发表于2006年06月24日,共有位读者读过此文

飞行器环境与生命保障工程

一、专业概况
南京航空航天大学飞行器环境与生命保障工程专业创建于1957年(原飞机高空设备专业),1981年获得硕士授予权,1998年获得博士学位授予权,设有博士后流动站,2003年被国防科工委确定为国防重点建设专业,同年被江苏省教育厅确定为江苏省高校特色专业建设点。
该专业由老一辈专业带头人俞勤芳教授、裘燮刚教授、刘宏本教授、龚文轩教授等人所创建。现有专任教师14人(另有5名实验室工作人员),形成了以中青年教师为骨干,结构合理、学历层次高、科研实力强的师资队伍;实验室面积1500多平方米,价值10万元以上的设备总值达5000多万元,已成为我国航空航天科技研究和高层次人才培养的重要基地。而在人才培养方面,该专业成绩更是显著,先后培养出本科生、硕士、博士、博士后共1600余人,且大多数已成为国防和地方建设第一线的骨干力量。
飞行器环境与生命保障工程专业是为适应我国航空航天事业的发展而创办和设置的,目前只有三所院校设有此专业,即南航大、北航大和西工大。北航大近年在航天器人机工效的研究方面成绩明显;南航大在飞机环境控制与安全救生研究方面成果突出;西工大今年送走首届该专业的毕业生,研究设施在初建阶段。而随着我国国防装备现代化进程的加快和载人航天事业的不断发展,密集型大功率、大发热量的机载电子设备、先进的封闭型载人航天器的乘员舱、设备舱等对飞行器环境控制与生命保障工程均提出更高的要求和新的课题,也为该专业的发展展现出更为宽广的前景,带来很好的机遇,与之相应加大了飞行器环境与生命保障工程专业技术人才的社会需求。
飞行器环境与生命保障工程主要包括航天器与飞机空投空降技术、乘员舱及设备舱的环境控制技术、防冰除冰技术以及乘员的生命保障技术,具有显著航空航天特色。该专业毕业生主要为国防工业服务,但自1988年以来,增设了面向地方经济建设的空调与制冷方面的课程,因此本专业又具有军民结合的特色。
二、主要特色
经过多年的办学实践和几十年的积累及近年的特色专业建设,该专业已具有如下专业特色:
1该专业教学理念、教学方案先进,教学条件完善,航空航天特色显著。
该专业拥有一支学历层次高、年龄结构合理、具有较高学术水平和科研能力的师资队伍,设施完备的实验室和专业对口的实习基地,符合时代要求的高层次人才培养方案和教学管理制度。在教学与培养人才方面该专业做出了突出成绩,培养出一批高层次的人才,其中不少人成为国防和其他单位重要技术骨干。
2.该专业是我国国防与航空航天领域的重点专业,受到国家与国防科工委的高度重视,经费投入充足。
为适应新环境下人才培养的需要,“十五” 期间,学校、国防科工委对该专业加大投入,专业和学科建设共投入800万元(其中300多万用于专业建设),为把该专业建设为国内一流专业打下了基础。而建设力度的加强完善了教学条件,也为提高学生的创新能力提供了物质基础。
3.该专业具备明显的国防特色和相当强的科研力量。
多年来,该专业承担了大量国家与国防基础科学与技术研究项目和重大科研攻关项目,肩负着多种型号的环控系统设计计算和实验研究任务,先后获得国家科技进步一等奖1项,省部级科技成果奖多项,为国防与国民经济建设做出了突出贡献,同时培养造就了一支高水平的学术队伍。
4.该专业研究方向设置合理,研究内容处于前沿。
该专业设有飞行器环境控制与生命保障工程研究所、制冷与空调工程研究所、飞机环境控制实验室等研究机构,并已形成“飞行器环境控制”、“安全救生”、“制冷与空调”三个综合性研究方向。在飞行器环境控制、机载蒸发循环制冷、飞行器供氧、飞行器生命保障、飞行器防冰等技术的教学与研究方面实力雄厚,专业整体水平处于国内领先地位。“十一五”期间,该专业拟重点加强航天器控制与生命保障工程的教学与研究,推动该专业及其相关专业持续、快速的发展,把该专业建设成为保持国内领先地位,并具有广泛国际影响的高水平专业。
三、专业建设
1.建设目标
飞行器环境与生命保障工程专业建设发展的指导思想是瞄准本专业的发展动态和要解决的科学技术问题,以我国国防建设为动力,飞行器发展为背景,逐渐缩小同先进国家之间的差距,并在某些方面取得领先地位。该专业突出高校特色,以科研、育人为目标,已成为我国培养高级人才和开展基础与应用研究的基地之一。其基本原则是以人为本,以国防建设为动力,以促进科学技术进步和培养高级人才为目标, 以本专业人才需求和市场发展为尺度确定本专业的发展方向和规模。
