今天小編為大家推薦《歐拉角教學設計論文(精選3篇)》的文章，希望能夠很好的幫助到大家，謝謝大家對小編的支持和鼓勵。[摘要]為適應國家空天強國戰略對航空航天專業復合型高級人才的需求，以提高學生自主學習與思考和解決問題的能力為目標，結合遠程火箭飛行動力學課程的特點，綜合應用BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法，對課程教學進行“以學生為中心，以學習成果為導向”的實踐探索。
歐拉角教學設計論文 篇1：
動作單元分析的人體動畫合成方法分析
摘要：動畫制作在人體動作的捕獲技術、運動紋理技術和運動繪圖技術方面采用運動分割的方法進行動畫類聚分析，對相關的捕捉點進行數據分析，通過拼接組成人體運動動畫。這種動畫制作方法是將每一個單獨的運動畫面進行有序排列，根據運動的趨勢與時間推算按照一定的動畫邏輯順序進行類聚分析，但這種動畫制作模式并沒有對人體運動的固定時序問題進行解決，使人體運動出現失真的情況。本文從動作單元分析的角度借用時間分析法和動態單元歸整模式，對單元人體動畫合成技術進行討論。
關鍵詞：動作單元分析；人體動畫合成；數據處理；模擬建圖
動畫合成運用動作單元分析的方法是對人體動畫合成的重要方法，首先通過采用成分分析法（PCA）對運動表現圖像進行數據切分，實現圖像從高維映射方式向低維映射空間的復制，再利用空間樣本分析對距離平面低維映射空間的分割樣本進行數據度量；之后再對分割圖像進行篩選排序，采用時間動態歸整和時間誤差平方原則進行排列，對實現畫面映射排序的部分實行數據模型轉換，建立運動趨勢發展模型，根據動畫合成的約束條件對逼真人體動畫片段進行排序合成。
1動作單元分析
動作單元分析是建立在運動捕捉基礎上的動畫合成技術，通過對人體動作趨勢進行低維分割，重新繪制動畫數據，能夠使動畫在重新映射在高維空間的時候實現三維運動軌跡模擬，使動畫“抽象”運動實現虛擬模型的構建。但由于動畫捕捉技術的工程量大，資金依賴性很強，在制作人體逼真動畫效果中還是一個需要解決的難題。另外，動畫紋理技術是通過對運動紋理的不同長度進行截取，每一條運動紋理都是一個獨立的動畫建模，這種紋理截取可以套用任意時間組合序列，根據已有的動作紋理對需要合成的動畫進行定序排列，這種合成方法需要采用建幀信號處理技術，使動畫紋理更為細節化，對人體動作動畫的合成可以有效增強其細膩感；此外還有采用數據建模的方法對動畫參數進行格式錄入，在數據序列空間模型采用PCA對數據進行高維向低維的映射，提取數據的變量可以根據動畫合成的要求對新數據進行重新編寫，它可以實現對同類動畫場景（運動）的根本性轉化，可以把籃球運動通過數據轉換在同樣動畫元素下變為足球運動，PCA維度轉移的方法同樣可以實現動畫速度變化的合成中。
在動作單元分析的過程中，需要對動作單元數據進行預處理工作，數據模型的人體構造模型可以看作是由骨架和關節連接起來的可以活動的有機整體，每一個關節連接點的坐標方位的改變會使人體基本動作和姿態出現變化。ROOT定義關節一般具有六種自由度可以選擇，ROOT坐標點在模擬空間中有3個可選擇的合理取值位置，另外3個方向是表示ROOT坐標運動趨向。關節的活動旋轉可以采用歐拉角表示，歐拉角的旋轉區間可能會有萬向鎖功能。通常數據表示會采用四位數的坐標編碼來表示關節旋轉的角度和區域指向。如果在建幀模型中對數據進行重組，每一幀的運動參數可以設為x（t），t是可移動幀數在時間方向的運動變量，則有x（t）=（p1（t）·q1（t）·q2（t）……qn（t）t，其中N表示可以運動的關節數量，p1（t）作為應變量ROOT在坐標范圍內的運動區間坐標，q1（t）∈S3，則ROOT在世界坐標的朝向可以根據公式進行定義。關節的旋轉值在空間取值中可以映射在[8，25]區間，以定義向量y（t）為定義域，可以有：y=（p1（t），log（q1（t）），……log（qn（t））t。
2運動數據趨勢成分分析
人體運動趨勢在高維空間中以向量模式進行表示，關節運動的過程中會帶動多個數據坐標域區間發生變化，如人在步行運動中，前腿向前邁出，會帶動另一條腿向上的趨勢，在關節的表現中也會有同樣的情況。如果僅僅對單一發生運動的關節坐標數據進行處理，導致聯動的一個坐標整體發生位移，但另一條腿又是一個獨立的坐標，如果不考慮到運動客觀趨勢的發生，則會使動畫發生失真。因此在利用PCA技術的同時，應該使整個人體部分被映射在低維空間中進行分割，對運動數據進行過濾和分析。
