成果报告

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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

一、主要解决的研究生教育实践问题

       党的十九大明确提出到2035年我国要跻身世界创新型国家前列,建设航天强国,实现这一战略目标急需培养大批德才兼备的工程领域领军人才。作为科技和产业革命先锋,他们必须具有强烈的社会责任感和奉献精神,具备全局组织领导、知识融合创新、前沿技术预判能力和重大工程实践经验等。针对领军人才的这些特质培养,传统研究生培养模式在教育实践中暴露出诸多问题。

  • 过于注重知识层面的传授,立德树人教育基本停留在宣讲层面,无法让学生在实践环节中通过切身感受实现精神塑造,难以满足领军人才崇高思想境界的培育需求;
  • 过于强调研究成果的创新,创新研究与工程实践环节结合不紧密,许多创新成果难以工程应用;尤其是在培养过程中缺失组织管理等能力训练环节,不能系统性地培养领军人才的综合素质;
  • 传统导师带学生方式不能充分调动学生自主创新的积极性,知识结构相对单一,难以培养多学科知识融合的创新能力;缺少学生自主学术交流与工程实践的手段,不利于深度挖掘和发挥工程领军潜质。

       因此,如何结合国家重大发展战略需求,聚焦领军人才培养调整目标定位,探索适应领军人才快速成长的培养模式,成为目前高校研究生教育的一项核心任务。

–       哈工大作为我国航天领域的重点高校,肩负着培养航天后备人才的重要使命,2010 年率先开始航天领域工程领军人才培养的创新实践。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了典范。

二、解决实践问题的方法

     (1)将立德树人教育放在领军人才培养的首位,创新“依托工程实践传承航天精神”的感悟式教育方法,强化德才并行培养

–       传统航天精神、“两弹一星”精神和载人航天精神是中国航天从无到有快速发展壮大的灵魂,是民族精神与航天实践相结合形成的宝贵精神财富。习总书记指出:航天战线的同志们秉持航天报国的理想和追求,艰苦奋斗、自强不息、开拓进取,取得了举世瞩目的伟大成就。航天精神是实现领军人才精神塑造的强有力武器。

       工程领军人才首先要思想品德过硬,必须在培养环节中把立德树人教育放在首位。为此,提出“依托工程实践传承航天精神”的感悟式教育方法,这也是科教融合实现学生德才并行培养的重要方面。学生通过参与重大工程项目,在工程论证、关键技术攻关、系统协调和对接等过程中与航天领域领军人才直接接触、在工程实践环节中通过具体事例亲身体验以及教师言传身教等,深刻感悟和体会航天精神“爱国敬业、严谨务实、勇于创新、团结协作、无私奉献”的精髓,养成科学严谨的科研作风,有针对性地培育团队意识、创新意识和奉献精神;通过创新成果在工程中应用,工程实施后在国家国防和经济建设中所发挥的重要作用,如2014年发射的“快舟”星箭一体新概念飞行器,创造了从发射准备到投入使用时间最短的国际记录,使我国拥有了空间应急响应能力,使学生深刻感受实现自我价值的荣誉感,极大地增强其航天报国的社会责任感和使命感。

     (2)科教深度融合,将工程组织管理与研制模式融入人才培养环节,创立了以综合性培养方案为核心,以学生自主创新实训平台和综合性人才培养支撑平台为依托的“三位一体”工程领军人才培养体系

–       科教深度融合构建工程领军人才培养体系,主要解决了以下三个方面的核心问题:

–       1)从机制体制上如何保证科研与教学有机衔接,形成相辅相成、相互促进的科教协同发展氛围

–       将航天工程组织管理与研制模式有机融入人才培养体系,建立完全由学生充当主角的航天工程研制机构,即学生自主创新实训平台(学生创新工场),按照航天工程组织分工形式设置总设计师、总指挥、分系统设计师等;设立卫星总体、综合电子、通信与控制、结构与热控、能源与推进 5 个研究室和相应的实验室;建立卫星系统仿真、系统装调与综合测试、地面环境试验以及测控与通信模拟站等实践手段;设置40个左右的编制面向全校招收具有航天兴趣和领军潜质的学生组建研发团队。通过自主承担微纳卫星研制任务以及参与学校重大工程研制,在工程中自主凝练科学问题,选题开展论文研究;自主组织多学科交叉的兴趣小组开展学术交流,团队协同解决工程问题;自主开发实验设备和软件,开展相关试验研究;自主进行微纳卫星项目论证、方案设计、系统接口协调、对外联络采购、部组件研制以及卫星的总装、综合测试、地面环境试验和在轨管控等。基于该实训平台实现了学生自主创新、知识融合、工程实践以及组织管理和系统协调等综合能力的全面训练和培养。

–       这种科教融合模式同时显著提升了科研水平,实现了高水平科研与人才培养的良性循环。近6年学生在工程中凝练解决的科学问题,支撑教师获得了30余项国家级基础科研和重大工程项目(附表1),2项成果获国家技术发明奖、2项成果入选中国高校十大科技进展(附表2)。

       2)从课程体系设置上如何按照工程研制需求建立适应学生领军素质全面提升的综合性培养方案

–       面向航天工程研制需求和学科前沿,在学生创新工场中设置了新概念航天器系统设计、综合电子系统技术、机电热控一体化技术、卫星自主与智能技术以及卫星工程研制技术等 5 个学术方向;针对工程领军人才培养,在原有航天工程研究生培养课程体系(附表3)基础上,以实现卫星技术创新和工程研制为目标,注重理论联系实际,新增现代小卫星前沿技术、卫星自主与智能控制技术、航天器一体化设计、卫星工程组织管理、卫星虚拟装调与试验、星地一体全过程模拟仿真与试验等专题课、创新研修课和创新实践课23门(附表4);由于团队学生来自不同学科,在满足这些学科培养方案要求的前提下,瞄准相关学科的前沿技术,坚持科研成果进课堂的导向,以科研优势助推人才培养,增设反映多学科交叉的教学和实验模块30余件(附表5),形成了以航天工程领军人才培养为主、兼顾多学科应用型研究生培养的综合性培养方案。

