2022年04月27日 星期三
为“科学普及”提供实践方向
杨 超

    我国正处于由航空航天大国向航空航天强国发展的过程中。一个国家航空航天的整体水平体现在5个方面:军用空天力量、民用空天力量、航空航天工业、航空航天高等教育、航空航天科普。5个方面必须相互关联、相互支撑,才能健康持久发展。其中,航空航天科普面向社会大众和中小学生,目前与一些欧美国家差距较大,这个“短板”会影响我国航空航天事业的可持续、高质量发展,必须引起高度重视并采取措施。要想普及并发展航空航天教育,首先应该明确航空航天分类的基础知识以及我国航空航天事业的发展和巨大成就。

    航空航天飞行器主要分为航空器、航天器、火箭与导弹3类。航空器是指在大气中活动的飞行器,主要受空气动力学原理支配,如飞机、旋翼机、气球、飞艇等;航天器是指在大气层以外活动的飞行器,主要受轨道动力学支配,如卫星、飞船、空间站、星际探测器等;火箭与导弹带有火箭发动机,可以在大气层内外活动——火箭可以运送航天器进入大气层,导弹是一种可以制导、带有战斗部的武器。

    我国古代就有航空航天的发展雏形,比如风筝、火药火箭、孔明灯、走马灯、竹蜻蜓等;1909年,“中国航空之父”冯如设计、制造、试飞了中国第一架飞机。然而,直到新中国成立之前,中国空军和民航主要都在购买国外的飞机,除了少量的维修工厂和部分高校的航空院系外,还没有形成完备的航空工业、航空教育体系,也没有航天事业的发展意识,航空航天整体处于非常落后的状态。

    与许多欧美国家的发展途径不同,我国是先有空军,后有航空工业,再有航空高等教育,很长一段时间处于学习和追赶阶段。新中国成立至今,中国航空航天人奋力追赶的步伐从未停息:航空领域历经维修、仿制、自主研制、完全自主研制几个阶段,国产歼20、运20、直20以及各类无人机横空出世,基本形成了完整的航空工业体系;航天领域经过“两弹一星”、载人航天、探月工程、火星探索等里程碑阶段,形成了完整的航天工业体系,达到了世界先进水平。我国的航空航天事业发展速度之快、技术水平之高、取得成就之大,为维护国家主权和领土完整、保护人民发展成果、维护世界和平提供了有力保障和重要支撑。

    虽然航空航天科技发展迅速,但是目前我国的航空航天教育仍然缺乏社会层面的共识和互动,造成航空航天原始创新方面动力不足、意识淡漠等问题,甚至会影响未来航空航天事业的高质量发展。创新意识和创新能力需要从小培养,在中小学开展航空航天教育至关重要。

    航空航天是大量基础科学(包括数学、物理、化学、生物等)与工程技术(包括自动化、机械工程、计算机、人工智能等)的综合交叉,所以开展航空航天课程可以促使学生探索多学科、多领域的知识。当然,课程必须兼顾知识学习和动手实践,一方面让学生了解航空航天的历史、学习与航空航天相关的各种知识,另一方面培养学生的动手能力,引导学生将所学知识转化为实际应用和解决问题的能力。

    具体的课程可以从制作初级航空航天模型开始。许多学生觉得航模、纸飞机、水火箭等航空航天初级模型充满神秘,这些模型的科学原理比较简单,容易让学生获得成就感,不断循环“好奇—探索—成功—收获—再探索”的过程。制作航空航天模型的评价标准是“飞行性能”,这需要学生动脑、动手进行实践。初始阶段不需要数学计算和复杂的科学原理分析,学生在教师的指导下很容易就能掌握“飞行”的基本规律,取得“飞起来”的成功喜悦;但是要想“飞得快、飞得久、飞得远、飞得高”,教师还要引导学生深入探索相关学科的知识,从而帮助学生养成科学严谨的学习态度。

    习近平总书记指出:“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。”在中小学广泛开展航空航天课程,正是为“科学普及”提供了崭新思路和实践方向。

    (作者系北京航空航天大学航空科学与工程学院教授)

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