運動的數據在進行序列轉換的過程中，序列的取值相似性需要得到進一步論證。人體運動的表現形式比較豐富，在細節數據上的處理能夠反映出動畫逼真性的程度，因此在對動態數據的合成中需要整合時間歸整技術（DTW），DTW在建幀數據處理方面能夠根據時間軸的計算將非線性運動函數映射在高維空間內，并且對動態函數的相似性參照向量進行類比，使向量的運動變化保持整體變化的形態。在對人體運動的東華合成中還需要對一些重復單元進行序列組合，在提取重復序列中的基本參數是動畫合成的難點?？梢猿浞植捎脮r間歸整技術對運動人體的運動趨勢做動力建模，把原先分割的運動片斷以最小的幀長進行負載。
3人體動畫合成分析
對于已經提取合成的動畫單元可以根據時間軸在幀長中進行排列，對人體運動過程中的整體坐標轉移進行分布建模。動畫合成必須符合人體動力學的原理，才能使動畫制作得更為逼真，根據動畫單元的連續度量轉移，可以在連續幀之間設計過渡平滑轉移，在不懂建模動作之間確立概率轉移的關系。
首先，動作行為主體需要巨臂充分的連續性，這是動畫表現內容的序列特征表現。在通常情況下可以采用Markov鏈對逐個動畫單元構成的序列進行關系轉移；另外根據運動學理論對兩個不同動畫單元過渡平滑區間采用單元數據轉移，單元之間的片段區間可以在一定幀長內進行加載，不同單元的轉移概率具有一定的連續性規則，轉移概率P（x，y）=r1p（x，y）+（1-r1）px（x，y），r是轉移權重因數，且0≤r≤1。
在人體運動合成的基礎上，可以對逐個的捕捉數據進行重組，從而形成具有新的動作表示的新數據序列，在定義域起始單元S中，動畫合成的數據是在所有合成組合序列中尋求最優途徑進行組合排列的，因此在不加控制的基礎上，系統對于動畫數據的排列是按照動作發展趨勢進行的。
根據動作單元對人體運動的模擬合成實驗，可以利用Vicon對信息進行整合處理，幀數的總長度中需要高維空間的數據映射，基本動作單元可以根據動作需要按照不同序列進行二次重組。
參考文獻：
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[2] 顧純剛.“運用‘動作路徑’制作動畫”教學設計[J].中國信息技術教育，2011（22）.
作者：郭若愚
歐拉角教學設計論文 篇2：
遠程火箭飛行動力學課程教學實踐探索
[摘 要] 為適應國家空天強國戰略對航空航天專業復合型高級人才的需求，以提高學生自主學習與思考和解決問題的能力為目標，結合遠程火箭飛行動力學課程的特點，綜合應用BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法，對課程教學進行“以學生為中心，以學習成果為導向”的實踐探索。實踐結果表明，基于BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法的教學方式能激發學生主動學習積極性，提高學生課程教學參與程度，進而促進學生學習效率和發現與解決問題能力的提升，同時通過師生互動和學生反饋等手段增強教師教學的效率與質量。
[關鍵詞] BOPPPS教學模式;問題驅動教學方法;學習效率;教學效率;教學質量
一、引言
遠程火箭飛行動力學課程是面向航空航天工程專業高年級本科生開設的一門專業選修課，主要包括飛行動力學的基礎知識、遠程火箭飛行的力學環境、空間運動方程建立、自由飛行段彈道特性、再入段運動特性與彈道設計、主動段運動特性與彈道設計等內容。通過本課程的理論學習和實踐，學生可掌握遠程火箭飛行動力學相關的基本概念、知識和理論，培養學生對遠程火箭運動規律進行建模和分析的能力以及進行初步彈道計算、分析與設計的能力，為后續從事航空航天飛行器總體設計、飛行力學和制導控制系統的研究和技術工作打下一定的基礎。因此，本課程對航空航天工程專業本科生加深專業認識、拓展理論深度、提升工程實踐能力和創新能力具有非常重要的意義。
遠程火箭飛行動力學課程內容抽象，符號和定義繁多，公式推導復雜，前后知識點關聯程度高，理論性和工程性強，授課教師如果采用傳統的知識傳授式教學方法，追求概念、理論、公式推導的完備和細致講解，缺乏教學內容與實際應用的聯系，教學內容和過程會極為枯燥乏味，學生學習興趣和主動學習積極性難以調動，教師教學和學生學習效果會大打折扣。因此，基于國際工程教育專業認證遵循的成果導向教育（Outcome-Based Education，OBE）理念[1]，應用新型教學模式和先進教學方法對遠程火箭飛行動力學課程教學進行“以學生為中心，以學習成果為導向”的實踐探索，對提高課程教學質量和人才培養質量意義顯著。