该专业的建设发展总体战略目标是建设成适应我国飞行器环境与生命保障工程发展要求的高级人才(学士、硕士、博士)培养基地及该工程基础研究和应用研究国防重点实验室,使该专业在师资、生源、教学、科研等方面满足人机与环境工程发展所需的人才培养和基础研究的要求,保持国内领先水平并具有一定国际影响。
 
2.建设举措    
根据上述专业建设发展的指导思想和总体战略目标并针对扩大招生、老教师退休、青年教师出国造成的师资匮乏状况,该专业以师资队伍建设为主线,推动实验室、实习基地、教材和精品课程的建设,加强与国际、国内的学术交流,加快教学内容、方法及教学手段的改革研究,实现具有创新能力、综合能力和工程能力的高层次人才的培养等为主要内容的建设举措,从而实现了以凸现专业特色,努力把本专业办成国内一流、有国际影响的专业为近期目标。
(1)树立以人为本思想,坚持引进和培养相结合,提高了教师数量与质量。
该专业坚持引进与培养相结合以改善教师队伍结构,提高了高级职称比例和获得博士学位的人数。并积极推进教学手段和教学方式的改革,开展教师培训、教学座谈、学生评估和出国培训等活动,培养一批起点高、基础厚实、具有较高学术水平与科研能力的师资骨干;开展内部学术交流和国际交流,从制度上鼓励支持青年教师开展科研,形成良好的学术研究氛围,鼓励青年教师在职攻读博士学位,促进其科研能力的提高以及知识的自我更新与深化。
“十五”期间该专业引进专业教师6人,均具有博士学位,其中1名学术带头人,1名教授,4名曾留学美、日、德、香港等国家和地区。通过两年多的建设,目前该专业所有教师均具有硕士以上学位,其中45岁以下教师中具有博士学位的占50%,高级职称比例提高到78.6%,现有4人正在攻读博士学位,三人申请出国培训交流,2人已获批准。而从日本引进的学术带头人宋保银(日本冈山大学工学博士)教授是该专业恢复高考后第一届学生(七七级),曾有13年的飞行试验工程经历,8年海外学习研究工作经历(其中美国普渡大学访问学者1年,日本冈山大学留学生、客座研究员5年,日本NEWST株式会社技术顾问1年),曾获航空航天工业部有突出贡献的留学回国人员荣誉称号以及国家科技进步一等奖和航空工业总公司科技进步一等奖、三等奖各一项,现为中国航空学会人体工程、航医、救生分会委员,目前主持一项国家自然科学基金、一项航空基金和一项博士点基金资助科研项目。
该专业近年来共完成7部专业教材和讲义的编写与出版,并将国外原版教材的内容充实到专业课的教学中,其使用原版教材、实行双语教学以及利用现代教育技术----多媒体授课率达到60%以上,而教师除完成教学科研工作外,还承担了800多万元的学科与专业建设任务。
(2)优化课程体系,加强教材建设。
该专业以“夯实基础知识,强化素质培养,提高理论层次”为基本原则,对课程教学内容的改革强调“简、实、新”,即从简从实、注重知识更新。对于本科生教学,该专业通过调整课程设置、改编教材等方法来实现,并开展双语教学,以英文板书、中文讲授为主,逐渐向英文讲授过渡,从而保证了课堂教学内容的消化与接收。对于辅导课、实验课、课程设计和毕业实习等,该专业则采用互动的教学方式,通过提问、回答、讨论、学生讲解等方式,锻炼和培养学生的表达能力和解决问题的能力。
该专业是典型的交叉学科,涉及到流体力学、传热学和该领域的测控技术等,因此教材建设显得尤为重要。该专业的教材建设遵循实施素质教育,培养创新人才的要求,坚持引进与编写相结合。对于基础理论方面的教材,该专业直接引进国内外好的教材,作为双语及基础课教材,而专业教材则在现有教材的基础上,结合本专业国内外发展的最新研究成果,对其进行重新编写和充实,从而实现了相配套的,体现现代教育思想的教材体系和教材内容。如实施了《飞行器环境控制》精品课程建设,出版了现代制冷空调技术和飞行器环境控制与生命保障两本教材。
(3)推行教育教学改革,提高教学管理水平。 
