航天工程领域创新人才培养模式探索

陈雪芹 张冀鹞 王峰

摘    要：哈尔滨工业大学结合航天优势，探索航天工程领域创新人才培养模式。深入开展航天创新人才培养实践，开设紫丁香学生微纳卫星创新工场（以下简称“创新工场”）。“创新工场”依据“兴趣驱动、自主学习、重在过程、分级培养”原则，以学生管理团队为主进行日常运营与管理，以教师指导团队为辅进行监督与保障，从大学生创新队伍培养、国际交流合作、多校区协同培养等方面予以实施，旨在为我国高校工程领域领军人才与高水平创新人才培养提供参考。

关键词：航天工程;培养模式;创新工场

中图分类号： G640         文献标识码：A           文章编号：1002-4107（2020）07-0084-03

许多学者在研究高等教育质量危机时也纷纷反思传统人才培养模式的弊端，提出创新人才培养模式是培养创新人才的核心[1]。“两弹元勋”钱学森老人生前在病危中还深深忧虑：“现在中国没有完全发展起来，一个重要原因是没有一个大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学，没有自己独特的创新的东西，老是‘冒不出杰出人才。这是很大的问题。”

以立方体卫星为代表的微纳卫星是进入21世纪以来小卫星技术发展的最新成果，2017年发射数量接近300颗，近三年来发射数量达700余颗，国际上已有上千所研究机构和大学参与研究[2]。微纳卫星既具备卫星的完善功能，又具有价格低廉准入门槛低的绝对优势，特别适合由学生设计和研制，是培养航天高层次人才的重要载体，对于高校人才培养模式创新具有重要作用。

一、“创新工場”的建立

为适应未来航天人才培养的迫切需求，深入开展航天创新人才培养的教育实践，促进学生微纳卫星团队的发展及后续人才培养与对外交流，哈尔滨工业大学以紫丁香学生微纳卫星团队为基础，成立了学生微纳卫星创新工场。“创新工场”以打造具有国际影响的学生微纳卫星创新平台为目标，配备专门场地与经费，采取“学生研发为主，教师指导为辅”的方式，旨在通过工程实践夯实学生基础知识，激发学生创新思维，提升学生创造能力[3]。

哈尔滨工业大学于2011年组织学校多个学科的本科生与研究生创建了“紫丁香学生微纳卫星团队”。团队自成立以来，独立研制了“紫丁香一号”“紫丁香二号”两颗微纳卫星，团队主要成员参与研制了全球首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星“龙江二号”，承担并顺利完成了其中的微型CMOS相机有效载荷的研发工作。近年来，团队及成员获得了多项国家及省部级荣誉，2015年获第14届“挑战杯”全国大学生科技作品竞赛一等奖，获2015年度全国大学生“小平科技创新团队”，2016年获第10届全国青少年科技创新奖、第11届中国大学生年度人物提名奖，2019年全国“向上向善”好青年称号等、2019年获感动龙江年度人物（群体）;还包括其他奖学金、优秀大学生称号等十人次，参与国内创新创业大赛获奖励十余项[4]。

2010年，哈尔滨工业大学在高校中率先立项开展了航天创新人才培养的教育实践，探索“德才培育并举、科教深度融合、工场创新实践”的新模式。以提升学生综合素质与自主创新能力为目标，本着科教融合创新教育理念，提出建立多学科交叉融合的学生“创新工场”，形成多学科导师团队协同培养模式，建立起优质科研资源转化为人才培养能力的有效机制。

在曹喜滨院士的大力支持下，2012年，哈尔滨工业大学卫星技术研究所向学校递交了关于成立学生微纳卫星创新工场的申请报告，2016年底，《关于申请成立学生微纳卫星创新工场的请示》正式获得批复，紫丁香学生微纳卫星创新工场正式建立。根据学校各学科特色以及不同学科的人才培养需求，结合学校的航天特色，将航天型号工程管理机制和研制体系融入到人才培养体系中，集成航空宇航、控制、力学、计算机、机械、材料、电子、信息与通信、电气、光学工程以及动力工程与工程热物理等学科的优势专业，跨学科组建了学生微纳卫星研发团队。同时，在课程体系上开放相应的创新研修课和实践课，引导学生自主选题开展创新研究、自主工程实践，并结合微纳卫星研制，将团队意识与组织协调能力训练融入培养环节。

