淺談《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程教學(xué)方法改革

淺談《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程教學(xué)方法改革

薛倩

(西安航空學(xué)院 航空工程系，陜西 西安 710077)

摘要：結(jié)合《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)其涉及多門學(xué)科，并且實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程特點(diǎn)，闡述了如何運(yùn)用分類模塊式教學(xué)法、研究討論式教學(xué)法、模擬式現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法和作業(yè)自由化教學(xué)法等多種方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的濃厚興趣，從而提高課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理；教學(xué)方法；教學(xué)改革；創(chuàng)新

收稿日期：2014-12-04

作者簡(jiǎn)介：薛倩 (1986-)，女， 陜西韓城人，助教，從事飛發(fā)一體化研究。

中圖分類號(hào)：V231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2014-12-17

基金項(xiàng)目：天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)課題

0引言

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》是航空工程技術(shù)人才必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程。這門課程主要講述渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件的工作原理和各部件的匹配工作與發(fā)動(dòng)機(jī)特性，以及渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理與參數(shù)﹑調(diào)節(jié)和特性。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生可以掌握燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本知識(shí)，其中包括了解航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)各主要部件的工作原理，掌握各發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的匹配工作和發(fā)動(dòng)機(jī)特性，從而為其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和今后的機(jī)務(wù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

然而，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的種類呈多樣化，每一類結(jié)構(gòu)又都復(fù)雜抽象，原理中公式更是繁多，僅僅靠書本上的文字描述和圖片展示，學(xué)生很難想象和理解它的結(jié)構(gòu)和工作原理。從該課程歷年的教學(xué)效果來(lái)看，很大一部分學(xué)生反映該課程學(xué)習(xí)起來(lái)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且考試通過(guò)率較低。由于對(duì)本門課程核心內(nèi)容掌握的不足，影響了學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。因此，如何利用課程教學(xué)環(huán)節(jié)，改革教學(xué)方法，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，都是本文將作探討的內(nèi)容[2-5]。

1分析課程定位，創(chuàng)建模塊式大綱

明確教學(xué)目的是教學(xué)成功的基礎(chǔ)，在每一門課程的開始，教師都會(huì)介紹本門課程所研究的基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生對(duì)課程有一個(gè)宏觀概念，為后續(xù)學(xué)習(xí)確立一個(gè)方向，從而沿著這個(gè)方向進(jìn)行深入的探索。《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程也不例外，但它又具有自己的特殊性?！逗娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)原理》是一門具有基礎(chǔ)理論性、工程實(shí)踐性、多課交叉性和時(shí)代遷移性等特點(diǎn)的學(xué)科，因此在進(jìn)行課程前，必須認(rèn)真研究教材，準(zhǔn)確把握課程定位，分析課程重點(diǎn)難點(diǎn)，制定出符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方法及教學(xué)形式。

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程既需要理解組成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)主要部件的基本原理和工作性質(zhì)，又帶有綜合應(yīng)用的特點(diǎn)，需要學(xué)習(xí)各種不同類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能和工作原理，在整門課程中貫穿著整體-部件-整體的主線。由航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能指標(biāo)作指引，從工作原理出發(fā)，要求細(xì)化到每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性；又由各個(gè)部件的共同工作特性曲線作標(biāo)準(zhǔn)，從工作特性開始，要求實(shí)現(xiàn)整機(jī)性能分析的過(guò)程工作體系，具體的知識(shí)構(gòu)架如圖1所示。這就是說(shuō)，在編寫大綱時(shí)，需要在具備整體性能的前提下將五大部件模塊化，運(yùn)用分步-總結(jié)-分步的教學(xué)方法，使學(xué)生先理解每個(gè)模塊的性質(zhì)和特點(diǎn)；然后將這些性質(zhì)和特點(diǎn)匯合在一起，選擇出最佳的工作特性，最后提煉出每個(gè)模塊的最佳工作特性，實(shí)現(xiàn)邏輯教學(xué)的成功[6-8]。

