物理第8题也考到了我国航天的最新发展：2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（？摇？摇？摇）
（A）线速度大于地球的线速度
（B）向心加速度大于地球的向心加速度
（C）向心力仅由太阳的引力提供
（D）向心力仅由地球的引力提供
该题并不难，考查的是匀速圆周运动的知识，但了解一定的航天知识对学生题意理解和考场发挥起着很重要的作用。因此，教师应该多关注生活中发生的重大事件，特别是我国航天事业的新发展。同时也引导学生多关注这方面的知识。关注我国天文和航天技术的发展，还有助于增强学生的民族自豪感和社会责任感，同时使学生对物理学在实际科技生产中的应用有更深的认识，激发学生对物理学习的兴趣，提高学生的积极性和主动性。
参考文献：
一、热点导入，激发兴趣
良好的开端是成功的一半，在教学论中，教学过程的第一步是激发学生的兴趣和学生的学习动机。教师利用社会热点问题导入新课，可以有效激发学生的學习兴趣。
例如，在学习新课“食物中的营养物质”时，视频播放2016年10月景海鹏、陈东两名航天员在“天宫二号”实验室内工作的录像，让学生思考，航天员飞向太空，在飞船中进行各种科学实验，甚至还要出舱活动，这都需要消耗大量的脑力和体力。为了保证航天员的健康，航天员的一日三餐必须科学合理，接着提出问题，给航天员带到太空的食物中，至少应该含有哪些成分？为什么含有这些成分呢？学生们对于航天实验十分感兴趣，甚至有些同学还是航天迷，对于这一系列的问题学生们展开了积极思考，注意力很快集中到课堂上，在强烈的求知欲下开始本课的学习。
二、穿插热点，深化知识
在学习新知识的过程中，教师可以穿插介绍近期发生的社会热点新问题。既使学生增长见识，拓展知识面，又深化了对新知识的理解。
例如，在“呼吸道对空气的处理”学习中，讲解呼吸道对空气的处理能力是有一定限度的，许多老师选用“沙尘暴”的实例，让学生说出在沙尘天气我们应该怎样做？在这里我将社会广泛关注的超级雾霾版的《北京北京》视频呈现给大家。提到“雾霾”大家都知道，但是，“雾霾”到底指什么，它有哪些危害？很多同学并不能说清楚。通过资料分析，学生拓展了知识，知道了雾霾天气中含有大量的PM2.5颗粒。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也可称为入肺颗粒物。可沉积于肺泡，而且粒子容易吸附一些对人类有害的重金属和病菌，对人体造成危害。由此学生确信，即使有呼吸道的处理，人体也不能完全避免空气中有害物质的危害，更深刻理解了呼吸道的作用。
密切联系生活实际，让学生切实感受到在日常生产生活中，生物知识与我们密不可分，并使学生做到学以致用，获得成功的体验。
三、交流热点，合作学习
叶圣陶先生说“教者，盖在于引导、启发。”这就是说教师是指导者，课堂上教师可以采用“小组合作学习”的教学形式，拓展学生思维空间，提高学生自学能力。在这一过程中，教师可以安排小组共同收集与课程相关的社会热点问题，课上讨论表达交流，扩展了学生的视野，锻炼了收集、整理资料的能力。
例如，教材中有很多关环境保护方面的内容，在“分析人类活动对生态环境的影响”一课中，我安排学生以小组为单位收集有关滥伐森林、大气污染、水污染、捕杀野生动物等现象的原因、危害及应对措施。查找有关“雾霾”、“温室效应”、“全球气候大会”、“穿山甲事件”等社会热点问题。小组合作收集整理，制成课件向全班展示。在联系社会实际过程中，增强了团队合作能力，提高了对环境保护的意识。
四、拓展热点，提升情感教
关键词：建构主义;基于问题的学习;航天工程教育;小卫星
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）42-0140-04
自改革开放到21世纪初期，中国的发展世界瞩目，我们不论在政治、经济、文化等方面都取得了长足的进步，中国已成为名副其实的世界大国，取得这样的成就，在很大程度上依赖于我国推行的科教兴国战略所造就的庞大的优秀人才队伍。然而，不容忽视的现实是，目前我国培养的工程师队伍虽然已经超出美国的10倍，但是工程师的整体知识水平、设计能力，尤其是优秀工程师的总体质量与美国、德国和日本等发达国家甚至一些发展中国家都有很大的差距[1]，具体表现在工程教育方面就是教学内容与产业需求相脱节，工程实践经历缺乏，工程师培养体系不够健全等。导致这些问题的深层次原因主要在于我国的工程教育依然停留在科学范式而不是工程范式，工程教育过分强调了工程科学，而忽视了诸如设计等实践能力培养的环节[1-2]。工程教育不同于自然科学教育，它是一种以技术科学为主要学科基础，以培养工程技术人才为主要目标的专门教育[3]。即工程教育的目的就是培养工程师，这一理念在包括像MIT这样的世界一流大学早已达成共识，MIT的毕业生，无论学士、硕士或博士，到公司就职就是担任工程技术人员。通过工程教育提高工程师教育的水平，完成这一目标有两点很重要：教育的方式和教育的工具。PBL是一种应用广泛学科教学方法，它不仅仅使学生获取知识，并且要求他们学会运用知识。让学生能够将新的信息与学过的知识结合起来明白他们应该如何应用掌握知识。在建立学习的框架时，应当特别注意学生已有的知识基础并且激活这些知识。加快新信息的处理和帮助学生建立有意义的联系是教育和学习的基本要求。PBL促进学生主动参与和学习。学习变成一个发现的过程――讨论问题、研究背景、分析解决方法、设计方案、得出最终结果。这种主动学习方法不仅对于学生来说更加有趣，也使学生们对资料有了更深的了解。近年来，我国教育界的学者和奋战在一线的教育工作者们以这种理论为基础，针对我国教育教学的实际情况，进行了一系列基于PBL理论的教育教学改革理论研究和实践，取得了一定的效果。近年来，“小卫星”已经成为航天发展的热点话题，而将小卫星作为航天工程教育的平台，也越来越成为一种趋势。以小卫星作为载体开展航天工程教育的优势在于：（1）成本低，多数大学里的实验室都可以开展这类项目;（2）开发周期短（一年到两年），学生可以在毕业前看到项目成果;（3）体积小，重量轻，使制造和测试可以在比较狭小的大学实验室内进行;（4）复杂度适中的卫星系统，使学生在参与整个卫星系统工程实施的过程中，能够获得一些具体的系统或子系统经验。作为教育工具，小卫星的重要意义在于：可由学生自主设计、制造甚至发射升空，即使不能发射，也应在与实际发射相似的环境中进行测试。这一点非常重要，因为这样学生可以得到真实情况的反馈，虽然有时实验会失败，但失败也都是下一次实验成功的基石。“设计-制造-测试-总结-再设计”这样的系统循环设计模式，可以很容易地在机器人或计算机这类领域实施，但空间系统发展所需的巨大成本和少有的发射机会让我们不得不停止发展空间教育中的这类循环模式。而小卫星计划可以提供一个工具以实现该模式。