“创新工场”依托宇航学科获批的教育部、国防科技和科技部重点领域创新团队，采用导师跨学科招生、多学科导师团队协同指导等新形式创新研究生培养方式，从而全面提升学生综合解决工程实际问题的能力。这种面向工程应用的培养方式，为高校研究生分类培养中应用型研究生的培养探索出新途径。

二、“创新工场”的管理

“创新工场”秉承“学生为主，教师为辅”的理念，遵循“兴趣驱动、自主学习、重在过程、分级培养”的原则，按照“自由申报、自主管理、择优支持、规范管理”的程序，支持学生自主创新，鼓励学生提出个人研究设想，为微纳卫星青年开发者提供技术验证条件，为哈尔滨工业大学广大在校生以及国内外航天爱好者建设交流平台。

“创新工场”实行会员评级制度，设置线上线下两个平台，满足学生的多元化创新需求，吸引具备创新精神和实干精神的优秀学生加入工场平台，选拔思路新颖、目标明确的学生加入团队。

“创新工场”以学生管理团队为主进行日常运营和管理。学生管理团队趋向简单、扁平化，不设置过多层级和部门，规模限制在5—10人左右，负责管控工场的基本运营条件和发展走向，不对具体活动的开展投入过多精力。原则上，学生管理团队根据分级培养体系逐层选拔，并需要经过教师指导团队评议通过，吸纳责任心强、有创新精神、组织领导力强的学生加入。全校学生均可以在学生管理团队的监督和帮助下，依托工场平台开展活动。活动设想可通过线上平台进行收集和投票，并吸纳有兴趣的学生共同加入。

（一）线下平台建设

“创新工场”（一期）面积约320㎡，位于一校区物资中心一层和二层，主要用于建设研发实验室和共享试验基地。一层用于放置受一流学科建设经费支持所购买的可共享试验设备，学生经过在线培训，即可通过项目预约方式获得一定时间的设备使用机会。二层主要为参与学生打造优质的创意讨论、实践试验、活动组织的空间。实验室和工作室采用开放申请的方式，由管理团队择优支持申请团队或申请人，并对申请人项目完成情况和使用率进行检查，对优秀的申请人提供一定经费支持。目前，“创新工场”（一期）已全面投入使用。

工场以教师指导团队为辅进行监督和保障。教师团队由航天学院、校本科生院、研究生院和国际合作处共同部署组建，负责对学生管理团队进行指导和监督，对实验室管理和安全问题进行统筹规划，保障学生活动顺利、安全进行。

（二）线上平台建设

“创新工场”线上管控平台是工场人才培养模式的灵魂和载体，也作为工场的互联网门户，可实现线上技术交流、创新项目申报、活动组织、实验室管理等功能，打破空间限制，极大地促进了学生的交流与互助。线上管控平台使用注册会员模式，宏观上管控、培养优秀学生人才，可根据学生活跃度和项目完成情况选拔相关方向的活跃优秀人才进行定点培养，学生团队也可以从中补充优秀队员参与各自项目的研发。

工场线上管控平台主要包括平台展示、项目管理、实验室管理、技术论坛、个人主页五大板块。当前，官网（http：//lilacsat.hit.edu.cn）已经上线三年有余，吸引了全世界很多航天爱好者参与活动，在全球航天爱好者和业余无线电爱好者中已经取得了一定的知名度，积累了宝贵的学生科技类网站运营经验。依托官网，搭建“创新工场”线上管控平台，将“创新工場”目前的学员招新制过渡为会员注册制，去掉具体分工、专业的划分，引导学生以项目为核心、以团队为单位开展跨学科研究，为学生项目提供更为自由开放的学术讨论和技术交流环境，开垦一片让学生自由成长的科创沃土。