       3)从研究条件保障上如何将优质科研资源转化为人才培养能力,实现高水平科研与高素质人才培养的资源共享

–       长期制肘研究型大学的一个瓶颈问题是优质科研资源难以转化为人才培养能力。为此,学校层面整合航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理等 12 个相关学科,创建学生自主创新实训平台,平台归12个学科共有,成果共享。通过对这些学科科研和教学资源的顶层梳理与规划,学校出台相应政策,建立了学科间资源“互通有无、取长补短、科教兼用、共建共享”的机制和管理办法,高起点、低投入建成综合性人才培养保障平台,为工程领军人才培养和多学科交叉培养应用型研究生提供了研究条件保障。

       同时,为充分发挥综合性平台的作用,提出并建立了完善的保障办法。

       首先是让学生全面参与仪器设备和软件开发,自2010年以来,先后有120 余名研究生参与相应型号的设计、仿真和试验工作,开发建立了20多个基础研究和仿真验证系统。其次是制度保障:如对于商用和通用产品由学生通过二次开发建立专用平台(基于 MATLAB 建立卫星姿态控制研究环境等);针对学生使用大型仪器设备和系统,建立完善的使用要求和操作规范,并定期进行相关培训;对所有仪器设备管理和使用明确学生负责人,建立严格的设备损坏维修与赔偿制度,保证设备完好率。从而实现了价值 1亿余元的仪器设备全面向学生开放,其年平均使用率从仅科研时的30% 左右提高到80%以上。

–     (3) 突破现有研究生培养定式,强化多学科交叉的团队优势和工程牵引作用,从教和学两方面构建学生自主创新实践的双向激励机制

       在当前知识爆炸的背景下,传统的“导师带学生”培养方式日益暴露出知识结构单一、不利于学科交叉培养复合型人才的弊端。同时,这种培养方式是导师教什么,学生就做什么,不能充分调动学生自主创新的兴趣。

       为此,学校通过承担重大工程项目为牵引,早在1997年就凝聚航空宇航等12个学科的30余名富有工程实践经验的导师组成团队(附表6),先后获批国家自然基金、教育部、国防科技和科技部重点领域创新团队称号(附表7),建设了4个国家级和5个省部级重点实验室(附表8),相继研制发射了10颗具有国际领先水平的小卫星。以该团队为班底进行科教融合,针对领军人才培养,提出导师跨学科招生、导师团队与学生“多对多”协同指导等培养方法,导师无固定学生,学生也无固定导师,针对工程问题学科界限模糊的特点,由导师团队协同指导学生提高解决工程问题的能力。这种培养方式为学生兴趣驱动自主选题开展创新研究、自主将创新成果工程化应用以及解决工程实践中的多学科交叉问题创造了条件,同时也为工科院校的应用型研究生培养探索出新途径。

–       目前研究生教育中学生自主创新内生机制的缺失是制约其快速成才的主要原因。让学生自主研制和发射卫星是吸引其自主创新的最大动力,学生可以在工程研制过程中发现问题,自己动手查找资料、通过团队协同攻关或者请教导师团队中相关学科教师解决问题;可以将自己的创新想法、创新成果通过工程化实现用于卫星研制;从工程研制成果中充分享受创新的乐趣,激励其自主创新内生机制的形成。

–       为培养学生准确掌控前沿技术发展和学术交流能力,将学生创新工场打造成国际化的人才和技术集结高地,面向国内外高校由学生自主开辟了学生微纳卫星技术论坛国际化平台,自主组织定期开展技术交流与合作。目前已促成中俄7所高校联合研制阿斯图微纳卫星,与国内外60 余所高校和学术组织建立了合作关系,如与瑞士无线电爱好者组织联合完成了月面反射信号通信试验等,极大地提升了学术声誉和知名度。同时,与国内航天科研生产单位深度联合,形成了长期稳定的人才培养战略合作体系,与北京宇航系统工程研究所建立了“全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地”(附表9)。

       这种突破研究生培养定式、教与学双向激励的培养方法,有利于深度挖掘和发挥学生的工程领军潜质,促成领军人才的快速成长。

三、创新点

       主动将学校的人才培养与国家发展战略相结合,形成了以“三位一体” 人才培养体系为核心,德才培养并举、教与学双向激励的工程领军人才培养模式,并结合紫丁香系列微纳卫星研制进行了成功实践,取得重大的社会效益,为我国工程领域领军人才培养和工科院校应用型研究生培养提供了可推广的经验。央视网指出:这种培养模式在高校教育方法、管理模式和人才培养创新上有着重要的借鉴意义。

–       成果的主要创新体现在:

  • 将立德树人教育放在领军人才培养首位,以学生责任感与使命感的培养以及奉献精神的塑造为核心任务,创新提出“依托工程实践传承航天精神”的感悟式教育方法,结合工程实践实现了培养德才兼备工程领军人才的目标。
  • 通过科教深度融合,将工程组织管理与研制模式有机融入人才培养环节,构建了以综合性培养方案为核心,以学生自主创新实训平台和综合性人才培养支撑平台为依托的“三位一体”工程领军人才培养体系,实现了学生自主创新、知识融合、工程实践以及组织管理与系统协调等多种素质与能力的全面训练和系统性培养。
  • 形成了一套突破研究生培养定式的培养方法。摒弃了传统的“导师带学生”培养方式,组建多学科导师团队,创新多学科导师与学生“多对多”协同指导方式,为激励学生自主创新实践创造了条件;通过自主研制和发射卫星,吸引学生自主选题创新研究、自主进行工程实践、自主建立国际化平台开展学术交流与合作,激励学生形成自主创新实践的内生机制,教与学双向激励促成领军人才快速成长。

四、推广应用成果及贡献

–     (1)由学生自主设计、研制和管控的紫丁香一号和二号微纳卫星相继发射成功,开创了我国高校学生自主研发卫星的先河,实现了学生由参与工程研制到自主完成卫星研制的跨越,工程领军人才培养模式彰显了巨大的优势。央视网、人民网、光明日报、中国教育报等国内几乎所有重要媒体均给予高度赞誉。人民网认为:这是为培养新一代复合型优秀航天人才所做的创新与尝试;中国教育报评论指出:长期以来,我国高校在学生创新精神和创新能力培养方面有所欠缺,教学方法和人才培养模式陈旧落后,类似于放卫星上天这样的成绩太少了。紫丁香系列微纳卫星的研制和管理模式,是学校以学生学习成效为导向,提高办学质量,增强创新活力,培养航天高层次人才的一次新尝试。

     (2)学生获全国青少年科技创新奖等国家级科技奖励(一等奖及以上)24项(附表10),获大学生“小平科技创新团队”称号;导师团队获全国首届黄大年式教师团队称号,曹喜滨获首届全国创新争先奖状;新增专题课、创新研修课和创新实践课23门,制定不断反映学科前沿技术的课件30余件,实践期内获批10项省级及以上教学立项(附表11),获省部级教学成果奖励5项(附表12)。

–     (3)每年通过工程领军人才计划向科研生产单位输送20余名技术骨干,以全国最年轻的卫星总师韦明川为代表的近百名毕业生已成为不同层次领军人才(附表13);国内外30余所大学到校调研(附表14),认为这种培养模式在工科大学有很大的推广价值。目前已与25个国内外科研生产单位和高校建立了人才培养战略合作体系(附表15)。

–     (4)近5年学生团队年均发表高水平学术论文60余篇,年均授权发明专利20余项;参与课件模块制作20余项;组织举办了首届学生微纳卫星国际论坛和阿斯图中俄大学生微纳卫星研习营;牵头中俄 7 所大学联合研制阿斯图卫星,全面参与国际首个月球卫星编队研制,由12名学生骨干参与研制的珠海欧比特卫星星座成功发射,协助八一中学等联合研发了“中学生科普卫星”。

     (5)成功举办2017年“首届航天科技与人才培养发展战略论坛”,对本成果经验进行了广泛推广。目前俄罗斯鲍曼国立技术大学、萨马拉国家研究型大学等 7 所国外高校以及北京理工大学、南京航空航天大学等多所国内高校已借鉴应用该成果。

     (6)通过国际小卫星创新设计大赛、学生微纳卫星技术国际论坛、中俄工科大学联盟学术论坛和夏令营、研习营等国际交流合作途径建立了广泛的国际小卫星技术交流合作平台,学生团队已与国内外60余所大学和学术组织建立了实质性合作关系,开展了10余项联合试验与合作研究项目(附表16)。

 

附表1 研究生创新成果支撑教师获得的国家级基础科研和重大工程项目

序号 项目来源 项目名称 负责人 项目周期
1 国家科技重大专项 ×××对地观测小卫星系统技术 曹喜滨 2012-2018
2 国家科技重大专项 月球轨道超长波天文观测微卫星编队 张锦绣 2015-2018
3 国家科技重大专项 新型×××探测器机理及导航应用研究 徐国栋 2015-2016
4 国家 973 计划 行星表面地形时空表征与特征识别理论方法 崔祜涛 2012-2016
5 国家 973 计划 航天工程中机构可靠性及其动力学和系统控制 赵阳 2013-2017
6 国家 973 计划 基于数据驱动的航天器×××方法研究 徐敏强 2014-2016
7 国家 973 计划 着陆器控制系统故障检测、隔离及障碍规避方法 徐敏强 2012-2016
8 国家 973 计划 组合自主导航自适应状态估计方法研究 孙兆伟 2014-2015
9 国家 973 计划 组合导航滤波算法仿真研究 孙兆伟 2014-2015
10 国家 863 计划 ×××试验与关键模块研制 孔宪仁 2012-2013
11 国家 863 计划 ×××项目应急空间飞行器×××产品研制 耿云海 2012-2013
12 国家 863 计划 ×××空间飞行器×××研制与环境试验 徐国栋 2012-2013
13 国家 863 计划 ×××飞行器标准化模块研制 王峰 2012-2013
14 国家 863 计划 ×××飞行器系统地面环境试验和发射场测试试验 孔宪仁 2013-2014
15 国家 863 计划 ×××飞行器×××集成、地面环境与对接试验 林晓辉 2012-2013
16 国家 863 计划 ×××系统快速任务设计 李化义 2015-2016
17 国家 863 计划 ×××空间系统总体技术 李化义 2015-2016
18 国家 863 计划 ×××项目一体化测试与试验技术研究 王峰 2012-2013
19 国家 863 计划 快速响应××××技术 孙兆伟 2013-2014
20 国家 863 计划 卫星表面×××实验验证 庞宝君 2012-2016
21 国家 863 计划 新概念×××总体方案论证研究 郭继峰 2013-2015
22 国家 863 计划 基于×××的飞行器测控通信技术 董立珉 2014-2016
23 国家 863 计划 ×××系统概念设计与关键技术 李冬柏 2014-2015
24 国家 863 计划 ×××快速消旋方案研究 齐乃明 2015-2016
25 国家 863 计划 ×××高效高精度动力学建模研究 魏承 2014-2016
26 国家自然科学基金重大研究计划项目 空间分布式 SAR 高精度干涉成像基础理论与关键技术 曹喜滨 2015-2018
27 国家自然科学基金优秀青年基金 切换系统控制 张立宪 2014-2016
28 国家自然科学基金 有限网络通信情形下滑模变结构控制方法研究 刘明 2015-2018
29 国家自然科学基金 基于控制力共享的集群航天器构形动态特性及其协调控制方法 曹喜滨 2013-2016
30 国家自然科学基金 利用基于采样的规划方法解决自主服务航天器复杂模型运动规划问题 郭继峰 2012-2013