一、基于问题的学习
基于问题的学习是一种以学生为中心的主动型教学模式和课程体系设置方法，其最初是由加拿大的麦克马斯特大学（McMaster University）医学院于20世纪60年代在医学课程教改中逐步形成并提炼出来的。在PBL中，教师根据课程要求和学生的知识基础预先定义一个不完整的或劣构的问题，然后让学生进行研究，理论联系实际，运用已掌握的知识和技能提出解决问题的可行方案，让学生亲身参与问题求解的每一个步骤和知识构建的过程，从而将其先前获得的知识和经验很好地整合起来，使已有知识结构得到完善的同时达到对新知识的理解与掌。
1.目标和基于问题的学习法的特点。基于问题的学习方法的主要目标不仅仅是让学生获得知识，并且要运用知识。PBL重视模型和问题的解决。它试图模拟现实生活中的工程研究和开发过程。Barrows这样描述PBL的主要特点：（1）学习是以学生为中心的，即学生选择怎样去学习和他们想要学习的内容。（2）学习在小团体中展开并且提倡协作学习。（3）老师是促进者、引导者或教练。（4）问题形成组织重点并刺激学习。（5）问题是拓展真正的问题解决能力的工具。（6）新的信息是通过自学获得的。
2.PBL工程教育案例――麻省理工学院航空航天工程系。几年前，在麻省理工学院的航空航天系成立了一个由教师和科研人员组成的新战略计划小组，专门负责课程改革。为了强调教育以学生为中心，讨论小组花费了一定的时间和精力通过对项目和学习成果进行验收，设计了新的教学方法，建造与之配套的实验室。尽管基于问题的学习是关键，但它不是课程组织的原则。新的航空航天工程课程以现实生活中产品完整的生命周期工程为背景，即构思、设计、实施和执行（CDIO），结合设计建造经验，贯穿于整个项目中。接下来就是从简单的项目到高度复杂的系统设计建立过程，以及从中取得的经验教训。第一年，在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、构思并且试飞的由无线电控制浮空飞行器（LTA）。第二年，在《联立工程学》课上，学生们设计、搭建并且试飞了无线电控制的电推力飞行器。在一些比较深入的课程例如《空气动力学》课上，从工厂或者政府以往项目中提出航空工业中很常见一个实际的问题，像是以洛克希德・马丁战术飞机系统为模板提供项目设计方案。高级课程完全利用基于问题的学习方法，如：《实验项目实验室空间系统工程》、《CDIO高等课程》。在这些PBL体验中，学生发现自己感兴趣的问题，通过做实验找到解决方法，并用多学科方法设计出复杂系统。麻省理工学院航空航天系“复杂系统学习实验室”的主任提出了一个对于基于问题的学习方法的分类框架（见表1）。它将问题分为四个等级，给出了解决基础科学及先进工程课题的系统方法。
一级：问题集。问题集是指在大多数工程课程中发现的传统问题。它们往往具有一定的结构与较成熟的解决方案（至少问题的设计者知道）。所有学生解决同样的问题，有时独自解决，有时以小组形式解决。问题需要在相对较短的时间内解决。二级：小型实验。小型实验是指在结构化问题下的实验课。例如测量或观察某种工程现象或数据。这些问题在一或两个学期内解决，可以“重复地进行”，也就是说，每个学生团队解决与其他团队同样的问题。在麻省理工学院有许多例子，如《联立工程学》课上的桁架实验室，《空气动力学》课上对在风洞中的流速计的校准，《航空航天设计导论》课上对空气动力减速器的各种测试。三级：大型实验。比起前几个阶段，这个阶段的问题需要更长的时间去解决，可能会耗费几周或整个学期。到了这个阶段问题明显复杂了很多，需要更多的规划和教员支持。在麻省理工学院有许多如是例子：《实验项目实验室》课上的风洞试验、飞行器模型项目，《空气动力学》课上的机械项目，《航空航天教育导论》课上的轻于空气的飞艇，《联立工程学》课上的电动飞行器设计等。四级：顶级CDIO实验。这个阶段在系统中整合了核心工程的顶级实验。麻省理工学院的航空航天工程项目用构思-设计-实施-操作（CDIO）的方法来设法更接近于实际工程。在顶级实验中，工程的四个阶段都将涉及。顶级实验室的项目均为研究的重点，需要更多的资金，工程的复杂度和依赖经验的程度也很高。例如麻省理工学院的自主卫星光学阵列项目和磁控编队飞行器。四级的项目需要学生、老师和研究员花费三个学期去完成。可以看出三级和四级问题的解决过程是由学生主导的、不受约束的、复杂的、多方面的且具有很高的主动性过程，符合之前所说的PBL标准。然而一级和二级中的项目体验过程更结构化，在这个过程中学生体验到关于问题构想的有用指导，使用工具进行研究发现。基于问题的学习方法和设计-制造经验贯穿了整个麻省理工学院航空航天工程系的本科生阶段。使用四个等级的框架来层次化PBL体验过程确保了从高度结构化问题到无约束和复杂问题情况的合理推广。
3.基于问题的学习方法的评估。基于问题的学习方法的评估是多模式和长期性的。这些方法包括实验室期刊、技术简报、设计审查、技术报告、团队协作评估、设计作品、互评和自评。教师的角色主要是顾问和指导员，以及在学习过程中为学生提供大量反馈信息。在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、制造并试飞由无线电控制的浮空飞行器，设计审查作品和最后的评估工作都是由飞行器竞赛的方式进行。在《综合工程》课的飞行器设计项目中，二年级学生分析在问题集中与气动性能、稳定性和推进装置有关的问题，并动手组装和试飞无线电控制的电推力飞行器。与第一年的课程相似，评估手段包括问题集、设计审查以及最后的一场比赛。