三、“创新工场”的实施成效

自2016年底工场获批以来，在一流学科建设计划经费支持下，根据学生在科技创新方面的需求，搭建了紫丁香微纳卫星学生科技创新平台，在学生培养中起到了积极的推动作用。其中，2016/2017年度获批一流学科建设经费795万元，2018—2020年度获得“2511”一流学科（群）高水平学术方向建设项目经费720万元，全部用于设备采购。2019年，经学校本科生院批准，工场获活动场地约320m2，作为一期建设基地投入使用。

“创新工场”自成立以来，在高水平人才培养、国际交流与合作、学术交流合作等方面稳步推进，特别是在高水平人才培养方面卓有成效，也是对以科技创新活动为牵引的新工科建设路径的探索。

（一）培养大学生创新队伍

学生培养是工场的核心目标和建设导向，通过建立分级的学生培养体系，以微纳卫星为核心，开展多形式学生科技创新活动。学生培养主要分为三个模式。

1.面向基础薄弱学生的科普类项目。科普类项目主要根据对象分为校内和校外两类。校内的科普活动主要针对本校大一、大二的本科生，与新基论坛等社团合作开展讲座、沙龙等交流活动，建立学生对航天、卫星等概念的认识，主要由紫丁香卫星团队的学生或青年教师负责。校外科普活动主要针对广大中小学生，开展讲座、通联试验等活动，主要由“创新工场”低年级学生负责。

2.面向个人或小团队的小型探索类项目。由于学生卫星项目的专业要求较高，面向经验不足的学生可开展多个小型项目进行前期培养。项目可以由紫丁香卫星团队指定提出，也可以由参与学生自行提出。在项目开展过程中，定期进行节点检查和经费划拨支持，并不断吸引学生加入，整个流程由线上平台监控和支持。

3.面向精英人才的学生微纳卫星项目。紫丁香卫星团队一直保持着稳定的学生卫星研制项目，这对于团队保持和梯队建设有着重要的意义。目前，整个团队围绕中俄合作项目——阿斯图微卫星作为主要任务开展设计工作，并不断寻求各方面合作机会，保证学生卫星项目持续运行。

紫丁香学生微纳卫星创新工场的首批骨干成员，以全国大学生“小平科技创新团队”紫丁香学生微纳卫星团队的部分骨干成员为主，工场于2017年开启了首轮招新活动，取得了良好的反响，首批新学员成为了工场建设的骨干成员。截止到2020年1月，参与到工场项目中的学生有40余名，涉及了全校9个专业。

（二）开展国际交流合作

在国际交流合作方面，“创新工场”主要开展微纳卫星设计应用大赛、紫丁香航天研习营、国际微纳卫星交流会议这三个主要国际交流合作活动，以及定期组织讲座、培训、论坛等紫丁香工场内部会员活动。

微纳卫星设计应用大赛可以通过设计比赛的形式促成哈尔滨工业大学与其他院校师生的交流，树立哈尔滨工业大学在微纳卫星技术领域的领先地位。当前，以西北工业大学举办的国际立方星大赛为典型，国内外高校和科研单位已经设立了许多关于微纳卫星设计和应用的比赛。依托紫丁香工场的线上平台，可以在传统比赛模式上融合校际合作，打破以校为单位的比赛规则，在开放、交流、共赢的环境中引领国际学生微纳卫星创新项目。

紫丁香航天研习营基于学校现有模式，增加在紫丁香工场的学习环节，可为学生提供微纳卫星研发和管控的全流程沉浸式体验，增强学校的招生吸引力和国际影响力。当前哈尔滨工业大学已经组织了一些以紫丁香微纳卫星等为主题的夏（冬）令营、研习营等活动，紫丁香航天研习营可以拓展现有活动的深度和广度，从实践角度切入学生互动，增强学生交流活动的实际意义。

国际微纳卫星交流会议着眼于微纳卫星领域的先进理论和技术，邀请在该领域有优秀成果的微纳卫星科研人员、学者和学生参加，该会议能够发掘国际学术合作和项目合作机会，提升学科综合实力，扩大哈尔滨工业大学的国际影响力。