二、遠程火箭飛行動力學課程教學存在的問題
（一）教學方法陳舊和教學手段簡單
與多數飛行力學課程類似，遠程火箭飛行動力學課程的符號、定義、抽象概念和公式推導多，前后知識點關聯程度高，授課教師通常以教師、課堂和教材為中心，追求概念、理論、公式推導的完備和系統性，采用“PPT+黑板板書”的授課手段，進行“填鴨式”知識傳授教學;學生則被動聽講、理解和記憶課程知識，無自身思維拓展和能力提升空間，難以調動主動學習積極性和創造性，教學和學習效果不甚理想。
（二）教學主體主動性難以調動和參與程度較低
遠程火箭飛行動力學課程的教學主體是航空航天工程專業高年級本科生，很多學生重心主要在考研與就業，對專業課拿學分的需求強烈，但對知識的新鮮感和課程的投入不夠，如果師生缺乏高質量雙向互動或授課內容缺乏趣味性，課程教學會形成學生主動性和積極性逐漸減弱進而參與程度逐漸降低的惡性循環。
（三）教學內容與先進科研成果脫節
遠程火箭飛行動力學是根據理論力學的普遍規律，深入分析彈道導彈和運載火箭及其有效載荷等對象在各種力作用下的質心運動，建立描述其質心運動的微分方程，揭示其質心運動的客觀規律，并運用規律來解決彈道分析、計算與設計等實際工程問題[2]。課程的基本理論體系較為成熟。授課教師容易受教學基本要求、課時、教材等因素限制，偏重于經典理論講解與核心公式推導，而忽略將教學內容與相關的先進科研成果進行關聯，導致學生對所學知識的目的和用途存在困惑。
針對以上遠程火箭飛行動力學課程教學過程中存在的問題，筆者基于OBE理念，將問題驅動教學方法融入BOPPPS教學模式，對該課程教學進行實踐探索，旨在提高課程教學質量和人才培養質量。
三、BOPPPS教學模式與問題驅動教學方法概述
（一）BOPPPS教學模式
BOPPPS教學模式起源于加拿大教師技能培訓體系ISW（Instructional Skills Workshop）[3]，是教師根據教育學的認知理論進行課程設計的一種模式，近年來在英屬哥倫比亞大學、卡爾加里大學等諸多知名院校中推廣應用，目前已經成為加拿大高等教育教師培訓和課堂教學的標準模式。
BOPPPS教學模式以構建主義學習理論為理論基礎，強調教師要圍繞以學生為中心的教學理念開展強針對性和可操作性的教學過程設計，遵循“教學目標→教學行為→學習活動→教學評估→教學目標”的教學循環過程[4]開展教學組織實施，通過充分考慮教師教和學生學的特點以及強調師生全方位參與式互動學習的核心環節，調動學生主動學習的積極性和興趣，提升學生的參與度和課堂活力，并通過及時調整和改進達到提高教學效率、提升教學質量和實現教育目標的效果。
BOPPPS教學模式將課堂教學過程進行模塊化并分解為六個前后銜接的階段，即引入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary），六個階段英文首字母的縮寫即為BOPPPS。引入是教學的切入環節，可通過引用經典案例、提出意想不到的問題、講述新聞故事、復述以往關聯教學內容等手段引入新的教學內容，吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，從根本上實現從強制教到主動學的師生主體地位轉換。目標即明確教學目標和讓學生明白知識的用途，制定目標須遵循簡潔、明確、具體的原則，方可有的放矢地指導教學內容組織工作。前測是通過問答、問卷、概念圖等手段，在授課前對學生關于待學內容及相關知識儲備進行了解，從而針對性調整教學內容，做到真正的視情施教。參與式學習是主體核心環節，可通過在研討、參與、互動式的教學模式中采用教師與學生互動、學生之間互動等手段和問答、討論、辯論、游戲等形式，突出學生在學習中的主導地位和明確教師的指導、幫助與組織的角色，充分提高學生參與熱情和參與程度，使學生從機械式的被動聽變為有思考的主動學。后測是檢驗學生學習和教師教學效果的環節，可通過問答、案例解析、知識地圖等手段，及時檢測教學目標達到情況、教學內容掌握情況及教學效果等，并基于反饋為教師后續的教學目標設置、教學內容組織等環節提供借鑒和幫助?？偨Y是通過提綱挈領地回顧重點教學內容和歸納與總結知識點，呼應和強化教學目標，同時可進行后續教學內容預告。