除了评估认知能力的培养效果，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。这些情感变化可以通过观察、访谈、作品、期刊和其他形式的自评进行评估。
二、小卫星平台与基于PBL的航天工程教育创新结合途径
在全球化大背景下，除去意识形态的差别，世界人才的标准正趋于统一。根据著名的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即：构想-设计-实现-运作）工程教育模型，工程教育包括以下几大培养目标：掌握深厚的基础知识和应用技术;善于构思、设计、实现和运作新产品或系统的能力;承担和实施复杂系统工程的能力;适应现代团队协作开发模式及其开发环境。这些目标是直接参照工业界的需求而制定的，它实际上定义了现代工程技术人员的素质构成。
1.小卫星作为航天工程教育的意义。小卫星为空间发展提供了的一条新途径，这是与以往基于传统空间开发模式的“政府导向的大型项目”完全不同的。此外，NASA已经开展了很多项目为大学提供发射机会，让他们逐渐学会如何开发、运营卫星。超小型卫星计划是其中一个著名的案例，选定十所大学并给予他们项目资金，最终的成品将搭载航天飞机发射上天。凭借多年的项目经验，一些大学已经能够制造卫星，甚至出售卫星给其他大学或国家。小卫星为大型卫星上已经实现的一些任务提供了一条新的实现途径。一定数目的小卫星协作是一个非常重要的概念，通常被称为“星座”或“编队飞行”。这种多卫星体系的优点是容错量大、重构能力强、系统的可扩展性好。
2.基于小卫星平台的航天工程教育项目。小卫星的操作训练为大学生的太空教育提供了一个特别的机会，让他们能够体验从任务创建、卫星设计、制造、测试、发射、运行，直到结果的分析的整个太空项目周期。同时他们还能从这些项目中学到项目管理和团队协作等重要技能。小卫星项目不仅对教育有益，而且有望成为太空技术发展与商业运营中的一名新成员。（1）日本卫星设计大赛。上世纪90年代初期，日本的大学小卫星研究项目远远落后于美国和欧洲各国。然而，在意识到了小卫星在教育和技术发展上的重要性后，日本国内开始大力推动高校小卫星设计-制造计划。第一个里程碑是“卫星设计大赛”。1992年三个学术社团共同成立了大赛组委会，他们分别是JSME、JSASS与IEICE。经过一年时间的准备，于1993年举办了第一届比赛。这项比赛的目的是为更多的大学生提供参与太空项目的机会，同时鼓励一流大学开始进行实体卫星的制造项目。评审项目分成两大类，创意类评审该项目的创意与想法，设计类评审卫星设计的可实现性。提交的项目首先会进行初步的评审，合格的项目才能入围最终的决赛。届时，将进行卫星模型的展示和评审。优秀的作品将获得“设计奖”、“创意奖”以及三大学术社团颁发的奖项。大赛每年都会收到20到30个创意独特的项目。（2）大学空间系统研讨会（USSS）以及CanSat项目。USSS始于1998年，每年11月由JUSTSAP小卫星工作组在夏威夷举办。研讨会的形式十分独特，出席会议的日本和美国的大学首先提出自己卫星项目的构想，以及各大学自身的科研实力，然后将具有相同兴趣、能力或科研实力的大学进行组队。各组展开讨论，在一天半的研讨会后，各组需要向其他组展示他们的项目设计书。这些项目要在USSS结束后的一年内实施，他们的成果将在下一年的USSS上展示。其中最成功的项目就是CanSat（罐装卫星）项目了。CanSat项目是1998年由特维格教授提出的。在最初的计划中，每所大学都要制造一个350mL饮料罐大小的微型卫星，卫星将被发射到轨道上，在下一年的USSS上进行控制操作。（3）立方体卫星。立方体卫星项目由特维格教授在1999年的USSS大会上提出。立方体卫星为重1kg，长宽高均为10cm的微型卫星。每所大学制作的立方体卫星都被放在一个名为“P-POD”的盒形载体内，它由俄罗斯的“第聂伯”火箭装载发射升空。为了减少立方体卫星和P-POD之间的机械和电气接口，P-POD释放机制设置得非常简单：当P-POD的门打开，里面的立方体卫星就被P-POD末端的弹簧弹出。东京大学和东京工业大学已经开始了立方体卫星项目，并大致完成了设计和EM级别的模型制造。这些大学的学生已经在立方体卫星项目中获得了微型卫星开发的基本专业知识。但他们现在需要面临新的挑战：如何使用现成的廉价的部件设计可靠的空间系统，如何进行空间环境试验（如真空热或辐射试验）并获得试验结果，以及如何处理更大的风险，更多的人力资源、时间和成本。目前计划于2002年底发射第一个立方体卫星。（4）欧洲大学生月球轨道航天器。欧洲大学生月球轨道航天器ESMO是欧空局教育卫星计划的第四项任务，它是基于“欧洲大学生太空探索与技术倡议”计划中的“SSETI-Express”卫星。ESMO项目是为了吸引和培养下一代的月球与其他行星的工程师和科学家。航天器有效载荷包括：船载液压双组元推进系统，用船从地球同步轨道通过“日地系统中的拉格朗日点L1”转移到绕月运行轨道的过程，历时3个月;表面光学成像的窄角相机和一个用于测绘全球引力场的子卫星，将在历时超过6个月的时间里执行测量任务;可供选择的载荷还包括一个生物实验和一个微波辐射计。ESMO项目是未来欧洲的科学和勘探计划的一个强大的动手教育和公共宣传工具。它是一个面向大学生的项目，训练和培养了下一代的月球任务的工程师和科学家。
三、建立基于PBL的航天工程教育实验平台和培养范式
我国在“十二五”规划中提出了“创新驱动，实施科教兴国战略和人才强国战略”，要“围绕提高科技创新能力、建设创新型国家，以高层次创新型科技人才为重点，造就一批世界水平的科学家、科技领军人才、工程师和高水平创新团队。实施PBL教学是一项系统工程，由于受国情、传统教育教学模式和人才培养机制的约束，在中国工科大学中实施PBL教学存在问题案例少、实施成本高、评价方式单一和师生角色僵化等问题，因此，需要根据我国工程教育的现状和国情对PBL教学进行本地化处理，不能生搬硬套，具体来讲有以下几个方面需要注意。
