如何打破大学教室的物理边界？如何让枯燥的工程公式“活”起来？如何引导青年学子将个人学术追求与国家重大工程深度融合？

这个盛夏，中国科学技术大学（以下简称中国科大）工程科学学院用一门开设在戈壁滩上的实景课程，给出了生动的答案。

7月23日，中国科大副教授龙林爽与同事带领25名大二、大三本科生从合肥出发，跨越2000多公里，抵达酒泉卫星发射中心，开启了为期6天的沉浸式现场教学。

师生们在神舟系列飞船的发射塔架下合影。中国科大供图

书本上的公式“活”起来了

7月24日清晨，距离发射塔架数公里远的观测处，陈新元与同学们屏息等待。“5、4、3、2、1，点火！”橘红色的火焰从“力箭一号”遥十五运载火箭底部喷薄而出，火箭拔地而起，直冲苍穹。

“轰鸣声没有让脚下的大地震动，却让我的耳朵和心脏一起震了起来。”陈新元说，那一刻，课本上原本冷冰冰的热力循环、燃烧与能量转化公式在眼前真实运作起来，化为磅礴的动力将火箭送上了云霄。

陈新元回忆，当时大家都在欢呼，还唱起了红歌。十几秒后，火箭消失在视野中，轰鸣声也逐渐消退。

“我们在学习《工程热力学》时，有一个气体膨胀做功的公式，以前虽然能背下来，但总觉得抽象。可当火箭喷着火焰升空的那一刻，公式突然就有了画面感。”学生林正阅说，那种“视觉和理论相互印证”的感觉，是坐在教室里上课永远体会不到的。

刚结束大三课程、大四在读的姜新成补充道：“在课堂学习时，《工程热力学》和《传热学》往往以控制体、能量守恒、导热、辐射等抽象概念呈现。但当这些理论与火箭发射任务紧密结合后，‘热’不再只是一个物理量，而直接关系到发动机能否稳定工作、电子设备能否保持正常工作温度，以及发射任务能否圆满成功。”

发射现场也彻底激活了学生的好奇心，提问一个接一个。

“火箭发射时掉落的碎片是什么？”“塔架导流槽如何防御火箭尾焰的高温剧烈炙烤？”“发射准备阶段如何精准维持液态燃料的温度与压力状态？”面对学生们的追问，龙林爽在现场一一深入解答背后的知识点。

发射“东方红一号”的塔架旧址。中国科大供图

读懂热物理的工程分量

观看火箭发射仅是此次课程中的精彩一环。在发射中心的支持与精心组织下，学生们先后走访了东风烈士陵园、历史展览馆、“东方红一号”发射旧址、指挥控制中心、航天员生活区“问天阁”、蔬菜种植基地……

站在“东方红一号”发射旧址前，陈新元了解到一件让他倍感自豪的往事：1970年发射的中国首颗人造地球卫星“东方红一号”，其关键热控涂层正是由他所在的热科学和能源工程系第二任系主任葛新石先生当年亲自主持研制。

“做出这层涂层的人，竟然就是我们曾经的系主任！”前辈学者的卓越贡献，让陈新元深受触动。

陈新元感叹，参观过程中讲解员反复提到“两弹一星精神”、“载人航天精神”与“东风精神”。“表述虽有不同，但我认为内核高度一致：就是在戈壁深处，把每一件看似不起眼的事做到极致。而工程热物理不仅是复杂的公式，更是守护航天员安全、捍卫国家科技自主权的坚固盾牌。”

令同学们惊喜的是，酒泉卫星发射中心的专家也带来了精彩的现场授课。一方面，专家系统梳理了商业航天的发展现状，全面解构了商业火箭的燃料类型、发动机动力循环类型以及火箭发射与回收模式中的热力学循环、传热与气体动力学知识；另一方面，课程紧密结合“力箭一号”遥十五运载火箭与“神舟二十二号”应急发射真实案例，深度剖析火箭发动机高温热防护、卫星热控、空间站微重力热力学分析及应急加注推进剂热管理等硬核课题。