BOPPPS教學模式作為一種有效教學模式，其六個階段并無嚴格界限，需真正領會精髓并在實踐中靈活運用，做到各階段環環相扣、知識銜接流暢和邏輯層次清晰，持續吸引學生注意力和興趣，開啟“思考—學習—吸收—應用”的良性循環[5]，才能到達既定的教學目標和理想的教學效果。
（二）問題驅動教學方法
問題驅動教學方法（Problem-Based Learning，PBL）是以專業領域具體問題驅動學生主動學習和教師充分引導相結合來尋求問題解決方案的一種教學方法，于1960年由Barrows和Tamblyn針對專業知識充足但臨床經驗缺乏的剛畢業醫科學生提出[6]，目前已在國內外各學科門類的課程教學等人才培養的多個環節中廣泛應用。
問題驅動教學方法以構建主義學習理論為理論基礎，強調以學生為主體，以專業領域具體問題為出發點，教師以問題為核心規劃教學內容和進行課程設計，引導學生整合已有知識并利用各種資源獲取新知識，從而通過分析提出問題解決方案，并對結果進行評估。因此，問題驅動教學過程一般包括提出問題、分析問題、討論交流解決問題和結果評價四個環節[7]。
問題驅動教學方法將改變傳統的“填鴨式”知識傳授教學模式，以目的明確、難度適度、內容開放、體驗性強的問題驅動學生的學習興趣和創新興趣，同時圍繞重點簡化難點、突出教學目標，通過以問題為核心的教學內容合理規劃和教學工作系統組織，加深學生對知識的理解，并培養學生發現、分析、解決問題的能力與意識以及創造性思維。
BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法都是基于構建主義學習理論，以學生為中心，教師扮演“學習引導者、教學內容組織者、教學過程設計者”的角色，因此二者存在有機融合的可能。問題驅動教學方法如能在合適的時機（如知識點之間過渡銜接時或需調動和展示學生潛能時）和地方（如引入階段）運用于基于BOPPPS教學模式的教學設計中，將對提高學生學習主動性、教學過程參與程度、思維活躍度，增強學生在主動學習和積極參與后解決問題的成就感起到更大的推動作用。
四、BOPPPS模式與問題驅動教學方法在遠程火箭飛行動力學課程教學中的實踐探索
本節以遠程火箭飛行動力學課程中的飛行動力學的基礎知識部分的“常用坐標系及其相互轉換”為例，闡述BOPPPS教學模式與問題驅動教學方法在遠程火箭飛行動力學課程實際教學中的綜合實踐探索。
（一）引入階段
通過講述中國古代石申用入宿度和去極度表示恒星在天球上位置的星標，裴秀的“制圖六體”，古希臘阿波羅尼奧斯在《圓錐曲線論》中借助坐標描述曲線等歷史故事，吸引學生注意力，進而提出“如何描述遠程火箭在空間中的位置和速度”的問題引出教學內容，激發學生學習興趣。
（二）目標階段
本案例的學習目標知識層面包括：①掌握描述遠程火箭質心運動的常用坐標系的定義;②掌握方向余弦陣的定義、特性及初等轉換矩陣;
③掌握歐拉角的定義和轉換矩陣的歐拉角表示。能力層面包括：①能應用初等轉換矩陣結合歐拉角的定義推導坐標系之間的轉換矩陣;②能推導坐標系之間常用歐拉角聯系方程。上述學習目標也是教師的教學依據和檢測學生學習效果的評估標準，反映了學生通過學習能夠掌握的知識和具備的能力。通過明確上述學習目標，學生可確定學習重點，教師也可確定教學重點。
（三）前測階段
通過“什么是坐標系”“本課程學習之前的其他飛行力學相關課程中學到的坐標系如何定義”“這些坐標系相互之間轉換關系如何描述”等問題，讓教師對學生關于坐標系基本概念以及之前所學描述飛行器運動的坐標系相關知識儲備進行了解和摸底，從而可根據前后知識關聯關系針對性調整教學內容，真正做到視情施教。
（四）參與式學習階段
在講述完描述遠程火箭質心運動的常用坐標系后，提出“本課程的坐標體系與其他飛行力學課程中所學的坐標體系有何異同”等問題，融入知識關聯與演繹的訓練，加深學生對所學知識的理解和明白類似知識點之間的異同。進一步通過“什么是坐標轉換”“為什么進行坐標轉換”“如何描述坐標系之間的轉換關系”等一系列問題，啟發學生自主思考和討論。通過問題驅動的方式，強化學生對已學知識的理解，同時啟發學生對新知識的興趣，讓學生自主地加入教學過程中，既調動其自主學習積極性，也讓其完整地掌握“常用坐標系及其相互轉換”的所有細節。