1.树立以学生为中心的教学理念。树立以学生为中心的教学理念是实施PBL教学的前提条件，PBL强调以学生为中心，作为PBL教学的实施者，教师必须要深刻认识到这一点。
2.根据具体航天任务设计问题。丰富的问题案例是PBL教学成功的关键。每门专业课的设置都是基于学生已具备一定的先修课程基础为前提，但个体的差异不容忽视，教师或教师团队在进行某课程PBL问题设计的时候要充分了解学生的知识基础，结合具体的实施条件进行问题案例的设计。为了保持热情，学生们可以一种竞赛的形式开始项目，学生们互相分享自己的认识，用自己的双手选择出最吸引人并且最有意义的项目。
3.提高卫星实验平台的开放性与多样性。除了教育实践空间项目对航空航天教育带来的价值之外，学生建造空间项目长期承诺创新型大学的任务是可直接有利于空间行业本身。目前，各大学中设立的大学或研究生开放实验室及其配套的开放创新基金都是一些很好的尝试，取得了很好的效果，但其范围需要扩大，让大学生能够进入一些比较前沿的和良好国际合作背景的研究型实验室，使其很早就能受到良好的学术熏陶，以促进其产生向更高层次发展的内部动机和欲望。
4.加强学习能力的培养。发展学生的学习能力，使其成为高效、独立的终生学习者是PBL的重要目标之一。通过参加PBL学习，让学生明白学习不完全是个人的事情，在PBL小组中每个学生都担当一定的角色，并承担相应的责任，在小组讨论中无私贡献自己的学习成果，并吸取其他成员的学习成果，达到共同进步。
5.建立合理多样化的评估体系。在实施PBL的过程中，可以采用学生自我评价、同学互评及教师评价相结合的办法，注重学生的过程表现，而不是结果。创新人才的多样性和创新思维的多样性决定了我们不能用一刀切的方法来评价学生，而是要采取灵活多样的评估体系，建立激发创新的长效机制。除了评估认知能力的发展和成就，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。
四、结论
PBL植根于建构主义理论之上，强调发现和知识意义的构建，是一种先进的培育创新精神和激发创新思维活动的教学/学习方式。PBL强调以学生为中心，问题、教师和团队学习是PBL教学法实施的三大关键要素。本文在总结PBL理论的基础上，在此基础上根据我国航天工程教育的现状，从国外几个航空航天教育典型案例吸取经验，讨论了以小卫星作为航天工程教育工具的重要性;其次，叙述了它作为太空技术发展新成员的重要性。探讨了基于PBL理论的航天工程教育在学生群体中推行的途径，期望能促进教育工作者对有关问题的思考。
由学生运作卫星项目极具挑战性，但这会给参与项目的学生和院校带来巨大回报。这些项目提供大学生关于设计、分析、测试、制造和操作空间系统方面的实践经历。有证据表明，参与空间飞行器设计项目的学生，能力得到显著提高。统计证据也显示如果相当数量的大学参与空间飞行器设计活动，进入空间领域工作的学生数量会显著增长。
参考文献：
[1]余晓，孔寒冰.能力导向的工程实践模式比较与评价[J].高等工程教育研究，2011，（3）：28-34.
从电视上，我们看到的是，最后发射时的璀璨和光芒，但我们更应该了解的是这背后每一寸技术研发的进步，每一处细节的精密准备，都来不得半点马虎和幻想。从媒体的一些报道就可以看出安全准备工作有多么精心和严谨。“天宫”一号承载了中国人的航天梦想。让这个梦想变为现实，不仅仅需要科学与探索的精神，需要“仰望星空”，也需要“脚踏实地”，做好种种设计、制造、安装、发射等工作。
一项载人航天工程要想取得成功涉及方方面面，而我国的航天发射保持了极高的成功率。这说明，在这个综合性较强的科研系统工程内，如何通过严格精密的管理，确保各程序的安全，确保每一个元器件都不出现问题，一定有很多值得总结的地方。而在当下，很多领域产品质量问题层出不穷，安全事故多发，“中国制造”的名誉遭到了损毁，所以，航天人的“脚踏实地”，尤其值得某些监管部门和产品制造企业好好学习。
我们应该像守护“天宫一号”那样，守护我们的生活。
我们看到，人类生活依赖于对时间和空间的运用，借助知识和科技的进步，人类有史以来的数千年中，完成了在地球上由此地到远方的历程，那些最先掌握克服空间障碍手段的族群成了文明和历史建构者，在畜力的时代是如此，在大航海的时代也是如此，而20世纪，凭依技术的飞速进步，从机械化到信息化，人类完成了从二维空间向三维空间的提升。最先进行迁徙和地理冲击的民族获得了当初很大的竞争优势，最先进行航海和航空的民族则获得了近代世界强国的门票。克服更大空间障碍工具及其知识的人群总是最容易接近未来，这已是无可争议的显着历史事实。
中国太空科技基础薄弱，但相比其他重要科技领域，数十年来，应该说是成果最突出的。中国人曾失去了大航海的历史机遇，而目前太空科技的进步对于民族未来实具有不可限量的意义。永久性国际空间站不仅将最后确立中国的大国地位，标志着150多年来中国民族和文明从低潮回升到正常的地位，也将为未来民族发展开拓新的异度空间。中国作为航天民族，其需要做的不仅在科技本身，更在总体社会的变革。
在为期6天的体验活动中，孙奶奶不仅陪伴营员们参加各种体验活动，还在7月7日晚上，为营员们献上了一堂内容丰富的航天课。在长达三个小时的讲座中，年过七旬的孙奶奶向营员们详细讲述了我国载人航天工程的发展历程和我国探月工程的情况，特别介绍了“神舟十号”任务的详细情况，同时配以精彩的图片和生动的故事，让营员们感受到了中华民族的“飞天”传奇。讲座中，孙奶奶还不时地向营员提问，并给回答问题的营员赠送了珍贵的航天小礼品，现场气氛异常活跃。
“我很佩服孙奶奶的渊博的知识，让我们受益颇多。而且她精心为我们准备了三个小时的讲课，都不觉得累，让我们很感动。”来自嘉义市嘉义大学附小的萧伊婷说。孩子们不仅认真地聆听着孙奶奶的讲课，还积极地抢答孙奶奶提出的各种问题。看到孩子们对航天如此热爱，孙奶奶格外欣慰。
孙奶奶告诉记者，自从亲历加加林上天的轰动后，她便爱上了航天，也因此改变了她的人生轨迹，让她成为一名自豪的航天科技工作者。“52年来，我对航天的热情有增无减，我也希望孩子们通过这种活动更加热爱航天、关注航天，利用自己的知识将来为祖国服务。”
