从莱斯特的工程课堂与实验训练,到剑桥的计算流体力学与人工智能前沿课程,北京大学师生在跨校学习中贯通知识、实践与思考,以学术交流拓展视野、启迪未来。
2026年7月27日至8月9日,北京大学师生赴英国参加“莱斯特—剑桥航空航天工程与人工智能暑期课程项目”。围绕航空航天工程与人工智能前沿,项目统筹专题课程、实验训练、学术交流与成果展示,引导同学们在不同高校的教学环境中理解专业问题、体验研究方法、拓展学术视野。
这段学习经历由莱斯特与剑桥两个彼此衔接的篇章构成。在莱斯特,同学们从飞行器、材料、流动与能量等基本问题出发,在课堂讲授、实验测量和数值仿真之间建立联系;在剑桥,课程进一步延伸至计算流体力学、生成式人工智能与大学学术传统,推动大家从“怎样解决一个工程问题”继续追问“怎样提出值得研究的问题”。不同学校的教师、助教与项目教师共同参与教学支持,使跨校课程不只是空间上的转换,更成为知识层次与学习方式的连续进阶。
项目成果展示后师生合影
莱斯特之行——在实践中读懂工程
在工程现场建立问题意识
抵达莱斯特后,项目首先将同学们带入航空航天工程的真实语境。飞行体验、专题课程、实验操作与工程团队交流并非彼此分离的活动,而是围绕同一个目标展开:让抽象原理能够被观察、被测量,也能够在具体系统中得到检验。
在莱斯特郡飞行俱乐部,同学们从小型飞机的操纵系统、飞行前检查、气象判断和航路规划学起,并在专业飞行员指导下完成飞行体验。驾驶舱里的仪表、起飞前逐项确认的程序,以及飞机对操纵输入的即时响应,使后续课堂中的升力、阻力、稳定性与安全规范不再只是纸面概念。真实系统带来的直观认识,也为理解更复杂的工程分析奠定了基础。
项目师生在莱斯特郡飞行俱乐部与飞机合影
一堂课,打开一组相互关联的工程问题
莱斯特大学的课程以航空航天系统为中心,从多个学科维度展开。Aldo Rona教授结合英国航空航天技术的发展脉络,引导同学们认识工程进步背后的科学问题与社会需求;在空气动力学课程中,他从三维机翼向二维翼型模型的转化讲起,逐步解释升力形成、库塔条件与库塔—茹科夫斯基定理,并提醒大家审慎辨析过度简化的解释。与其记住一个现成结论,更重要的是理解模型建立的条件、适用的边界,以及证据如何支持判断。
Aldo Rona教授讲授航空航天专题课程
围绕飞行器的材料与能量问题,课程继续向工程系统内部深入。Adam Joesbury教授从纤维、基体和铺层方式切入,介绍复合材料的制造过程、服役性能、寿命评估及全生命周期问题;Audrius Bagdanavicius教授则从热力学基本关系出发,引入能量、㶲、不可逆性与有效功等概念,帮助同学们理解工程系统中的“能量有多少”与“能量能够被利用到什么程度”并不是同一个问题。
材料、结构、流动和能量由此不再是分散的知识模块。每一位教师从不同入口提出问题,共同勾勒出航空航天工程的系统图景:飞行器性能既取决于气动外形,也受材料选择、制造能力和能源利用效率制约;工程方案的价值,不只体现在理论上能否成立,还要经受实验、计算与实际运行的共同检验。
从“看见现象”到“用数据说明现象”
在电子实验室,同学们依照电路图完成元件识别、焊接、装配、通电测试与故障排查。一枚电子骰子的成型过程看似微小,却完整包含了工程实践中的规范操作、分工协作和迭代修正。实验指导教师和技术人员穿行于各操作台之间,在关键步骤给予提示,也把安全、精度和可复现性落实到每一次操作中。
同学们在电子实验室完成焊接与装配
翼型压力分布实验进一步把课堂中的流体力学概念转化为可以读取和比较的数据。同学们改变翼型迎角,逐一记录各测压点读数,计算并绘制压力系数分布。当图线开始呈现规律,升力不再只是公式中的符号,而成为沿翼型表面分布的一组真实压力差。
同学们逐管读取并记录翼型实验数据
在Essam Abo-Serie教授的课程指导下,同学们随后使用STAR-CCM+开展翼型绕流数值模拟。从几何与计算域设置,到网格划分、边界条件、求解和结果后处理,大家尝试用计算方法复现实验现象,并把仿真结果与测量数据相互印证。实验与计算之间出现偏差时,新的问题也随之产生:模型作了哪些假设?网格是否足够细致?边界条件是否接近真实环境?误差来自测量、计算,还是二者共同作用?
