高校科技活动的创新意识内涵分析

刘战合 田秋丽 王菁

摘要：为分析高校科技活动的创新意识的内涵，以水上无人机研究为例，探讨高校科技活动的特点和创新意识的内涵，并提出创新意识综合性和实践性的内涵。结合科技活动实例，从学科综合角度分析创新意识综合性、实践性开展的有效性和必要性。实践表明，高校科技活动对培养学生的创新意识有积极的意义，对学生后续学习与长久的发展也有重要的影响。

关键词：创新意识;科技活动;无人机;科研

在当前国际国内新形势下，尤其是“互联网+”环境的影响下，创新、创业的思想潮流已基本形成。对高校学生来说，科研是再学习、再提升的能动力，也是实现自己人生价值的重要方式。笔者以某型水上无人机研究为切人点，研究和讨论学生创新意识的内涵。

一、科技活动的特点

高校科技活动包含从事科研的所有相关事项，如科研项目、创新活动、科技竞赛、科技发明、科研方法等。在本科生培养阶段，高校主要以课程学习为主，以科技活动为辅，重在形成学生系统化的知识储备，使学生具备初步的科学技能、学习能力、科研能力等。在硕士研究生培养阶段，高校主要是进一步完善基础科学知识并提高知识层次和梯度，在学生形成必需的基础学习能力后，基于导师制，以科研为导向，重在培养硕士研究生从事科研的能力，并使其形成科研素养和科研习惯。在博士研究生培养阶段，重点在于博士研究生的科研实践和技能锻炼，大多数情况下以科技活动为载体，以学术方向或科研项目为主体，锻炼博士研究生从事科研的学术思想和科学思维，更多表现为创新性。

本科阶段的科技活动主要特征为方向单一、方法简单、内容基础等，主体思想是在学生力所能及的前提下以主流科技竞赛为目标，以学校创新实验室、基础教学实验室、科技孵化实验室等为依托，形成有效的科研方向。对大多数本科院校来说，本科阶段的科技活动及其创新意识具有以下几个特点：一是参与成员流动性较大;二是学生参与科研的时间较为零散;三是大多数本科生参与的科研活动主要依托科技竞赛，以学术研究、科技发明为主的较少;四是支持力度较弱，较难形成强有力的科研平台和经费支撑。

二、创新意识的综合性

郑州航空工业管理学院具有典型的本科类院校特点，主要任务是课程教学，对学生科研敏锐性及科研素养的培养缺失较大。科研创新具有典型的综合性，即科学研究并非单一的学科或少数几个学科的简单相加，而是多个学科的相互融入、相互配合。

以水上无人机研究为例，可视为舰船和无人机研究的综合体，以无人机设计研究为主，以舰船设计研究为辅，根据需求可分为军用和民用，每种应用方向的设计思想和工艺路线有所区别。军用水上无人机更强调航程、作战性能、飞行性能、起降条件等。民用水上无人机则主要用于水面搜救、海岸河岸巡逻、灭火、物流运输等，更强调应用性，对起降条件、机动性能等要求稍弱。

由于军用和民用需求的不同，水上无人机的设计思路也不相同，但无论军用或民用，从设计方法和逻辑上讲存在统一性。就设计方法来看，水上无人机设计主要考虑以下学科的综合性。

（一）水面起降性能

水上飞机起飞降落时，是一个综合的力学和控制问题。力学表现为水气二者的耦合，即水动力（水动力学）和气动力（空气动力学）耦合。水动力设计研究包含如何设计水上无人机的人水机身或浮桶的外形、结构等，以减小水面起飞降落阻力，并承受足够的结构强度。水面运动特征必然伴随水面以上的空气动力学性能的影响，由于部分机身和机翼处于空气介质中，力学行为方式将产生较大的变化，由原来单一的全部处于空气介质中的情况演变为部分处于空气介质中的情况。同时，水上无人机水面滑行过程是动态的，可分为三部分：一是完全处于空气介质中，表现为空气动力学特性;二是同时具有空气和水介质，表现为气动一水动耦合特性;三是完全处于水介质中，表现为水动力学特性。

（二）飞行性能

鉴于实现水上起降需求，水上无人机与常规布局无人机的最大区别是如何考虑水面起降过程的飞机总体设计，同时降低水面滑行时水介质阻力和空气介质阻力，并满足起降升力性能。从飞行性能角度考虑，巡航和机动状态下，要求无人机能够实现高升力、低阻力，满足结构性能，具有一定的装载能力。巡航时飞行性能可参考常规飞行器气动外形设计方法，考虑到水面起降性能，需要根据设计方案对机身或机翼浮桶进行水面适应性设计。机身下端采用多级断阶减阻技术或浮桶减阻技术提高水面起降性能，同时需考虑巡航状态的升力阻力行为，两方面需求往往相互制约，要结合飞行器气动外形、机翼机身结构等的综合设计提高飞行性能。

（三）滑行、飞行的综合控制技术

从水面起降性能和飞行性能来看，其控制模式将综合水面滑行和飞行性能控制。飞行性能控制采用副翼、方向舵、升降舵等常规手段进行控制。考虑到飞行器外形的变化，要对舵面和副翼进行优化以提高控制性能。对水面滑行控制方式，可考虑在飞行控制的方式基础上对方向舵进行延伸优化，实现水面方向控制性，并结合机身的多级断阶技术、机翼两段附加航向稳定性控制器等方式，提高水面滑行稳定性。

除以上综合特点外，装载设计、数据链路设计、功能应用实现等均体现了学科综合性。综上所述，从学科角度来说，可以将水上无人机设计简单地分为：飞行器总体设计、空气动力学、水动力学、飞行控制、飞机结构设计、数据链、材料设计、飞行器制造工艺等学科的综合，甚至包含飞行试验、材料修复等学科的综合。因此，创新意识主要表现为各种学科的综合性，需要在一定的学科基础知识、专业知识综合前提下，对现有学科、应用方向进行综合分析，从而有效实现其科研或科技活动的创新性。

三、创新意识的实践性

科技活动的重要特点之一就是实践性，作为各学科综合性的表现，需根据各科研活动实际情况，将创新点或创新概念通过实际产品、样品或试验方式来验证其正确性、可行性，这称为创新意识的实践性。以水上无人机研究为例，可通过团队组建、方案设计及优化、学科综合突破等过程，最终实现水上无人机的创新设计。图1为水上无人机陆上和水上试飞状态。

通过前期详细调研，项目以水上搜救和水質探测为主要任务，创新性采用了后推动力、连翼式机翼方式，首次将连翼式结构应用于水上飞机，在郑州上街机场和大型湖面进行了试飞，验证了该型水上无人机优秀的水面起降能力及良好的飞行性能和操纵性能。后续结合该型无人机，针对物流应用，创新性开发了改进型水上运输无人机。郑州上街机场试飞情况如图20

科技活动的创新性实施，形成并锻炼了研究团队成员之间的科研意识和团队科技协同合作能力，这也是对学科综合性的一次完整性锤炼和提升，对后续科技活动和学生学习具有积极的意义。

参考文献：

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