孙奶奶说，2003年，杨利伟搭乘“神舟五号”飞天后，她在一所大学的团日活动中开始了她人生中的第一场科普活动，主要讲述自己在“神舟五号”发射现场的所见所闻，分享自己拍摄的照片。从此一发不可收拾，“‘神舟五号’后讲了50场、‘神六’后30场、‘神七’后30场，‘嫦娥一号’后50场，‘嫦娥二号’后又讲了‘太空之吻’‘龙凤呈祥’‘神舟问天’‘十全十美’不少于50场，一共讲了200多场，最多的时候听众有1万多人。”孙奶奶说。
令孙奶奶欣慰的是，不少孩子因为听了她的讲座从此也爱上了航天。有个香港的孩子在听完她的讲座后，报名参加了航天体验营活动，后来考上了斯坦福大学，并选择了学航天专业，这位学生立志学成之后回国从事航天科技工作。
在谈及两次台湾天文与太空体验营活动时，孙奶奶说，一方面是想让孩子们感觉到中华民族的亲切感，“两岸一家亲”，二是让他们对载人航天有所了解，让他们感受到航天工程是中华民族的骄傲，航天英雄值得所有中华儿女学习，这也是在“播种飞天的‘种子’”。
“我们的目的就是‘共圆飞天梦，同叙中华情’。”孙奶奶说。就在这次体验营活动中，在孙奶奶的提议下，由体验营主办单位中华文化发展促进会和国家天文台共同赠送了营员们一张“神舟十号”航天员王亚平“太空授课”的光盘。“非常好，台湾虽然也报道了王亚平‘太空授课’的活动，但很难看到完整的授课内容，这个光盘是很好的学习资料。”营员团长、嘉义市天文协会理事长李荣彬说。
关键词：校本课程；物理学史；航天物理学；万有引力
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0049-3
随着高中物理新课程改革的进行，校本课程成为了中小学实施素质教育的重要体现之一。所谓校本课程，指以学校为本位，由学校自己设计制定课程，它与国家课程、地方课程相对应。大力实施校本课程，能够使学生在基本学习任务的基础上，拓展学科视野，对提升学生的学科素养具有重要的理论与实践意义。物理课程是高中阶段学生必修的自然科学课程之一，现有的课标教材在内容体系上已经相当完善，但还是以学科基础知识与基本理论的讲授为主。因此，将物理校本课程渗透到课堂教学中，既能扩大学生的物理视野，又能提升学生的物理基本素养。在此以人教版高中物理必修2第六章《万有引力与航天》的物理学史角度为例，设计了本章的校本课程。为一线物理教师设计校本课程提供一定的参考。
1课程题目
“航天物理学发展史”
2课程分析
人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程是对学生进行“过程与方法”和“情感、态度与价值观”教育难得的好材料。托勒密的地心说、哥白尼的日心说、第谷布拉赫的观测和开普勒行星运动定律，生动地体现了勇于创新和实事求是的科学态度、科学精神和科学思维方法[1]。牛顿根据前人的发现进一步总结，提出了万有引力定律，并进一步放眼宇宙说明了万有引力定律和引力常量的意义，这部分知识是圆周运动在航天中的应用，包含着丰富的物理学史。教师在本章教学过程中将物理学史渗透其中，不仅能有助于学生对知识的理解，更能激发学生对航空航天事业的热爱，从情感、态度与价值观方面让学生认识到物理学习的意义所在。
3学生分析
本校本课程针对的学生群体是普通高中的文科实验班学生。这类学生具有以下特点：1）具有良好的感性思维，认识事物与理科生相比较感性。2）基础知识扎实，对知识有良好的接受能力，所学内容的知识面可以更宽泛一些。3）多数文科生对物理学科不感兴趣，这就需要加强兴趣的培养。
4课程目标
《基础教育课程改革纲要》中提出：“改变课程过于注重知识传授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。”“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”这为我们校本课程的制定明确了方向和目标。本课程旨在全面培养学生的“过程与方法”和“情感、态度与价值观”目标。通过物理学史的教材内容引导学生更加主动、富有兴趣地学习物理概念与规律。另一方面，物理学史是培养学生科学本质观的重要手段。通过了解科学家探索物理学科未知领域的过程，突出科学知识、科学探究以及科学事业的多种本质属性，让学生感受到物理的学科魅力和人类艰苦卓绝的不断努力[2]。同时，本课程的物理学史介绍有多处留白，这能够让学生自己搜集更多的资料进行汇总、分析、整理，提高学生的信息处理能力。
5课程内容设置
本校本课程共设计了4节的内容，均是以人教版高中物理必修2第六章《万有引力与航天》的教材内容为依托，挖掘教材中包含的物理学史。具体目录的设置如表1所示。校本课程目录与教材课程目录相对应，教师在实施校本课程时，需充分挖掘与航空航天有关的物理学史，并将这部分内容有针对性地渗透到物理必修2《万有引力与航天》对应章节的教学活动中。学生在理解教材知识的同时，能体会到科学家在探索过程中付出的艰辛与努力。每节目录下对应的课程内容设置如表2所示。
6时间及教职资源分配
校本课程实施时间安排在高中一年级第二学期，在学习完高中物理必修2第六章《万有引力与航天》后开设，时间为一个月，授课时数为5课时。教职资源分配可以按照以下两种方案进行：1）各个班级的物理专业老师进行授课。2）学生课下自主阅读，上课时师生互相交流。
7注意的问题
在实施该校本课程教学时，教师要注重物理学史与社会发展的融合，将物理学家曾经的航天探索与如今我国航天事业的发展做简单的联系。全面提高学生的科学素养与人文素养，通过物理学史激发学生未来为科学事业献身的科学精神。在校本课程实施的过程中会遇到一些问题，如有的内容抽象性太强，学生不容易理解；还有的内容不容易激发学生的阅读兴趣[3]等。在这里，需要教师在进行该课程教学时要把握好文科学生的学习能力与知识储备，遇到抽象性太强的内容可以通过列举示例将其形象化，将多媒体教学与课程内容充分地结合能进一步激发学生学习的兴趣。
参考文献：
[1]陈洪云.物理科学方法在卡文迪许扭秤设计及实验中的妙用[J].物理教师，2015，36（2）：15—17.