该专业通过调整培养方案,在增加了实验课、专业讲座与介绍课的同时,加强了实践环节和获取新知识的途径;建立了培养学生创新思维和解决实际问题能力的第二课堂,使得多数学生加入到教师的科研中;实验室建设、实习基地挂牌和图书资料的扩充满足了培养高素质人才的需求,提高了学生的创新能力和专业水平,为积极开展机载电子设备冷却系统、生命保障系统、飞机防冰系统等方向的研究工作奠定了基础,推动了该专业及其相关专业持续、快速地发展;教材建设、学术交流扩大了学生的视野,为学生接受新知识创造了条件。
人才培养方案的调整、教学内容、双语教学和教学手段的改革,强化了素质教育。而该专业实行的校院系三级管理、竞争机制、教学日志、授课教师认证制度、教师听课制度和教学评估制度,设立以王浚院士为主任委员的专业指导委员会和教学督导组,以及具有教授副教授职称的教师担当起主要专业课程的教学任务等措施,则促进了培养方案、教学管理、教学内容与方法的改革,提高了教学质量和教学管理水平。
(4)加快各项教学设施建设,完善教学条件。
该专业通过实验室和实习基地建设、课程建设、教材和图书资料建设、教学方法及现代教育技术等专项的建设,完善了教学条件,满足了素质人才的培养需求,从而为夯实基础、加强实践环节、培养学生的认知能力、工程能力和创新能力创造了条件。
目前该专业的实验室建设中的实验室改造已完成,航空生理试验台、流体力学实验台、空调实验台、低压除水飞机环控系统、制冷性能动态实验室已建好投入使用,从而扩充了实验内容与能力,而该专业的实习基地也已于2004年在航宇救生装备有限公司和中国航空附件研究所挂牌成立。同时,中频电源及测试设备已被购回,温控系统试验台、流量分配系统试验台、高压除水系统试验台(含涡轮压气机组件、冷风道)、航空电子设备冷却系统试验台正在调试,蒸发循环系统试验台也处于安装阶段。与此同时,该专业不断对实验室、实习基地和图书资料进行充实和提高,为学生的培养创造了良好条件。
 
(5)积极开展与国内外各高校和企业的合作办学。
该专业同加拿大的MicGill大学、德国的Hessian大学进行了除冰及低温制冷方面的交流,并同英国的Loughborough 大学的人体科学系建立了相互交流和合作办学的意向,从而大大提高了该专业的知名度和在国内、国际的影响。
四、培养方案
1人才培养目标 
该专业的培养目标是:“适应二十一世纪国家现代化建设需要,培养出德智体全面发展的、既具备较扎实理论基础又获得工程师基本训练的飞行器环境控制与生命保障等领域的高级工程技术人才。学生毕业后可以到航空、航天、民航、机械、建筑、化工、部队等部门从事飞行器环境控制与生命保障、空调与制冷技术方面的技术开发、管理、教学及研究等工作。” 具体目标在于使学生在本科学习期间获得优良的全面素质教育、工程基础教育和飞行器环境控制与生命保障、空调与制冷技术等方面的综合教育,具有扎实的数理、机电、力学基础和较强的外语、计算机能力,有较宽广的飞行器环境控制与生命保障、空调与制冷技术方面的专业知识、工程综合能力和工程创新能力。
2.人才培养方案
在确立专业人才培养方案时,制定教学计划是实现培养目标的前提,直接关系到人才的培养质量。因此,该专业十分重视教学内容和课程体系改革和设置。
该专业的课程设置分为理论教学和实践环节两大部分。理论课程分为必修和选修,而且必修课和实践性教学环节为必修内容。必修课包括政治理论、思想品德教育、体育、军事理论等校公共课程和为工程类专业设置的基础课程,以及根据本专业培养要求而设置的主要技术基础、专业基础及专业课程;实践性教学环节包括工程训练、下厂实习、课程设计、毕业设计等。
选修课作为对必修课的补充,由学生选择修读,它包括院定选修课和校定选修课。院定选修课是根据本专业教学要求而设置的课程,由学院制定计划;校定选修课是为加强学生全面素质教育与适应社会要求而设置的,由学校统一制定计划,分政治哲学、文化历史、文学艺术、经济管理四类校分组选定选修课以及校公共选修课。
该专业同时规定了修读办法和要求。学生在校期间必须修满本教学计划规定的192学分方准予毕业;各类课程修读要求如下:必修课122.5学分;院定专业选修课至少修读28.5学分,其中新技术讲座限修1学分;校分组限定选修课应修读8学分;校公共选修课至少修读2学分;实践性教学环节为必修内容,应修31学分,其中工程训练4学分,下厂实习4学分,课程设计6学分,毕业设计13学分,军事训练3学分,社会实践1学分;在实践性教学环节中,下厂实习4周,其中占暑假2周,而社会实践安排在暑期进行;学生选择课程应在导师指导下进行,按照学校规定统一实行网上选课;学生应在教师指导下,按照教学计划修读课程,每学期修读的学分数不得少于18学分,但也应不多于26学分,但经批准修读辅修专业以及获准免修、免听的学生可以适当放宽。