 

附表2 研究生创新成果支撑导师团队获得的科研成果奖励

序号 获奖名称 获奖等级 获奖人 获奖年度
1 先进微小卫星××技术 国家技术发明二等奖 曹喜滨 2012
2 星箭共用服务舱及其在××中的应用 国家技术发明二等奖 曹喜滨 2016
3 先进微小卫星平台技术 中国高等学校十大科技进展(教育部) 曹喜滨 2012
4 快舟星箭一体化飞行器技术及应用 中国高等学校十大科技进展(教育部) 曹喜滨 2014

 

附表3 硕士研究生培养方案

哈尔滨工业大学

航空宇航科学与技术学科硕士研究生培养方案

1.研究方向

1、飞行器系统设计 2、飞行动力学与控制
3、飞行器智能自主导航、制导与控制 4、深空飞行与着陆返回
5、飞行器一体化设计与仿真 6、复杂航天器动力学与控制
7、航天器空间环境效应及其对策 8、空天飞行器结构与防护

2. 课程体系设置

类别 课程编号 课程名称 学时课内/实验 学分
学位课程 公共学位课 MX61001 思想政治理论课 32/16 3
FL62001 研究生实用英语 32 2
FL62002 英语应试策略(IELTS) 32 2
FL62003 科技英语文献阅读 32 2
FL62004 科技英语翻译 32 2
FL62005 外教口语 32 2
FL62007 研究生俄语(俄语生) 32 2
FL62008 研究生日语(日语生) 32 2
FL62012 硕士生英语水平考试(英语)
MA63002 数值分析 B 32/12 2
学科基础课

 

现代控制理论 32/4 2
高等动力学 32 2
高等热力学 54 3
高等结构动力学 32 2
AS64401 航天器制导、导航与控制 48 3
AS64402 飞行器现代设计方法 32 2
AS64403 多柔体系统动力学 26/6 2
AS64404 非线性滤波及信息融合理论 32 2
AS64405 航天器力学环境分析方法 26/6 2
AS64406 冲击动力学 40/8 3
AS64407 固体物理 32 2
AS64408 高超声速飞行动力学 32 2
学科专业课 AS64409 飞行器系统仿真 30/18 3
AS64410 飞行器轨迹优化理论 32 2
AS64411 空间柔性航天器动力学与控制 32 2
AS64412 飞行器机电系统设计与仿真 32 2
AS64413 人工智能及应用 32 2
AS64414 空间环境下材料动态行为及试验技术 40/8 3
AS64415 先进复合材料设计与制备基础 32 2
AS64416 航天器材料与器件环境效应评价技术 40 2
选修课 学科选修专业课 AS64431 飞行器智能故障诊断与容错控制 32 2
AS64432 分布式卫星系统设计 32 2
AS64433 深空探测轨道设计 32 2
AS64434 人机工程学 32 2
AS64435 飞行器先进制导方法 32 2
AS64436 飞行器现代控制方法 32 2
AS64437 空天探测系统设计 32 2
AS64438 脉冲星导航原理 32 2
AS64439 飞行器任务规划 32 2
AS64440 飞行器地面模拟试验技术 32 2
AS64441 散体颗粒动力学 32 2
AS64442 空间环境污染与航天器安全 32 2
学科前沿专题 AS64451 现代小卫星系统技术专题 16 1
AS64452 深空探测器自主导航专题 16 1
AS64453 飞行器组合导航专题 16 1
AS64454 飞行器系统仿真专题 4/12 1
AS64455 空间碎片环境建模技术专题 16 1
AS64457 航天器机械系统动力学与控制专题 8/8 1
AS64458 新概念飞行器专题 16 1
AS64459 航空航天材料与器件先进制备专题 16 1
创新研修课 AS64471 面向任务的卫星轨道设计 4/12 1
AS64472 卫星热控系统设计 4/12 1
AS64473 飞行器分布式仿真实验 4/12 1
AS64474 行星着陆视觉导航实验 4/12 1
AS64475 空间机器人在轨操作仿真实验 4/12 1
AS64476 导航与初始对准试验 4/12 1
AS64477 控制系统设计与试验 4/12 1
AS64478 飞行器防护结构设计与实验 4/12 1
AS64479 飞行器机电系统设计与实验 4/12 1
素质提升课 AS64492 学术论文写作 16 1
必修环节 经典文献阅读及学术交流
学位论文开题

 