（五）后測階段
通過讓學生“描述所學常用坐標系中某個或某幾個坐標系的定義和相互之間歐拉角的定義”“根據初等轉換矩陣結合歐拉角推導它們之間的轉換矩陣”“構建常用坐標系之間通過歐拉角關聯的知識圖譜”等一連串問答類型的測試，從基本概念與原理、公式推導等不同層面檢測學習效果和教學效果，保持教學整體性的同時實現了教學目標的前后呼應。
（六）總結階段
通過對教學內容的簡要回顧，呼應教學目標，點明重點和化解難點，同時拓展笛卡爾創立微分幾何和笛卡爾坐標系的歷史知識，既強化教學目標，又對學生進行人文素養熏陶和勵志教育。
綜上所述，筆者綜合應用BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法對遠程火箭飛行動力學課程教學進行實踐探索，不僅能大大激發學生的求知欲，讓學生理解知識點本身及其之間的內在聯系，也能讓教師更清晰地組織教學內容和開展課程設計。師生的互動與學生對教學過程的深度參與，使學生學習效果和教師教學效果大幅提升。
五、結語
本文針對航空航天工程專業高年級本科生專業選修課遠程火箭飛行動力學，應用BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法，進行“以學生為中心，以學習成果為導向”的課程教學實踐探索，取得了良好的效果。教學實踐表明：基于BOPPPS教學模式和問題驅動教學方法的教學方式與傳統“填鴨式”知識傳授教學方式相比，更能調動學生主動學習的積極性，激發其學習熱情，提升學生的課程教學參與程度和課堂研討氛圍，加深學生對知識點本身及其之間內在聯系的理解程度，進而有效提高學生學習效率和培養學生發現與解決問題的能力，同時促進教師教學效率與教學質量明顯提升。
參考文獻
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作者：廖宇新 魏才盛 杏建軍 陳琪鋒 戴健
歐拉角教學設計論文 篇3：
空天技術概論課程的教學實踐與探索
摘 要：文章首先歸納了空天技術概論課程的特點并對該課程在不同院校所采用的教學內容進行總結和對比分析，然后提出在教學設計和實踐過程中適合采用“以學生為中心”的互動式教學方法并對該理念和方法進行了闡述，最后對該門課程在教學實施過程中所采用的實踐教學方法、作業和考核等問題進行了分析并提出改進措施。文章的分析思考可為空天技術概論課程的進一步建設和教學探索提供建議和思路。
關鍵詞：空天技術；概論課；互動式教學；實踐教學
一、概述
航空航天技術是一個國家科技水平的重要標志，是力學、材料科學、電子技術、控制理論、推進技術及制造工藝等技術的綜合體現。對大學本科生來說，了解航空航天領域的基本知識、基本原理及發展概況，對開闊他們的視野、擴大知識面以及今后的學習和工作都很有幫助[1，2]。
“空天技術概論”課程是我院面向全校各類專業低年級本科生開設的一門公共基礎選修課。開設本門課程的目的是通過課程知識的學習，使學生了解航空航天技術的現狀與發展趨勢，初步掌握航空航天的基本知識，形成對航空航天任務體系結構及航空航天技術軍事應用的認識，使學生具有航空航天知識的基本素養，知識結構更加完善。航空航天技術是多領域基礎科學、技術科學和工程科學的高度綜合集成，各學科專業學生在本課程的學習過程中，可了解航空航天技術與其他科學技術的相互交叉、相互促進情況，從全局的角度了解自己學科專業在航空航天中應用的情況，建立起對航空航天技術這一影響日益廣泛的重要技術領域的基本認識，提高對自己專業的學習興趣。
本文針對“空天技術概論”課程的教學和實踐開展研究，歸納總結了本門課程的特點和教學內容，對本課程的在教學實施過程中的教學理念、方法以及存在的問題進行分析并提出了改進措施，希望通過這些研究分析提高“空天技術概論”這門課程的教學和課程建設水平，有效促進人才培養。
二、課程特點和內容
（一）課程特點
我國關于航空航天概論性質的課程最早可追溯到1962年錢學森先生為中國科學技術大學大四年級本科生開設和講授的“星際航行概論”。這門課系統地介紹了當時星際航行技術的各個方面，內容包括：運載火箭的動力系統、運載火箭的設計及制造過程、運載火箭及星際飛船的飛行軌道、控制系統的設計原則及設計過程、星際航行中的通訊問題及防輻射問題、解決飛船再入大氣層的設計原理、星際飛船的設計問題，以及星際航行的前景展望等。課程通過大量的分析、計算，從理論和實踐的角度論證說明，星際航行是一定能實現的，但是星際航行技術是復雜的，實現星際航行是一項艱巨的工作。錢老希望通過這門課對即將投入星際航行技術工作的工程技術及研究人員起入門作用，使他們了解各項工作在整體中的位置[3]。