圖1航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理知識(shí)構(gòu)架

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》也是一門涉及多門基礎(chǔ)學(xué)科的課程，比如，一個(gè)簡(jiǎn)單的渦輪特性研究就需要?dú)怏w動(dòng)力學(xué)、工程熱力學(xué)、葉片機(jī)原理、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)和有限元分析等多門學(xué)科的支持。因此，要推導(dǎo)一個(gè)簡(jiǎn)單的公式往往十分考驗(yàn)學(xué)生的前期基礎(chǔ)課掌握情況。為了一個(gè)簡(jiǎn)單公式去復(fù)習(xí)一門內(nèi)容很多的基礎(chǔ)課是不合情理的，因此，為了減輕學(xué)生查找基礎(chǔ)公式的負(fù)擔(dān)，鍛煉學(xué)生的綜合分析能力，在部件模塊化的建立下，需要穿插建立相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)課專業(yè)知識(shí)的模塊。兩種模塊相互補(bǔ)充，相互影響，最終實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)效率和獲得滿意教學(xué)效果的目的。

2研究學(xué)生心理，營(yíng)造研討式課堂

提高學(xué)習(xí)興趣是教學(xué)成功的根本出發(fā)點(diǎn)，而變革原始枯燥課堂氣氛能夠?yàn)閷W(xué)生打開興趣的大門。因此，要想進(jìn)行成功的教學(xué)課程和方法改革，必須研究學(xué)生學(xué)習(xí)的心理。《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》屬于工科工程技術(shù)專業(yè)課，不像文科教學(xué)那樣具有事例性和啟發(fā)性，所以傳統(tǒng)的教學(xué)基本處于灌輸式的階段。由于公式復(fù)雜、結(jié)論繁多，因而在講授的開始，教師都會(huì)將問(wèn)題的解決方法和盤托出，然后再來(lái)分析問(wèn)題，顯然跳過(guò)了提出問(wèn)題階段，不符合常規(guī)邏輯分析的要求，這樣的結(jié)果只會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的興趣再一次降低。

研究討論式課堂是在教師的指導(dǎo)下，先將問(wèn)題提出，給出學(xué)生相關(guān)的參考概念，但對(duì)問(wèn)題的解決方法有所保留，然后讓學(xué)生組成小組圍繞這一問(wèn)題展開自己的想象，并發(fā)表自己的觀點(diǎn)和看法，從而達(dá)到教師和學(xué)生共同討論、一起研究和相互學(xué)習(xí)的目的。比如，在講授航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)時(shí)，如果只給出推導(dǎo)方法和物理意義，講授會(huì)顯得枯燥乏味并且抽象，學(xué)生不會(huì)理解這種循環(huán)的來(lái)源，因而只能將公式和循環(huán)圖進(jìn)行死記硬背。而實(shí)際上學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)了工程熱力學(xué)的相關(guān)理論，當(dāng)然具備理想卡諾循環(huán)及熵的概念，那么教師完全可以將發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的基本條件給出，讓學(xué)生自己運(yùn)用已有的知識(shí)來(lái)分析實(shí)際中循環(huán)是如何進(jìn)行的，并且提出實(shí)際循環(huán)和理想循環(huán)的不同點(diǎn)，得到實(shí)際循環(huán)應(yīng)該注意的問(wèn)題。營(yíng)造研討式課堂，就是為學(xué)生提供了一個(gè)發(fā)揮自我價(jià)值的平臺(tái)，不再是僅僅學(xué)習(xí)知識(shí)，而應(yīng)該是學(xué)習(xí)運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題，最終把知識(shí)從書本變?yōu)樽约核小?/p>

3探索工程實(shí)踐，確立模擬式現(xiàn)場(chǎng)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐是教學(xué)成功的催化劑，不會(huì)對(duì)本身教學(xué)的內(nèi)容產(chǎn)生太大影響，卻能很直接地將教學(xué)內(nèi)容直觀化、形象化。雖然很多工程類的課程都配有實(shí)驗(yàn)課，但由于理論性過(guò)強(qiáng)、公式繁多的因素，歷來(lái)的《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程沒(méi)有配套相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這就給本來(lái)就對(duì)理論難懂的學(xué)生增加了一層想象空間的束縛。比如，對(duì)于三維的燃燒室類型分析，學(xué)生很難想象環(huán)形燃燒室和環(huán)管燃燒室的區(qū)別，也就不能對(duì)其特性的分析進(jìn)行理解。

應(yīng)用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)是增強(qiáng)想象空間的一種直接有效的途徑，但是從教學(xué)的具體實(shí)踐來(lái)看，過(guò)度依賴多媒體實(shí)際對(duì)學(xué)生自己建立想象空間沒(méi)有多大好處。多媒體上的圖是直接給出的，學(xué)生自己并沒(méi)有設(shè)法去建立這樣的空間，或者說(shuō)是教師給了學(xué)生統(tǒng)一的完全一樣的想象空間，束縛了學(xué)生本應(yīng)自己建立結(jié)構(gòu)-原理轉(zhuǎn)換的能力。許多專家一直強(qiáng)調(diào)“將多媒體作為輔助教學(xué)手段”也應(yīng)該是包含這樣一層含義的。