同学们开展翼型绕流数值仿真
从现象观察到数据记录,从理论解释到数值验证,莱斯特的学习由此形成一个完整闭环。Formula Student赛车团队的交流又把这一闭环带入更综合的工程情境:一辆赛车的性能来自空气动力学、结构设计、动力系统、制造工艺和团队管理的共同作用。站在学生方程式赛车旁,同学们看到的不只是一个竞赛作品,更是多学科知识经过协同设计后形成的工程成果。
项目师生与莱斯特大学Formula Student赛车团队合影
教学之外,还有贯穿全过程的学术支持
跨语言、跨文化的课程环境,对学生的适应能力提出了新的要求。莱斯特学习期间,课程助教Mickey、Zygis和Ali承担了课堂衔接、实验辅导与日常沟通等工作。他们熟悉课程要求,也理解学生初入陌生教学环境时可能遇到的问题:实验操作出现困难时及时示范,英语表达尚未完全展开时耐心倾听,讨论停顿时用问题引导大家继续思考。
教师的专业讲授与助教的细致支持共同构成了课程体验。严谨并不意味着距离,鼓励也不等于降低标准。正是在一次次具体的答疑、反馈和协作中,同学们逐渐敢于开口、主动追问,并从完成任务走向理解方法。莱斯特篇章留下的,不只有实验结果和课程笔记,也有面对陌生问题时先观察、再求证、不断修正的工程习惯。
剑桥之行——在对话中走向前沿
从工程方法走向前沿思考
如果说莱斯特的关键词是“做中学”,那么剑桥的课程则把已有经验带向更深入的理论与前沿讨论。
剑桥学习伊始,袁博平教授围绕剑桥大学的学院制、学术传统与人才培养作专题讲座。比历史沿革本身更值得关注的,是这些传统如何塑造学习方式:讨论为何重要,导师制如何支持个性化成长,学术共同体为何重视好奇心、独立思考与论证过程。袁教授谈及人才选拔时对“学术潜力”的关注,也让同学们意识到,优秀的学习者不仅要掌握已有知识,还要能够提出问题、解释思路,并对未知保持持续兴趣。
袁博平教授介绍剑桥大学学术传统
古老建筑、学院庭院和延续数百年的制度,在这里不只是参访所见的文化景观,更构成一种具体的学术环境。文化体验因此被重新放回学习主线:它所提供的不是与专业课程平行的“另一段行程”,而是对大学如何组织知识、培育学者、延续共同体精神的一次近距离观察。
从一次翼型仿真,走进计算流体力学前沿
Paul Tucker教授的计算流体力学课程,把同学们熟悉的翼型问题带入更复杂的湍流世界。课程围绕雷诺平均方法、大涡模拟和直接数值模拟等不同路径展开,介绍各类方法的基本思想、计算代价与适用范围,并进一步讨论雷诺应力封闭、模型选择和设计优化等问题。
Paul Tucker教授讲授计算流体力学课程
此前在莱斯特完成的STAR-CCM+练习,在此获得了更深一层的解释。软件界面背后,是控制方程、离散方法、湍流模型和计算资源之间的连续选择;一幅看似清晰的流场云图,也需要经过物理判断与误差分析才能成为可信的研究证据。由实验台到计算机房,再到剑桥的前沿课堂,同一个空气动力学问题在不同教学场景中层层推进,体现了跨校课程设计的真正价值:不是简单增加知识点,而是让已有经验不断被重新理解。
同学们与Paul Tucker教授课后合影
当人工智能进入课堂:能力、边界与责任
航空航天工程之外,人工智能为项目打开了另一条前沿路径。David Stillwell围绕生成式人工智能的现实应用与发展趋势展开讲授,从内容生成、创意工具和决策支持等场景出发,引导同学们观察技术能力快速扩展的同时,也关注模型幻觉、信息判断、数据使用和伦理责任等问题。
David Stillwell讲授生成式人工智能专题课程