目前，“空天技術概論”（或稱“航空航天技術概論”）課程在北航、南航、哈工大等院校航空航天專業已開設多年，授課對象大多針對低年級本科生。經過多年的建設，教學計劃和大綱日趨完善，課堂教學內容也逐漸向科學化、合理化邁進。特別是北航，已經將本門課程建設成為國家級精品課程并開設了MOOC課和網易公開課，形成了穩定的教學團隊。但是，隨著國內外航空航天事業發展迅速，本門課的一些教學內容還不能滿足學生求知的需要，課堂實踐教學環節還比較薄弱，影響到學生動手能力和創造能力的培養。本門課程涉及的專業知識眾多，如何在有限的學時內保持知識結構完整性、系統性和前沿性的同時，完成教學目標，需要開展教學實踐與研究[4]。
（二）課程內容
航空航天技術涉及知識點很多，要想將這些內容在有限的學時內全部講完十分困難，必須要有所取舍，而教材則是教學內容的匯總編排，是整個教學過程實施的基礎。目前，北航采用的是經過多年教學實踐形成的“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《航空航天概論》，該教材同時也是北京高等教育精品教材，由賈玉紅主編，北京航空航天大學出版社于2017年出版第四版。全書分五章：航空航天發展概況、飛行器飛行原理、飛行器動力裝置、飛行器機載設備及飛行控制、飛行器構造等。南航采用的是在多年教學基礎上形成“十二五”江蘇省高等學校重點教材《航空航天概論》，由昂海松等人主編，科學出版社于2015年出版第二版，該教材分九章和五個專題，內容分別為：緒論、飛行器飛行原理、飛行性能和飛行品質、飛行器導航原理、航空器機體結構、航空器推進裝置、航空器機載設備、導彈系統、航天系統。五個專題內容為：飛機研制過程、航空器維修、飛行器隱身技術、推力矢量技術、無人機技術。
我院的“空天技術概論”課程雖然也開設多年，但是建設水平與國內其他兄弟院校如北航、南航等相比存在一定差距，目前還沒有形成課程講義和教學團隊，課程教學內容也基本選取其他航空航天院校的教材并增加部分特色教學內容形成。下面將北航、南航、國防科大三所院?！翱仗旒夹g概論”課程的教學內容進行系統梳理和比較分析。
從教學內容的選取上來講，北航和南航更側重于航空一些，而國防科大則更側重于航天一些。例如，北航和南航關于航天器飛行原理的教學內容在教材中僅占一小節內容（北航2.6節，南航2.3節），而國防科大則占第五章一整章，且教學內容較多（6個學時）?？傮w來講北航和南航的教材中航空部分約占70%，航天部分約占30%，而國防科大恰好相反，航空部分約占30%，航天部分約占70%，這和目前國防科大缺少航空專業有一定關系。
從組織結構上講，北航在內容安排上每章都是以飛行器為主線，航空器、航天器和導彈與火箭等內容相互交叉。例如“飛行器飛行原理”這章內容中既有航空器的飛行原理，也有航天器的飛行原理，“飛行器構造”這一章包含了航空器、航天器、火箭和導彈的構造。從整體教學效果來看，這種航空航天內容的相互交叉有可能會導致概念的混淆，同時也不利于理清教學思路。南航則將授課內容分為基本原理、航空器、航天器與導彈三部分內容來講，國防科大則按照航空器、航天器與導彈兩大部分來講，每一部分都選擇基本概念、飛行原理、動力系統、機載設備、基本構造等內容，目的是希望知識更加系統化，也能使學生對于各種飛行器概念的理解更加清晰。
特色方面，南航增加了航空航天技術專題部分，將一些科研成果歸納總結加入課程體系中，但都是屬于航空的內容；而國防科大增加了一章“空天系統的軍事應用”，內容上主要講航天系統的軍事應用，突出了軍校特色。
由于每所院校自身的發展歷史、定位以及需求不同，教學內容的選取和組織方式都有所不同，但是核心內容都差不多，都根據不同的需求增加了一些應用型的內容。
在未來了課程建設中，應該注意的是從“空天技術概論”課程的性質和特點來考慮，教學內容的選取應注意拓寬系統性、完整性并反映學科前沿，同時由于是面對低年級本科生，還應該加強知識性和趣味性。由于航空航天學科涉及的研究領域非常廣泛，不可能將涉及的每個方面都講解的專業程度很深，但是泛泛取材，將這門可上成科普課程也存在一定的問題，因此，教學內容的選取上應該注意廣度和深度之間的矛盾，定位要明確。