附表4 工程领军人才培养专享特色专题课、创新研修课、工程实践课

课程类别 课程名称 课程内容 学科交叉情况 科学任务与工程项目支撑情况
学科特色专题 现代小卫星前沿技术 小卫星系统前沿技术、工程设计 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理 涉及 7 个卫星型号研制成果
深空探测系统技术 行星探测任务导航技术 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理 月球探测编队卫星研制项目、民用航天项目
卫星导航前沿技术 卫星组合导航前沿技术探索 航空宇航、控制、计算机、电子、通信、电气、数学、物理等 涉及 7 个卫星型号研制成果
先进航天器一体化设计技术 先进飞行器设计理论、方法、手段等前沿跟踪探讨 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理 涉及 7 个卫星型号研制成果
小卫星网络化空间应用技术 小卫星组网等网络化技术及其空间应用 航空宇航、控制、力学、计算机、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理等 国家高分重大专项快响卫星系统,国家 973 计划项目
新概念航天推进技术 跟踪电推进、核推进等新兴航天推进前沿技术 航空宇航、控制、力学、材料、动力工程与工程热物理等 涉及 7 个卫星型号研制成果
卫星工程组织管理方法 学习航天工程组织管理相关理论,掌握国家工程项目的管理方法 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理 涉及 7 个卫星型号研制成果
航天工程文档撰写与管理要求 学习航天工程全部文档的撰写,学习文档的管理 航空宇航等 涉及 7 个卫星型号研制成果
创新研修课 卫星自主与智能控制技术 研修人工智能理论与方法,探索人工智能技术在航天领域的应用问题 航空宇航、计算机、信息、控制 紫丁香一号、二号卫星、国家自然基金、国家 973
新型热控制系统设计 新型卫星热控系统探索与实践,研修一体化热控新技术 航空宇航、动力工程

与工程热物理、电气、材料等

紫丁香一号、二号卫星、国家自然基金、国家 973
基于云计算与大数据的飞行器设计技术探讨 利用新型组网和大数据技术构建分布式数字化设计环境 航空宇航、控制、计算机、信息、数学、物理等 紫丁香一号、二号卫星、国家 863
新型传感器技术 月球、火星、小行星着陆视觉、激光、触觉等新型传感器创新实验 航空宇航、控制、计算机、电子、通信、电气等 月球探测编队卫星研制项目、民用航天项目
空间在轨服务卫星新概念设计 卫星星载空间机器人在轨操作的地面模拟创新实验 航空宇航、控制、力学、机械、电子等 空间机器人专项工程
新型空间电源技术探索 新型异类空间电源系统创新应用试验 航空宇航、控制、计算机、电子、电气、材料等 涉及 7 个卫星型号研制成果
空间飞行器智能感知与自主规划 飞行器智能感知与自主规划方法、软硬件创新实践 航空宇航、控制、计算机、通信等 涉及 7 个卫星型号研制成果
新型空间结构与材料设计与试验技术 地面模拟空间结构与材料设计与创新实践 航空宇航、力学、机械、材料等 空间碎片国家工程项目
空间飞行器智能机电系统设计与实验 卫星智能机电机构一体化创新设计与实验 航空宇航、机械、电子、电气、计算机、通信等 国家 863 计划
工程实践课 微纳卫星工程研制实践 利用紫丁香微纳卫星创新工场设施开展立方星等微纳卫星工程研制实践 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理 紫丁香一号、二号,阿斯图卫星、八一卫星
卫星总装工程实践 利用哈工大卫星总装试验系统开展卫星总装的工程实践 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理等 涉及 7 个卫星型号研制成果
卫星虚拟组装与试验 利用虚拟现实、增强现实技术开展卫星虚拟组装与试验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气等 涉及 7 个卫星型号研制成果
星地一体全系统模拟仿真与试验 利用学科建设的星地一体全系统模拟实验系统开展实践验证 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理 涉及 7 个卫星型号研制成果
微小卫星数字化设计与仿真实践 利用微小卫星数字化设计平台开展卫星数字化设计实践 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理 紫丁香一号、二号,阿斯图卫星、八一卫星
航天发射场流程工程实践 利用卫星工程发射条件,深入发射基地开展发射工程实践 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理 紫丁香一号、二号,阿斯图卫星、八一卫星、珠海欧比特卫星

 

附表5 工程领军人才多学科交叉培养教学和实验模块

序号 模块名称 模块内容 可选择该模块的学科
1 卫星技术概论教学模块 学习卫星基本概念、原理、系统等基础知识,对卫星有全面的概要了解 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理
2 航天任务设计与分析教学模块 学习航天任务设计与分析的基本方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理
3 卫星轨道设计教学模块 学习掌握卫星轨道设计、分析与计算方法,掌握相应工具软件 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
4 卫星导航系统设计教学模块 学习卫星导航系统建模、分析、仿真 力学、计算机、机械以及动力工程与工程热物理
5 卫星轨道控制教学模块 学习卫星轨道控制、仿真与计算分析方法,掌握相应工具软件 计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
6 卫星姿态控制教学模块 学习卫星姿态控制方法、掌握仿真与计算分析软件 计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
7 卫星结构设计教学模块 学习卫星结构的设计、仿真与计算分析方法,掌握相应工具软件 控制、计算机、电子、信息与通信、电气、材料以及动力工程与工程热物理
8 卫星编队任务管理教学模块 学习卫星编队模式下的星载任务管理方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
9 卫星运行管控技术教学模块 学习卫星运行管理、运行控制相关方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
10 卫星总体优化设计教学模块 学习卫星多学科优化设计方法,掌握相应工具软件 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
11 卫星系统冗余与可靠性设计教学模块 学习卫星冗余设计以及可靠性设计方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
12 星箭一体设计技术教学模块 学习星箭一体化飞行器的设计原理和方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
13 卫星有效载荷设计教学模块 学习卫星主要有效载荷的设计方法 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
14 卫星测控技术教学模块 学习空天一体化卫星测控基本方法 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
15 卫星网络化空间组网教学模块 学习卫星网络化空间组网相关技术 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
16 卫星有限元分析教学与实验模块 学习卫星力学有限元计