龙林爽介绍，“专家带来的都是第一手数据和一线实战经验，授课效果比单纯讲授书本更好，让学生切身感受到工程热物理理论在支撑商业火箭高密度发射与保障大国重器安全中的核心力量。”

“酒泉之行让我更加理解基础理论学习的深远意义。真正支撑航天工程可靠运行的，并不是某一次灵感，而是一代代科研人员对基本规律的深刻理解、对工程数据的敬畏尊重以及对每一个细节的反复验证。”姜新成说，未来无论是否直接从事航天研究，都希望自己保持这种系统思维和严谨态度，在理论分析与工程需求之间建立桥梁，逐渐形成解决复杂工程问题的能力。

“师生们在中国第一卫星发射场旧址合影”。中国科大供图

找到“用武之地”

在此次课程之前，热科学与能源工程系已有组织学生赴酒泉观看火箭发射的传统。

“2024年神舟十九号发射任务期间，在我们实验室纪晓光老师的对接协调下，4名学生有幸前往现场观摩。此后，又有更多学生前往现场观看神舟系列发射。”龙林爽说，研学效果很好，但由于神舟发射多在学期中，学生匆匆看一眼就需返程。

龙林爽与同事们商量后决定，利用夏季学期将短期研学升级为标准化、学分制的正式教学课程，把单纯的“看热闹”转化为深度“看门道”。

从课程构思到申报获批，前后历时一年多。纪晓光先行对接酒泉卫星发射中心，获得了对方在教学场地与食宿保障上的全力支持；龙林爽同步提交开课材料，经系内讨论、学院审批与学校教学委员会审核，2026年4月，《航空航天热物理基础与应用》拿到课程编号，标志着这门包含20理论学时、40实践学时的2学分专业选修课正式具备开课条件。

首轮课程原计划招收10人，开放选课后学生们反响热烈，最终扩容到25名学生。

在教学体系中，这门课被精确定位为发挥衔接作用的“桥梁”课程。龙林爽解释道，中国科大学生大一主要学习通修课程，大二开始接触《工程热力学》等专业基础课程，大三深入学习《传热学》《流体力学》等专业核心课程。在专业学习初期，不少同学对学科的实际工程应用场景并不十分清晰。

而这门暑期课程恰好卡在专业基础课程与专业核心课程衔接的关键节点，帮助学生提前了解学科在国家重大工程中的落地场景，实现“先见应用、再学理论”，为后续深度学习找准方向。

长期在一线主讲《传热学》的龙林爽表示，自己也在这场实景教学中收获颇丰。“以往备课时最头疼的就是寻找工程典型案例，让同学们理解公式究竟能解决哪些现实问题。但在酒泉卫星发射中心，到处都是鲜活、硬核的工程实例，这为后续教学积累了丰富的实战素材。”

在龙林爽看来，新工科教育的实质正是从国家重大需求出发，帮助学生找到“用武之地”，引导他们关注工程应用需求，有意识地规划未来发展方向；同时让学生认识到航空航天任务的极端复杂性，理解单一学科无法解决所有难题，从而学会主动开展跨学科交叉。

近年来，工程科学学院热科学和能源工程系紧扣国家在能源动力与国防尖端领域的重大战略需求，不断加大拔尖创新人才培养力度。全系积极参与“未来能源学院”建设，新建“新能源科学与工程”专业，开设强基计划专业“能源与动力工程”，并创设了《航空航天热物理基础与应用》等特色“桥梁”课程，构建起涵盖传统能源、新能源与国防前沿的多元化人才培养体系。

“在这一夏季学期特色课程基础上，我们计划与中国酒泉卫星发射中心建立联合实践基地，开展更深层次的教学和科研合作。”龙林爽表示。

从空间场域的突破，到教学内容的解构，再到思政价值的升华，中国科大用这场戈壁深处的教学实践，为新工科背景下专业课程建设探索出一条新路径。