三、教學實踐與思考
“空天技術概論”這門課被定位為針對低年級本科生開設的一門公共基礎選修課，安排32學時，由于選修這門課程的學生來自不同的專業，每名修課學生專業基礎不同，跨度較大，而且每名學生對修課的態度和目的也不同，因此在授課過程中適宜采用“以學生為中心”的互動式教學模式，并且安排實踐教學環節，充分利用網絡資源，加強大作業和考核環節的效果。
（一）“以學生為中心”的教學理念
在“以學生為中心”的教學理念在“空天技術概論”這門課程教學的具體實施過程中，總結歸納起來應該堅持做到“一個中心”、“兩個聯系”和“三個結合”。
1. 一個中心
教育活動的主體和中心是學生，但在當前高等教育教學中，教學活動的主體往往是以教師為主，教師也一直握有教學的主動權，最常見的教學模式是教師在課堂上講授，學生常常被動接受。講授的知識雖然具有較強系統性，但是內容缺乏延展性，難以拓展大學生的思考空間，提升獲取知識的深度和廣度。
“以學生為中心”的教學理念則強調知識不是獨自形成的，而是在與外部環境的交互過程中形成的，學習者的知識需要依賴自己建構，學習者是學習的主體等認知理論觀點；落實到教學策略上主要體現以提高學生的實踐能力、創新能力和學習能力為主，強調實踐導向，按專業能力構建教學內容，強調雙向溝通。教學過程的起點置于學生的學習需要上，教學過程中將學生對課堂學習的參與度及師生互動點的多少作為考查學生是否真正投入到學習活動中去的核心指標；考核體系注重評估學生分析問題和解決問題的能力。教學效果主要集中體現在學生理論聯系實際的能力、動手能力和創新能力上。在“空天技術概論”這門課程的教學實施過程中，應始終堅持“以學生為中心”的教學理念，使學生真正成為學習的主體，避免老師“滿堂灌”而學生被動接受的教學狀況。
2. 兩個聯系
“空天技術概論”這門課程既是一門介于專業和科普之間的概論課，也是一門應用性很強的理論聯系實際的課程。在實施教學過程中，應做到“兩個聯系”。一是原理聯系案例，將抽象的原理與航天任務的案例結合講解，加深學生對航空航天技術的理解。二是教學聯系應用，航空航天領域涉及范圍廣，發展十分迅速，因此在教學過程中可以將與各個主要知識點相關聯的科技進展及應用情況做介紹，拓寬學生視野。
3. 三個結合
在堅持“一個中心”和“兩個聯系”的基礎上，本課程在教學實施過程中采用課堂教學、實物教學和專題研討三種方法相結合的教學方法。
第一，課堂教學采用大量的航空航天任務案例教學，理論結合實際，有利于提高學生對課堂教學知識點的消化率。課堂教學以多媒體與板書結合的講授為主，采用大量人類航空航天活動的視頻和圖片資料，結合世界航空航天技術的典型案例，將航空航天技術基礎知識融入到案例的分析中。課程教學過程中，有許多的內容可采用多媒體輔助教學方法。如軌道六要素、歐拉角變換順序、軌道機動等知識點，借助于動態演示的教學手段，可以生動地展示航天軌道運行的規律，將抽象的理論以形象的方式表達，使學生易于理解，提高教學效率。
第二，教學過程中充分利用實物教學，當形態各異功能不一的各種導彈和火箭發動機全方位地展現在學生面前時，學生可以獲得直觀的感受和龐大、形象的信息量，有利于提高學生學習興趣，加深學生對課堂知識的理解。
第三，開展以小組為單位的專題研討，讓學生完成資料收集分析、小論文撰寫、課堂報告等工作。專題討論選題以航空航天技術及其軍事應用為題材，各小組可根據自己專業情況或興趣擬定題目，提倡各專業修課學生發揮專業優勢，聯系自己的專業進行研討、收集并分析資料、撰寫小論文，最后課堂報告、討論、教員講評或學生互評。
（二）“互動式”教學方法
考慮到“空天技術概論”課程是針對低年級學生開設的，內容淺顯易懂，故而采用了講授、提問、討論相結合的互動式教學方法?；邮浇虒W對提升大學生的綜合素質和創新能力等具有十分重要的作用，教學過程中如果缺乏有效的互動，大量內容灌輸式的輸給學生，教學活動缺乏針對性，則很難取得理想的教學效果。但是互動式教學需要精心設計和引導，不能僅是“問答式”的一對一的互動。有效地提高課堂教學中互動的形式、范圍、技巧和效果，可以鍛煉和提高學生的思維和創新能力。在具體教學實踐中，可以通過加強課前預習和課堂研討環節，激發學生自主學習的熱情，提高學生課堂參與度[5]。