[2]侍敏.浅谈物理学史的教育作用[J].中学物理教学参考，2015，44（7）：16—17.
关键词 课程教学改革；航空航天类专业；自动控制原理
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634（2012）05-0048-05
0 引言
《自动控制原理》是航空航天类本科专业一门重要的专业基础课。以笔者所在的北京理工大学为例，航空宇航科学与技术一级学科下属的飞行器设计与工程、航天运输与控制、飞行器动力工程、武器系统与发射工程、探测制导与控制技术等专业的本科生，均在大三第一学期必修《自动控制原理》经典控制理论部分，包括54个理论课时和10个实验课时，其任务是通过对自动控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。同时，《自动控制原理》还是学习测试技术、飞行器制导与控制技术、飞行器总体设计、航天器测控原理等诸多专业课程的先修课，在航空航天类专业的本科生培养计划中占据着非常重要的地位。
《自动控制原理》的授课模式一般有两种：一是将经典控制理论部分和现代控制理论部分分开讲述，先讲授经典控制后讲授现代控制，目前国内大部分高等院校均是采用的这种授课模式；二是将经典控制和现代控制融合讲授，这种授课模式有助于培养学生从系统角度、全局高度来思考问题的能力，更利于掌握控制理论的实质。由于授课模式的沿袭性及单学期课时数的限制，北京理工大学航空航天类专业的《自动控制原理》采用了前一种授课模式。授课教师采用A、B角的方式，教师队伍中有授课近20年的教师，还有刚刚博士毕业踏上工作岗位的年轻教师，更难能可贵的是，所有授课教师均有出国留学或访问的经历，兼通中西教学模式之长，融蓬勃朝气与丰富经验于一体。
本文主要是以《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）中“坚持内涵式发展”、“促进高校办出特色”、“创新人才培养模式”、“提升国际交流与合作水平”等内容为指导，结合北京理工大学的学校定位和办学特色，以笔者在《自动控制原理》经典控制理论部分本科教学过程中的思考和认识为基础，对北京理工大学航空航天类专业在《自动控制原理》本科教学改革中的若干有效措施进行总结和探讨。
1 授课内容及学习过程中存在的问题
1.1《自动控制原理》的授课内容
笔者主要讲授《自动控制原理》中的经典控制理论部分，授课内容分为八章，分别是：自动控制系统导论、自动控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析、根轨迹法、频率法分析、控制系统校正、非线性系统和线性离散系统。其中，前六章和第八章是重点讲授内容，第七章是一般讲授内容。就总的讲授内容来说，有理论性强、新概念多、系统性强、与工程尤其是航空航天工程联系紧密的特点，如已列装或在研的大部分导弹飞行器，其自动驾驶仪的设计仍主要是在经典控制理论的框架下完成的。学习过程是先了解控制系统的组成尤其是强调“反馈”的概念，再根据实际的控制系统建立数学模型，然后通过时域法、根轨迹法、频率法等分析系统性能的优劣对比，最后对系统整体性能进行校正和设计，可以说，整个过程是一个完整的体系，更是一个循序渐进的过程。
1.2《自动控制原理》学习过程中的几点问题
无论哪门课程，讲授目的均是希望学习者能够掌握相关知识的基本原理、分析方法并最终做到灵活运用。考试成绩是评价学习者是否达到上述标准的一个参考，但考试成绩并不能表明一个学生是否真正达到了上述标准。为了准确评估《自动控制原理》的讲授效果，真正了解该门课程学习中可能存在的问题，不但要时刻注意本专业学生在修习过程中的反馈意见，而且要广泛调研和阅读其它学校和专业的教师在该门课程上的经验总结。在此基础上，结合笔者的亲身体验和思考，认为航空航天类专业的学生在学习《自动控制原理》过程中可能面对的主要问题包括：（1）部分学生由于数学基础不够扎实，对课程中涉及到的数学知识产生畏难情绪，进而无法很好地掌握控制系统的分析方法；（2）不能将所学的控制理论知识与自己专业的实际案例充分地联系起来，这主要是在学习过程中接触专业案例少造成的；（3）阅读英文文献的能力不足，而且这种不足突出表现在缺乏对专业词汇的正确理解上，这说明《自动控制原理》需要适度地推进双语教学改革；（4）无法将基本理论和计算机辅助设计软件MATLAB结合起来进行更有效地控制系统设计，即割裂了基本理论和计算机辅助软件相辅相成、互相印证、互相促进的关系；（5）从系统角度理解控制系统核心思想的能力不足，即无法做到融会贯通，更谈不上灵活运用，这需要授课过程中注意前后串联，帮助学生建立起系统概念。针对上述问题，结合北京理工大学办学定位和航空航天类专业《自动控制原理》的授课特色，授课教师均提出了有针对性的改革措施。多年来的教学实践证明，这些措施很好地解决了北京理工大学航空航天类专业本科生在《自动控制原理》课程中的学习问题，增强了学生对该门课程的学习兴趣和“自主学习”能力。
2 教学改革的若干举措
2.1从数学基础抓起
“工欲善其事，必先利其器。”《自动控制原理》课程涉及大量的数学知识，如拉氏变换及其逆变换、微分方程、差分方程、复变函数理论、Z变换等。毫不夸张地说，扎实的数学功底是学好该课程的基础。如果学生缺乏必要的数学知识，教师又不能适时补上这个不足的话，很容易造成学生在学习过程中的畏难情绪，不可避免地会影响教学效果。
北京理工大学授课教师的做法是在《自动控制原理》开课伊始，就给学生列出所有需要用到的基础数学知识。一方面引导学生重新复习这些已经学过的数学知识；另一方面，授课教师还会抽出专门的课时来对这些数学知识进行复习和重点讲授。为了不断加深学生对这些数学知识的理解，在用到相应的数学工具时，授课教师都会结合具体的实例进行更详细地讲述。为了尽可能减少学生在学习中的畏难情绪，北京理工大学授课教师在考试中坚持“注重概念，弱化计算”的理念，只要学生思路正确，仅仅是计算错误的情况下，尽量少扣或不扣分。
2.2双语教学，与国际接轨