课堂讨论没有停留在“人工智能能够做什么”,而是进一步转向“人应当怎样与人工智能协作”。当工具可以快速给出答案,提出好问题、核验证据、识别偏差和承担判断责任反而更加重要。这样的讨论与工程课程中反复强调的模型边界形成呼应:无论是流体仿真还是生成式人工智能,技术工具都不能替代对假设、证据和后果的审慎思考。
在交流与陪伴中,理解大学与学术共同体
剑桥篇章中,Desmond助教承担课程协助和学习支持,主动记住同学们的姓名与问题,在讨论、参访和成果准备中提供及时帮助。他的耐心回应,使同学们更快适应新的课堂节奏,也让学术交流从讲台延伸到课后。项目教师王老师持续关注同学们的学习进展,在课程衔接、学术交流与成果准备中给予指导;田波老师结合专业背景,对高校发展、赛车设计与发动机等内容进行讲解,将沿途所见不断转化为可以继续追问的专业话题;徐老师与Vivian老师则在行前准备、课程协调和日常沟通中给予细致支持,为同学们专注学习提供保障。
项目还安排师生赴伦敦大学学院开展学术交流,并与北京大学校友就海外学习、科研选择和个人发展进行座谈。不同学习路径的真实分享,让“未来”从一个笼统的词变得更加具体:如何认识自己的兴趣,怎样面对研究中的不确定性,如何在新的学术环境中保持主动。高校文化的熏陶,最终并不只来自校园风景,更来自教师、助教、校友与学生之间围绕知识和成长展开的持续对话。
项目师生在伦敦大学学院开展学术交流
成果汇聚——在表达与交流中再启新程
项目结业前,各小组围绕课程学习、实验记录和交流思考梳理材料,自主确定主题、组织论据并反复完善展示。课堂中学到的概念、实验中获得的数据和参访中形成的问题,在团队讨论中被重新连接。如何用有限时间说明核心观点,怎样让图表真正支持结论,如何回应现场提问,成为最后一项综合训练。
各小组进行项目成果展示
各小组进行项目成果展示
各小组进行项目成果展示
各小组进行项目成果展示
8月8日,项目成果展示与结业活动在剑桥大学工程系举行。各小组依次汇报,在问答与反馈中检验理解、修正表达。证书记录了十四天的学习历程,而比证书更长久的成果,是同学们对研究方法的初步体认:知识需要在实践中接受检验,结论需要由证据支撑,个人想法需要在交流中变得清晰,团队合作则让不同专长汇聚为共同成果。
在总结与告别中凝聚共同收获
成果展示与结业活动后,项目师生在学院高桌晚宴中围坐交流。同学们领取结业证书,回望课堂上的追问、实验中的协作和成果汇报前的反复打磨,也分享对未来学习与研究的期待。庄重而从容的仪式,为十四天的共同学习留下一次集体回望,也让“告别”成为继续出发的起点。从莱斯特到剑桥,项目完成的不是两个彼此割裂的学习单元,而是一条由工程基础通向学术前沿、由实验操作通向理论思考、由知识输入通向成果表达的连续路径。莱斯特大学教师以系统课程和实践平台帮助同学们建立工程问题意识,剑桥大学教师以专业前沿和开放讨论拓展研究视野;助教与项目教师的全程支持,又让不同课堂、不同学校和不同文化环境之间形成稳定衔接。
这种跨校学习的意义,正在于不同高校的学术优势能够围绕共同育人目标彼此补充。项目通过课程资源的衔接、教师团队的参与和学习成果的共同检验,为国际化、跨学科、实践型人才培养提供了生动实践,也让同学们在真实的学术共同体中感受合作、求证与创造的力量。
十四天终有终点,课堂中被唤起的好奇心却会继续生长。一次实验带来的追问、一场讲座打开的方向、一位教师给予的启发,都可能成为通往未来研究的起点。愿同学们把在莱斯特形成的工程习惯、在剑桥拓展的学术想象带回日常学习,在持续探索中夯实基础,在开放合作中面向前沿,让梦想的种子在求知与实践中扎根、生长。