首先，要加強老師和學生之間的互動。老師應該營造良好的課堂互動氛圍，鼓勵和調動學生的積極性，控制互動的時機和程度?！耙詫W生為中心”的教學模式要求互動要針對不同學生的特點進行。有些學生積極性很高，但是有一些學生則不太善于表達，老師要盡量鼓勵學生超越自我，但也要充分尊重學生選擇權，循環漸進，因材施教。
然后，要加強學生和學生之間的互動。學生通過分組完成專題研討的大作業部分，很自然的就會產生互動，老師可以多組織學生之間的相互討論，針對作業組織學生之間的互答互評，對學生共同感興趣的問題組織學生之間的討論。
另外，學生還可以通過網絡就感興趣的相關問題進行探討和互動，這些都有益于學生主動投入到學習過程中，主動學習思考，達到本門課程的教學目的。
（三）實踐教學方法
為了加強“空天技術概論”課程的教學效果，本門課程在授課過程中融入了實踐教學環節。實踐教學環節包括導彈武器實彈與火箭發動機的參觀與講解，導彈實彈包括彈道導彈、地空導彈、岸艦導彈、空空導彈等導彈等，通過參觀和講解可以加深學生的感性認識。
在課堂教學中，授課教師結合講授內容也可以在課堂上做些簡單的演示實驗。例如在講解伯努利定理時，利用兩張白紙做的吹氣實驗很好地解釋了低速氣流壓強和流速的關系。盡量將生活中一些可以簡單演示的例子引入課堂，使同學們了解無論多么高深的理論和宏大的工程，其基本原理都可以通過生活中的一些現象和事例得以揭示。
課外也可以組織動手能力強、學有余力的學生開展航空航天飛行器模型的設計與制作，例如小型無人機、小型火箭、微小衛星等。這些多層次的實踐教學，擴展了學生的視野，增加了學生的動手機會，達到了鞏固課堂知識、理論聯系實際的目的。
（四）課后閱讀和考核
“空天技術概論”這門課程涉及的知識點特別多，由于學時的限制和這門課的性質，使得同學們在課堂上僅能掌握航空航天的基礎知識、基本發展脈絡和學科結構，需要深入了解的同學可以在課后自學。老師在每次課后都發放相關的閱讀材料，通過閱讀使同學們加深對相關知識的理解和掌握。另外，信息時代涌現出海量的知識及教學資源，教育資源極大豐富，出現了各種各樣的在線學習方式，例如北航就推出了楊超教授主講的“航空航天技術概論”MOOC課和網易公開課，同學們也可以在課后通過網絡學習自己感興趣的內容。
目前，我院“空天技術概論”這門課程的考核主要采用專題研討大作業加上閉卷考試的模式，其中大作業成績占30%，閉卷考試成績占70%。閉卷考試比較客觀，相對來講大家意見不大，存在主要問題是對于這種概論性質的課程閉卷考試很大程度上變成對同學們知識記憶的考核，難以達到能力素質考核的要求。大作業部分由于學生們的選題、興趣、能力各不相同，是否能夠讓同學們真正投入精力，花費心思去完成這項工作是一個需要進一步探討和實踐的問題，否則很有可能流于形式，很多同學并沒有真正參與進去，作業僅由小組中少部分同學完成的，甚至是通過網絡或文獻拼湊的一份報告。在今后的教學過程中，需要繼續探索有效合理的過程和終期考核方法，使同學們積極主動的投入到課程學習中，達到能力素質培養的要求。
四、結束語
航空航天技術的發展是人類不斷學習、探索的過程，通過“空天技術概論”這門課程的學習有利于培養學生執著追求、勇于創新的精神。航空航天活動具有高投入、高風險的特點，要求從事航空航天技術工作的人員具備嚴謹的工作素養，本門課程通過典型航空航天活動的案例教學和專題討論，使學生感受具備敬業精神和科學嚴謹的工作作風的重要性和必要性。另外，分組實施的專題討論培養了學生的團隊協作意識。我院“空天技術概論”課程在未來的建設中需要加強課程資源庫建設，根據本門課的性質和要求將教學內容形成講義，并要注意突出軍事應用相關背景，繼續探索適合軍校學生的教學模式，不斷創新教學方法，使教學活動更具吸引力，提高同學們的學習效率，改善學習效果，提高教學質量。
參考文獻：
[1]賈玉紅，黃俊，吳永康.航空航天概論（第四版）[M].北京航空航天出版社，2017.
[2]昂海松，童明波，余雄慶.航空航天概論（第二版）[M].科學出版社，2015.
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[4]程謀森，向敏，程文科.空天工程專業導論課程建設的探索與實踐[J].高等教育研究學報，2017，40（1）：103-107.
[5]曾明，郭正，田正雨.如何在互動式教學中更好實現學生主體地位[J].高等教育研究學報，2014，37（4）：92-95.
作者：王海濤