开展双语教学有助于我国高等教育与国际接轨，是当前教育改革的热点和重点，同时也得到了教育部等相关部门的大力支持。在双语教学的改革中，有一点需要明确的是，专业课双语教学的目的并不是为了增加学生的词汇量，也不是为了提高学生外语的写作水平，更不是为了教学生外语语法，而是为了增强学生阅读专业外文文献的能力和对专业知识的理解能力。近年来，英语已经逐渐发展成为全世界通用的语言，最新的科研成果更主要是以英文形式发表。所以，我国高等教育中大部分的双语教学均是采用中文和英文的双语授课模式。
由于《自动控制原理》涉及到的诸多基本理论和分析方法大都是从国外引进和翻译过来的，加上国外学术界习惯用人名来命名定理的做法，给国内学生记忆和理解这些理论和方法增加了额外的困难。如用于判定线性系统稳定与否的劳斯判据就是以英国数学家Edward John Routh的名字命名的，类似这样的例子还有很多，这对于习惯望文生义的国内学生来说，想仅仅从字面意思来理解劳斯判据本身几乎是不可能的。有鉴于此，基于航空航天类专业《自动控制原理》双语教学改革的目的主要是为了增加学生对专业词汇认知这一基本的出发点，决定了航空航天类专业《自动控制原理》双语教学的授课方针应以中文为主、英语为辅。具体做法是，每当第一次出现新的名词、原理和方法时，授课教师先用中文进行详细讲解，然后告诉大家这些名词、原理和方法在英文中的表示方法和来源，并在以后遇到这些名词、原理和方法时，更多地采用英文表述。如传递函数（Transfer Function）、劳斯判据（Routh Criterion）、阶跃响应（Step Response）、脉冲响应（Impulse Response）、根轨迹（RootLocus）等，都可以采用这种处理方式。此外，还需要注意引导学生适量阅读英文参考书和专业文献，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一书在世界范围内的广泛被接受性，北京理工大学同样推荐学生将这本书作为英文参考书。
2.3融科研于教学
随着我国高等教育改革的不断实施和深入，昔日的“填鸭式”教学已逐步被更能激发学生“自主学习”能力的“启发式”、“案例式”教学所取代。在《自动控制原理》的教学中，如果只是讲授一般的数学公式和物理定理，而与实际工程割裂开来的话，很可能出现的后果就是学生学习后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情况是学生在考试后就把所学的东西全忘掉了。为了避免这一状况的发生，有必要将专业案例、授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去，让科研带动教学、教学促进科研。
如在第一章讲授自动控制系统定义和基本组成的时候，通用的教材是举一些工业上常见的例子，像室温调节系统和水位调节系统来引入自动控制的专业术语和反馈的概念。这种讲授方法是很好的，有利于学生建立对控制系统组成的直观概念，并认识到自动控制的核心思想所在。对于航空航天类专业的学生来说，在讲述通用案例的同时，还可以结合航空航天领域的应用案例，如引入图1所示的导弹攻击飞机的案例。在这个案例中，导弹根据自己探测到的目标机动特性，依据一定的制导律生成最佳攻击曲线，当弹上的测试设备探测到实际飞行路线和预定飞行路线出现偏差的时候，弹载计算机会依据一定的法则生成控制指令，气动舵机来执行这一控制指令，从而达到控制导弹回到预定飞行路线的目的。按照这一描述可以画出它的系统方块图，如图2所示，和基本的负反馈闭环控制系统（如图3所示）对应起来，预定飞行路线对应给定输入、弹载计算机对应控制器、气动舵机对应执行机构、导弹就是被控对象、实际飞行路线即是实际输出、弹载测试设备即对应测量输出的传感器。这样讲授下来，由于比较贴近专业方向，同学们就很容易理解控制系统的结构，并对输入、输出、被控对象、执行机构、控制器的作用及反馈的概念有了更为直观和深刻的认识。
在讲述控制系统稳态性能和动态性能的时候，大量引入航空航天的专业案例，尤其是一些因为控制系统设计失误或控制系统未能正常工作产生重大损失的失败案例，对引发学生的学习兴趣颇有帮助。从教学的效果看，这些案例的引入，不仅加深了学生对《自动控制原理》重要性的认识，激发了他们学习的热情，同时，还培养了他们对所学专业的兴趣。在此基础上，可以注意吸收一些对自动控制理论或应用感兴趣的学生提前进入实验室，并挑选与任课教师负责项目相关或者处于航空航天控制前沿的研究方向，如临近空间飞行器的制导与控制技术，让他们自由发挥，思考和创新，切实培养他们的动手能力。
此外，授课教师要非常注重“基于书本、超越书本”。比如香农（Shannon）采样定理认为：对于一个连续信号来说，当采样角频率是该连续信号所含最高次谐波频率两倍以上的话，即能做到一个周期内采样两次以上的话，那么经采样后所得到的脉冲序列，就包含了原连续信号的全部信息，可通过理想滤波器把原信号毫无失真地恢复出来。这一表述在数学理论上是没有任何问题的，但在实际工程项目中往往是行不通的，比如一个正弦曲线的测试，一个周期里只采样两三个点的情况下，几乎没有可能复现原信号。类似于这样的问题，授课教师需要在授课过程中向学生特别强调。
2.4计算机辅助教学
由于《自动控制原理》在授课过程中涉及到的数学公式、图形（结构图、框图、根轨迹图、伯德图等）比较多，非常不方便在课堂上进行直接板书，一旦板书不清楚会直接影响学生的学习效果。而这些公式和图形是非常适合以幻灯片（PPT）的形式来进行表述的，学生也更乐意看到这种方式。北京理工大学授课教师同样采用了以PPT为主的授课模式，配以适当的动画，给学生一个更为直观的展示。如在讲授动态性能指标的时候，延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、调节时间等名词的定义并不是那么容易理解，但通过动画的形式就可以很清楚、明了地向同学们展示这些概念的不同，学生反映良好。再比如在讲授不同阻尼比情况下二阶系统单位阶跃响应特性的时候，只靠文字表述“随着阻尼比的增大，系统的响应越快，但超调量越大”的话，大部分学生是比较茫然的。如果换成通过PPT展示给同学们如图4所示的响应曲线时，就会一目了然，同时，还有助于同学们掌握零阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等情况下单位阶跃响应特性的不同。