该培养方案既注重培养学生的基础理论和创新能力,又注重培养学生的综合素质,具有创新性、科学性和可操作性。因此同学们对培养方案不仅很满意,而且给予了很高的评价。
    3.人才培养质量
该专业学生的思想道德素养和文化素质较高,具有扎实的基础理论,较强的基本技能和实践创新能力。在保持学生100%一次就业率的基础上,将学生考研录取率提高到20%以上(除本校外,约有6%考入国内外知名院校),英语四级的考试通过率达到91%,计算机应用能力也较强,等级考试成绩优良。
该专业的学生创新精神和实践能力普遍较强。在校学生踊跃参加省级及以上各类(特别是力学和数学)竞赛,并有10多人次获奖,多人的毕业设计结果在重要刊物发表。其毕业论文(或毕业设计)紧密结合实际,具有一定的学术水平和应用价值,并积极参加科学研究、科技开发、成果转化和社会实践活动,从而提高了学生的培养质量。
4.社会评价
由于该专业具有多学科交叉的特点,专业口径宽,因而飞行器环境与生命保障工程专业的学生普遍具有广泛的适应能力,可以在任何涉及传热、制冷、环境控制和生命保障工程的国防及民用部门工作,社会需求和就业情况良好。
该专业的社会声誉较高。在飞行器环境控制、机载蒸发循环制冷、飞行器供氧、飞行器生命保障、飞行器防冰等技术的教学与研究方面实力雄厚,专业整体水平处于国内领先地位。其专业特色凸显,具有显著优势,已达到省内领先,国内一流水平,并具备一定国际影响的专业;第一志愿报录比和录取分数线历年居全国同类专业前列,近五年平均新生第一志愿报考率达90%;毕业生广泛受到用人单位的欢迎,一次性就业率高达100%,且应届生中考研录取率达20%以上,为国家培养出一批高层次的人才,其中不少人成为国防和其他单位重要技术骨干。总之,专业建设提高了专业整体水平和知名度,使专业的特色更加明显,扩大了专业在国内外影响,专业建设成果示范辐射作用成效显著。
五、科研情况
1.科研经费投入 
近年来,该专业用于相关科研的专业师资队伍建设、实验室建设、课程建设、教材建设、教学方法及现代教育技术等专项的建设经费充足。其中用于改变师资队伍结构、加强本专业基础理论和新技术传授与实验能力,飞行器环境与生命保障工程专业建设共投资313万元,对师资队伍、实验室、实习基地、教材和精品课程加强建设,以及加强学术交流,加强教学内容、方法及教学手段的改革等内容。而师资队伍建设包括人才引进、教师培训、学术交流75万元,实验室建设包括实验室改造、试验台建设和测控仪器设备购置210万元,人才培养包括教学内容、方法调整、精品课程建设16万,教材建设12万。
    2.研究成果
该专业具有相当强的科研力量。目前设有飞行器环境控制与生命保障技术研究所、制冷与空调技术研究所、飞机环境控制实验室等研究机构,且已形成“飞行器环境控制”、“安全救生”、“制冷与空调”三个综合性研究方向,特别是在飞行器环境控制、机载蒸发循环制冷、飞行器供氧、防护救生、飞行器防冰等系统的设计与研制方面有较大创新,专业整体水平处于国内领先地位。
该专业先后承担了大量国防重点型号(强5、歼6、歼教5、歼教7、10号工程、教11、SH5、运八系列改型、515工程、国家高新技术1号、2号、3号、4号工程、“平衡木”预警机、直10、电子吊舱等)的环控系统设计分析和试验研究任务,为国防与国民经济建设做出了突出贡献。并先后获得国家科技进步一等奖1项,省部级科技进步奖10多项。近五年该专业承担了5项国家自然科学基金、一项航空基金、一项博士点基金、一项江苏省自然科学基金的科研项目,以及30余项兵器部、总装预研局、航空集团公司等部门的型号任务和科学研究项目。仅1999年以来承担国防科研项目100多项,科研经费达2000余万元,发表学术论文100余篇,并获省部级以上科技成果奖8项。


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