在日常学术交流活动方面，定期组织国际小卫星创新大赛和微纳卫星技术论坛，日常由学生自主组织开展技术交流与合作。

（三）实现“一校三区”协同培养

打造多校区协同培养格局是“创新工场”的中期目标，也是打造国际化复合型航天人才培养基地的最佳选择。2014年5月，教育部批准哈尔滨工业大学深圳研究生院筹备举办本科教育，由此正式形成了哈尔滨工业大学的“一校三区”（本部，威海校区，深圳校区）办学格局。当前，学校尚无一个跨校区的学生科创平台，不利于校本部与各校区间的沟通合作，也无法充分利用各校区的资源、学科及区位优势。紫丁香工场的多学科融合属性、学生管控体系、自由创新氛围，适合于引领学生合作，联通“一校三区”，为建设一流学科（群）添砖加瓦。

2019—2020年，利用线上平台，紫丁香工场将持续在多校区开展活动，预计2020年底，在三个校区建设紫丁香工场学生创新基地，实现多校区协同培养格局。

本学科在实施基于项目的学习计划过程中，结合本学科的优势，通过教学计划内外两种途径，以学生有科研项目的参与兴趣为前提，在本科生和研究生中开展实施。考虑到学生的专业能力，更倾向于大三、大四本科生以及研究生。经过学生和教师的双向选择，根据本科生、研究生的不同學习层次，广泛开展基于项目的学习方法实施，力争借此培养本学科高层次的创新人才。

教学计划内的培养方式与课程密切结合，拓宽学生专业知识面，提升其专业学习兴趣，锻炼学生在团队中相互配合的能力。教学计划外的培养方式与项目密切结合，提升学生专业知识水平，培养学生独立解决专业问题的能力和团队合作意识。

四、结论

新时代我国立志跻身创新型国家前列，创新成为第一动力，人才资源将是第一资源，培养国家迫切需求的创新型人才是高等教育的紧要任务[5]。以全面提升领军素质与能力为培养目标，将航天工程组织管理与研制模式有机融入人才培养体系，科教深度融合、德才培育并举、教与学双向激励建立了适应领军人才快速成长的培养模式，并进行了成功实践，取得重大的社会效益，为我国高校工程领域领军人才培养树立典范[6]。

经过20余年发展建设，哈尔滨工业大学在小卫星领域已经积累了雄厚的技术和人才优势，探索建立了产学研有机融合的创新发展模式，解决了大批制约小卫星发展和应用的核心技术难题，取得了多项国际领先的创新研究成果;通过创建学生“创新工场”，逐步形成了航天工程领军人才新型培养模式，通过紫丁香系列微纳卫星的研制和成功发射，取得了显著的社会效益[7]。以发展微小卫星为抓手，通过双一流建设打造一个航天领域技术创新和人才培养的学术高地，必将为哈尔滨工业大学建成具有航天特色的国际一流大学做出应有的贡献。

参考文献：

[1]董泽芳.高校人才培养模式的概念界定与要素解析[J].    成才之路，2015，（15）.

[2]Worlds largest database of nanosatellites[EB/OL].[2020-    01-12].https：//www. nanosats.eu/.

[3]科教融合培养航天领域工程领军人才的创新与实践教学    成果报告[EB/OL].[2020-01-12].http：//lilacsat.hit.edu.    cn/wp/？page_id=1066.

[4]王琢，张佳薇，刘嘉新.以科技创新活动为牵引的新工科    建设路径探索[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2019，（1）.

[5]张银银.新时代多元化创新型人才培养研究[J].黑龙江    教育：高教研究与评估，2019，（1）.

[6]鲁佳.航天特色工程领军人才培养的探索与实践[J].黑龙江    科学，2015，（12）.

[7]王峰，曹喜滨，孙兆伟，等.航空宇航学科创新型人才培养    模式探索——以哈尔滨工业大学为例[J].大学教育，    2019，（10）.