MATLAB是学习《自动控制原理》的学生必须掌握的一个计算机辅助分析工具。实际上，一个令人引以为傲的事实是，北京理工大学航空航天类专业本科生的MATLAB基础知识都是在《自动控制原理》的课堂上学到的。由于年轻学生对新鲜事物天生的好奇感，当他们看到教材上一幅幅精美的图片是通过MATLAB展示在自己面前的时候，不但会加深他们对所学知识的理解，更会激发他们学习这门课的热情。比如讲二阶欠阻尼系统阶跃响应的时候，可以首先引导学生思考一个问题：“既然阻尼比越小，系统响应越快，超调量越大，那怎么来选择合适的阻尼比呢？”然后再用教学计算机上装载的MATLAB画出图5，这是阻尼比位于[0.10.9]之间，以上升时间为横坐标、超调量为纵坐标的Pareto图，同时在图中标示阻尼比分别为0.4、0.707和0.8所对应的点。以这个直观的示意图做基础，同学们就很容易理解为什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范围内了，再告诉同学们阻尼比为0.707时控制系统效果最佳，他们也就明白了因果来源。如果更进一步画出阻尼比分别为0.6、0.707和0.8时候的单位阶跃响应曲线来，如图6所示，同学们就会有一个更加明确和直观的印象。此外，授课教师还可以通过课下作业的形式，引导学生利用课堂所学知识编程实现更复杂的响应曲线，使学生可以亲身感受到响应曲线随不同参数变化的规律，不但可以加深学生所学的理论知识，还有助于学生掌握辅助软件的用法。
用MATLAB辅助教学可能会带来的一个副作用就是，同学们可能觉得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自动控制本身的基本原理和定性的分析方法。这是授课教师在教学过程中需要重点留意并刻意避免的问题之一，北京理工大学授课教师在每次用MATLAB辅助教学时，都会强调基本原理的重要性，同时会刻意用所学的定性分析方法来评估MATLAB结果的正确与否，并一再强调，MATLAB只是一个辅助大家进行控制系统分析的工具，不能取代大家所学的基本原理和分析方法本身，考试中也不会考这方面的内容。
2.5注重前后串联，建立系统概念
《自动控制原理》本身的讲授内容多、跨度时间长，而且学生同时还在修习其它课程，所以用在《自动控制原理》这一门课上的时间是极其有限的。而且一般教材也更倾向于将每个章节的内容独立出来，如仅仅在第二章讲述控制系统模型的建立方法，在以后的学习中就直接拿现成的传递函数来用；再如第三章讲述时域分析法之后，在后续章节的讲述中几乎不会再涉及。很可能造成的一个后果就是学习过程中常常不清楚各个知识点之间的相互联系，也无法真正的做到融会贯通，在遇到实际的工程问题时就会显得束手无策、不知如何下手。这需要授课教师帮助同学们理清线索，弄清楚各个章节之间的因果关系。
北京理工大学授课教师在每个章节开始和结束的时候都会向学生展示图7，告诉大家正在学习的内容在图中什么位置，在整个自动控制原理的框架中起到什么作用，它以哪几个章节为基础、又可以为哪几个章节提供帮助。在课程结束的时候，还会精心选取几个航空航天专业的典型案例，让同学们以小组为单位形成一个大作业，这个大作业涉及到《自动控制原理》所讲授的全部核心内容，从系统建模到系统性能分析，并发挥他们自己的独立思维进行系统的二次设计，从学生的反响及实际的教学效果看，这种做法十分可取。
美国一共制造过五架航天飞机，现在只剩下三架了。这些航天飞机以及载人航天事业的未来将会怎样？
过于简单的三种评论
2月1日是如此纯粹的一天。人们从电视画面上看到白色烟柱在苍白的晨曦中划过光滑的轨迹，眼睁睁看着它
横穿大陆，向着佛罗里达的目的地飞行。结果我们都已知道，它永远没有着陆，美国精神的另一标志顷刻间化成碎片。
关于这次灾难的真正原因，目前出现最多的有三种评论：预算的大幅削减、被忽视的安全警告和飞机老化，但每项批评都把事情看得过于简单。
每次灾难，总有人提出资金不足这类批评。但这类说法显然是想当然的。比较NASA（美国航空航天局）的经费在历史最高点（登月竞赛的阿波罗时期）和今天的差别，推论不出航天飞机项目的某一部分被“削减”了。NASA应该为载人航天计划申请更多的资金吗？根本不是。NASA的问题，从来就不是缺乏现金，而是它没有能力对获得的资金进行强有力的控制。
另一批评认为，NASA忽略了安全方面的考虑。不过，很难相信NASA的高级官员会有意放松对安全的关注。NASA的一位发言人“以个人名义”评论说：“说高级官员忽视安全问题……这说法简直是在攻击我们，尽管不一定是诽谤或恶意中伤。”
那么是不是因为哥伦比亚号太老，所以不适合飞行？实际上，每次飞行之后，几乎整个航天飞机都要再造一次。当然，有许多部件，比如框架不用重造，它们的设计目标就是100次飞行以上。哥伦比亚号虽然是最老的飞机，但也只飞行了28次，其他部件也都是定期更新的。一项最新的检查认定，由于有新的投入，哥伦比亚号本可以一直工作到2020年，甚至更久。
我们为什么要进入太空
在事故发生的当天，我们知道宇航员们都相信他们正从事的事业的价值。不过，并非所有人都认为人类应该进入太空，尽管在这个灾难时刻发表这种看法显得有些冷酷。但这一灾难无法阻止人们提出如下问题：我们为什么要进入太空？我们应该以什么样的方式来探索宇宙？
目前，NASA将其150亿美元年预算的大部分投入了载人航天项目，这值得吗？太空研究者会向你举出两个主要理由：因为在空间站和航天飞机上开展的研究非常重要；因为它们对太空探索非常重要。不过，这两个论点都有误导性。
最让人惊讶的是，过去多年，在飞船和空间站上精心安排的科学研究都毫无成果可言。马里兰大学物理学家Bob Park说，人类在太空中的工作，实际上对科学没有什么贡献。所以，先前的空间站Mir，在轨道上飞行的15年里，没有什么可以展示的。
美国细胞生物学协会将国际空间站称为历史上最昂贵和最难控制的实验室。
也有说法认为，在太空中进行的许多实验，其实可以在地球上的实验室里做得更好。需要微重力(microgravity)的实验可以在造价低廉、对人类生命无害的无人火箭上进行。
错过空间探索的真正前沿
就目前而言，空间科学对人们并非必需，而且也是一项昂贵的事业。天文望远镜、地球观测卫星、全球定位系统、通讯和间谍卫星，所有这些技术都可在无人参与的情况下工作得很好。