算、力学特性分析及仿真实验

航空宇航、控制、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
17 飞行器气动设计教学与实验模块 学习飞行器气动外设设计与特性分析计算及仿真实验 控制、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
18 卫星电源设计教学与实验模块 学习电源系统设计、计算分析与电源管理及实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械
19 卫星热控分析教学与实验模块 学习卫星热控制系统的分析方法及仿真计算 力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气
20 卫星电推进系统设计教学与实验模块 学习卫星电推进系统的建模、分析方法及仿真计算 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气
21 卫星数据快速处理教学与实验模块 学习卫星地面和星载数据的快速处理相关技术及实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
22 卫星编队星间通信教学与实验模块 学习编队卫星通信技术,开展地面半物理实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
23 卫星增材制造实验模块 开展卫星部件多维打印等增材制造实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
24 数字化装调与测试实验模块 开展卫星的数字化调装与测试相关半物理实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
25 智能无人系统实验模块 开展无人机、无人车、机器人等智能无人系统操作实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
26 飞行器数字设计实验模块 开展飞行器构型设计、概念设计、计算与分析实验 控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
27 商用低成本器件实验模块 开展商用低成本器件的选型、应用实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
28 即插即用接口设计实验模块 开展卫星即插即用接口的设计与接口物理实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
29 软件构件化设计实验模块 开展基于软件构件化的卫星软件开发实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
30 卫星空间环境模拟实验模块 开展空间环境地面模拟实验,掌握试验设备操作 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理
31 卫星增强现实实验模块 开展基于虚拟现实和增强现实等仿真实验 航空宇航、控制、力学、计算机、机械、电子、信息与通信、电气以及动力工程与工程热物理

 

附表6 多学科导师团队主要成员

序号 导师姓名 所在学科 指导方向
1 曹喜滨 航空宇航 卫星工程、卫星总体设计、任务分析
2 孙兆伟 航空宇航 卫星动力学与控制、卫星总体方案设计与系统仿真
3 王峰 航空宇航 卫星轨道与姿态控制技术
4 孔宪仁 航空宇航 卫星结构设计、卫星有限元分析
5 崔乃刚 航空宇航 飞行器动力学与控制、卫星导航系统
6 赵阳 航空宇航 飞行器多体动力学与控制
7 郭继峰 航空宇航 卫星综合电子技术
8 田浩 航空宇航 飞行器结构机构一体化设计
9 左平兵 空间科学 空间科学任务分析
10 段广仁 控制 飞行器鲁棒控制
11 张立宪 控制 飞行器智能控制
12 何朕 控制 卫星复杂不确定动态系统的控制与信号处理
13 伊国兴 控制 航天器姿态及轨道控制系统
14 杨亚非 控制 卫星控制系统设计
15 李伟 控制 先进分布式仿真
16 徐敏强 力学 非线性动力学与控制
17 张桂莲 力学 飞行器结构动力学与分析
18 朱嘉琦 材料 飞行器隐身智能材料
19 张宇民 材料 空间有效载荷结构设计、空间环境模拟
20 张宇峰 电子 卫星电源技术
21 于欣 电子 卫星传感技术、测试检测技术
22 高栋 机械 卫星结构与机构设计
23 刘荣强 机械 空间在轨检测与维修技术
24 于达仁 动力 空间推进技术
25 鲍文 动力 高超声速推进技术
26 彭喜元 电气 电子系统故障预测与健康管理
27 于为雄 电气 电气精密运动控制
28 郭庆 通信 宽带卫星通信、深空通信
29 韩帅 通信 卫星组网通信技术
30 刘挺 计算机 人工智能技术
31 王宏志 计算机 大数据与云计算
32 赵远 物理 空间态势感知与探测
33 马坚伟 数学 航天大数据技术

 

附表7 主要人才培养和科研团队

序号 团队名称 团队类别 带头人
1 卫星技术研究所教师团队 全国高校黄大年式教师团队 曹喜滨
2 微小型航天器系统技术 教育部创新团队 曹喜滨
3 飞行器总体设计与系统仿真 国防科技创新团队 曹喜滨
4 快速响应微小卫星技术 科技部重点领域创新团队 曹喜滨
5 航天飞行器的鲁棒控制理论与应用 国家自然基金创新研究群体 段广仁

 

附表8 用于领军人才培养的高水平科研和人才培养平台

序号 平台名称 平台类别 批准部门
1 宇航科学与技术 2011 协同创新中心 教育部
2 快速响应小卫星应用技术 国家地方联合工程实验室 国家发展与改革委员会
3 小卫星技术 国家地方联合工程中心 国家发展与改革委员会
4 航天工程领域研究生联合培养实践基地 全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地 全国工程专业学位研究生教育指导委员会
5 微小型航天器××× 国防重点学科实验室 国防科工委
6 应急空间飞行器技术 工业和信息化部重点实验室 工业和信息化部
7 航天工程实验教学中心 省级实验教学示范中心 黑龙江省教育厅
8 飞行器先进技术 省级重点实验室 黑龙江省科技厅
9 微小型航天器 省级工程实验室 黑龙江省发展改革委员会

 

附表9“全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地”企业导师

序号 企业导师 职务/职称 最高学位 相关主要荣誉
1 余梦伦 院士/研究员 学士 院士/全国劳模
2 杨虎军 型号副总设计师/研究员 硕士 曾获军队科技进步奖一等奖等
3 谷立祥 部副主任/研究员 博士 曾获国防科技进步奖三等奖等
4 王国辉 部副主任/研究员 博士 曾获军队科技进步奖一等奖等
5 陈海东 部副主任/研究员 博士 曾获国防科技进步二等奖等
6 林崧 型号技术副总负责人/高级工程师 硕士 曾获全国五一劳动奖章/军队科技进步奖二等奖等
7 王丹丹 领域专家/研究员 学士 部级专家/曾获国防科技进步二等奖等
8 王海洲 领域专家/研究员 硕士 集团公司学术技术带头人/曾获国防科技进步一等奖等
9 陈风雨 室主任/研究员 硕士 集团公司劳动模范/曾获国防科技进步奖三等奖等
10 容易 室副主任/研究员 博士 全国三八红旗手/曾获军队科技进步二等奖等
11 张兵 室主任/研究员 硕士 曾获军队科技进步三等奖等
12 罗军 型号技术副总负责人/研究员 硕士 曾获国防科技进步二等奖等
13 龙梁 室副主任/高级工程师 硕士 曾获军队科技进步奖三等奖等
14 张耐民 室副主任/高级工程师 硕士 曾获军队科技进步奖二等奖等
15 陈阳 领域专家/研究员 硕士 室级专家/曾获军队科技进步奖二等奖等
16 王增寿 领域专家/研究员 学士 973首席专家/部级专家/曾获国防科技进步二等奖
17 付维贤 领域专家/研究员 学士 集团公司学术技术带头人/曾获国防科技进步奖三等奖等
18 谢全根 领域专家/研究员 学士 室级专家/曾获军队科技进步奖一等奖等

 

附表10  学生团队所获主要科技创新类奖励

序号 奖励名称 奖励类别 奖励等级 获奖数量 获奖学生 获奖年度
1 第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技创新作品竞赛 国家级 一等奖 1 紫丁香 2 号团队 2015
2 中国青少年科技创新奖 国家级 一等奖 1 韦明川 2016
3 2016 中俄国际大学生小卫星创新设计大赛 国际级 一等奖 1 龚宇鹏 2016
4 第三届“飞航杯”全国未来飞行器设计大赛 国家级 特等奖 1 管清华 2016
5 第二届“飞航杯”全国未来飞行器设计大赛 国家级 一等奖 1 安博纳 2014
6 中国研究生未来飞行器创新大赛 国家级 一等奖 1 龚宇鹏 2015
7 中国研究生未来飞行器创新大赛 国家级 二等奖 2 张瑞敏郑超 2015
8 第三届亚洲“飞向未来-太空探索创新竞赛” 国际级 一等奖 1 白成超 2012
9 2013 年国际顶点设计大赛 国际级 金奖 1 康瑞鹏 2013
10 全国大学生工程训练综合能力竞赛 国家级 一等奖 1 郭鹏飞 2017
11 全国“科研类”全国航空航天类模型锦标赛 国家级 一等奖 2 丁弈秋奚瑞辰 2016
12 全国周培源大学生力学竞赛 国家级 特等奖 1 张川 2015
13 全国周培源大学生力学竞赛 国家级 一等奖 4 张智飞周晓涛郭宏达王天奇 2015
14 全国周培源大学生力学竞赛 国家级 一等奖 2 王一冲管清华 2013
15 美国大学生数学建模竞赛 国际级 一等奖 1 谢弘毅 2017
16 全国大学生数学竞赛 国家级 一等奖 1 李嘉伦 2017
17 全国大学生数学竞赛 国家级 一等奖 1 宋俊霖 2016
18 中国大学生物理学术竞赛 国家级 特等奖 1 李昱泽 2017
19 中国大学生物理学术竞赛 国家级 特等奖 1 陈佳俊 2016
20 “卓越杯”大学生物理实验竞赛 国家级 一等奖 1 张文苑 2017

 

附表11 省部级及以上相关教育教学研究立项

序号 项目名称 项目来源 负责人 立项时间
1 面向协同创新的研究生培养模式改革研究 中国学位与研究生教育学会 高栋 2013
2 航天工程领域研究生全周期联合培养模式探索研究 全国工程专业学位研究生教育重大研究课题 崔乃刚 2016
3 研究生自主学习课堂教学的研究与实践 黑龙江省学位与研究生教育教学改革研究项目 何朕 2014
4 面向应用型研究生的控制系统实践课程改进 黑龙江省学位与研究生教育教学改革研究项目 杨亚非 2011
5 以提升学生实践能力为核心的系统建模与仿真实验课程研究与实践 黑龙江省高等教育教学改革项目 李伟 2014
6 面向提高学生创新能力的自动控制元件及线路课程改革与实践 黑龙江省高等教育教学改革项目 伊国兴 2013
7 具有航天特色的多体系统动力学课程体系及教学内容研究 黑龙江省高等教育教学改革项目 田浩 2013
8 科研与实验教学相融合提升学生实践能力的研究与实践 黑龙江省高等教育教学改革项目 杨亚非 2013
9 拔尖人才培养课程教学中强化对学生学科交叉意识和科研能力培养的研究 黑龙江省高等教育教学改革项目 张桂莲 2012
10 一流学科建设与人才培养研究 黑龙江省教育科学“十三五”规划专项课题 赵远 2016

 

附表12 省部级以上相关教学成果奖

序号 获奖名称 获奖等级 获奖人 获奖年度
1 硕士研究生培养模式改革研究 黑龙江省高等教育教学成果一等奖 高栋 2011
2 理工交叉结合培养高素质高层次创新人才 黑龙江省高等教育教学成果一等奖 沈毅 2013
3 “先进控制理论与方法”系列课程建设 黑龙江省高等教育教学成果一等奖 段广仁 2013
4 航天工程领军人才培养模式的探索与实践 黑龙江省高等教育教学成果二等奖 曹喜滨 2017
5 空间科学与技术专业教学体系建设与实践 黑龙江省高等教育教学成果二等奖 郭继峰 2013

 

附表13 培养的工程领军人才代表

序号 姓名 毕业时间 领军人才简介
1 王平 2010 航天科技五院载人航天事业部研究室副主任,负责多项国家航天领域重大科研项目。
2 傅瑜 2011 北京宇航系统工程研究所型号项目主管,负责多项国家重大工程项目研制与试验。
3 韩鹏鑫 2012 航天科技集团一院研发中心主任设计师,担任多个新型飞行器的总体设计工作。
4 李萌 2013 航天五院钱学森空间技术实验室材料与机械技术研究中心副主任。
5 玉海龙 2013 中航工业成都飞机工业集团工程师,荣获“天府工匠”称号。
6 贾涛 2014 中国空气动力发展研究中心总体部研究室副主任,负责多项国家重大工程项目研制与试验。
7 蒋金龙 2015 武汉航天技术研究院总体部第四研究室主任,担任多个型号研制任务的技术负责。
8 曾占魁 2015 上海宇航系统工程研究所空间科学处处长,参与国家某宇航重大项目工作。
9 王芳 2016 航天科工三院三部研究室高级工程师,承担多个国家工程型号任务
10 韦明川 2017 哈尔滨工业大学卫星技术研究所技术骨干,中国最年轻的卫星总设计师,担任“紫丁香一号”、“紫丁香二号”卫星的总体设计、研制工作。

 

附表14 来校调研本成果的国内外单位

序号 来校调研本成果的单位名称
1 俄罗斯鲍曼莫斯科国立技术大学
2 俄罗斯莫斯科航空学院(国家研究型大学)
3 俄罗斯阿穆尔国立大学
4 俄罗斯萨马拉国家研究型大学
5 俄罗斯乌拉尔联邦大学
6 加拿大多伦多大学
7 加拿大约克大学
8 英国萨瑞大学
9 清华大学
10 北京航空航天大学
11 南京航空航天大学
12 西北工业大学
13 哈尔滨工程大学
15 北京理工大学
16 上海交通大学
17 中国空间技术研究院神舟学院
18 国防科技大学
19 火箭军工程大学
20 四川大学
21 上海科技大学
22 西安电子科技大学
23 中科院空间中心
24 吉林大学
25 南京科技大学
26 中国电子科技大学
27 东方红卫星技术公司
28 上海宇航系统工程研究所
29 上海航天控制技术研究所
30 上海空间推进技术研究所
31 北京宇航系统工程研究所

 

附表15 签订合作协议的国内外科研生产单位和高校

序号 签订合作协议的单位名称 签订时间
1 中国航天科技集团公司 2011
2 中国航天科工集团公司 2011
3 中国空间技术研究院 2013
4 中国运载火箭技术研究院 2013
5 上海航天技术研究院 2012
6 中国空气动力发展研究中心 2017
7 中国飞航技术研究院 2014
8 中国航天科工防御技术研究院 2014
9 中国航空弹药研究院 2016
10 北京宇航系统工程研究所 2015
11 北京机电工程研究所 2015
12 北京电子工程总体研究所 2015
13 航天五院载人航天事业部 2017
15 航天一院第 702 研究所 2016
16 欧盟 QB50 技术委员会 2013
17 中俄工科大学联盟 2013
18 俄罗斯鲍曼国立技术大学 2014
19 俄罗斯萨马拉航空航天大学 2014
20 英国萨瑞大学 2012
21 荷兰代尔夫特大学 2017
22 加拿大多伦多大学 2015
23 加拿大约克大学 2013
24 德国慕尼黑工业大学 2013
25 瑞士联邦理工学院 2015

 

附表16 与国内外大学和学术组织开展的联合试验与合作研究项目

序号 联合试验与合作研究项目名称 合作单位 合作时间
1 紫丁香一号卫星研制 冯卡门流体动力研究所(比利时)、伦敦大学学院(英国)等 2012.3 至 2017.5
2 阿斯图纳卫星研制 莫斯科鲍曼国立技术大学、莫斯科航空学院(俄罗斯)等 2014.5 月至今
3 紫丁香二号卫星入轨段测控 新加坡国立大学(新加坡) 2015.9 至 2015.11
4 PWSat3 方案论证 华沙理工大学(波兰) 2017.4 至 2017.10
5 紫丁香一号卫星科学数据分析 伦敦大学学院(英国) 2017.5 至 2017.8
6 紫丁香一号卫星联合遥测接收 荷兰射电天文研究所(荷兰) 2017.11
7 绕月卫星联合遥测接收 荷兰射电天文研究所(荷兰) 2017.11 至今
8 紫丁香二号卫星 VLBI 试验 马德里自由大学(西班牙) 2017.2 至 2017.3
9 绕月卫星入轨段测控 智利大学(智利) 2017.4 至今
10 绕月卫星 VLBI 试验 和歌山大学(日本)、中科院国家天文台等 2017.4 至今
11 月面反射信号通信试验 瑞士无线电爱好者组织(瑞士) 2016.3 至今

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