確立模擬式現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方法，就是將書本上抽象的二維平面圖轉(zhuǎn)換為實(shí)際的三維圖，若增加流動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)，更是可以切換到四維空間。對(duì)照實(shí)物圖一邊分析一邊講解，使學(xué)生建立了實(shí)際的空間想象圖，通過(guò)實(shí)物的直接感悟，加深對(duì)原理知識(shí)的理解。但是，模擬式現(xiàn)場(chǎng)并不是讓學(xué)生自己?jiǎn)为?dú)去陳列室去看，或者是教師講解，學(xué)生參觀，而應(yīng)是針對(duì)課本中需要與實(shí)際相聯(lián)系的問(wèn)題，建設(shè)一種學(xué)生自主學(xué)習(xí)研究的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在這樣的平臺(tái)下，通過(guò)教師的指導(dǎo)，直接方便地在模擬實(shí)驗(yàn)中完成自學(xué)和研究，同時(shí)掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理的聯(lián)系，具體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

這種自主學(xué)習(xí)研究型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)不僅能夠給學(xué)生提供專業(yè)教室和模擬訓(xùn)練裝置，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作和理解原理內(nèi)容的工程實(shí)踐能力，而且如果把這種平臺(tái)規(guī)?；V泛化，它便可以作為教學(xué)實(shí)踐保障基地，甚至成為教師進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。當(dāng)然，在當(dāng)今這種信息化時(shí)代浪潮下，這種平臺(tái)的建設(shè)可以跨越“現(xiàn)場(chǎng)化”，虛擬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐平臺(tái)也是一種“觀模實(shí)踐”，采用發(fā)動(dòng)機(jī)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，模擬仿真技術(shù)，同樣可以加強(qiáng)學(xué)生的理論實(shí)踐能力。

圖2航空發(fā)動(dòng)機(jī)模擬式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

4開發(fā)創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)自由式作業(yè)

開創(chuàng)新思路新方法是教學(xué)成功的捷徑，任何教學(xué)中注入新鮮血液都是一種創(chuàng)新，是否會(huì)成功在于能否將創(chuàng)新點(diǎn)和創(chuàng)新思路完全融入到原本的動(dòng)脈中。對(duì)于教學(xué)，評(píng)價(jià)學(xué)生掌握課堂內(nèi)容的方法除了結(jié)課考試，便是平時(shí)的作業(yè)了，那么如何將這一傳統(tǒng)模式打破就是一種新的嘗試。

作業(yè)的開始是題目的選擇，那么創(chuàng)新點(diǎn)也應(yīng)該從此處開始。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師會(huì)將書本上的知識(shí)總結(jié)，制作題庫(kù)，然后作業(yè)和考試題目都從這里選擇。一般來(lái)說(shuō)，這種題目的答案都是固定統(tǒng)一的，因?yàn)槲覀儽仨氂形ㄒ坏拇鸢?，才能保證評(píng)價(jià)的公平。既然不是最終要給出一定分值的考試，那么就沒(méi)有必要糾結(jié)在唯一答案上。我們可以參考畢業(yè)論文的形式，給出學(xué)生大的題目，讓學(xué)生對(duì)某一感興趣的問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，比如按照課本中的設(shè)計(jì)方法自行設(shè)計(jì)計(jì)算某一高度或速度下的飛行特性。這樣既能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，又激發(fā)了學(xué)生對(duì)課程的興趣和求知欲，有利于鍛煉學(xué)生的邏輯思維和文字表達(dá)能力，同時(shí)為學(xué)生畢業(yè)論文或今后實(shí)際科研論文的撰寫奠定基礎(chǔ)，達(dá)到了創(chuàng)新思維的目標(biāo)。

5結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩年的課程實(shí)踐，分類模塊式教學(xué)法、研究討論式教學(xué)法、模擬現(xiàn)場(chǎng)式教學(xué)法和作業(yè)自由化教學(xué)法都可以提高《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》課程的教學(xué)效率，提升教學(xué)質(zhì)量，當(dāng)然這些方法也可以推廣到其它課程當(dāng)中去，具體采用什么樣的組織形式來(lái)開展教學(xué)可以根據(jù)課程需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索。由于時(shí)間和資源有限，模擬現(xiàn)場(chǎng)式教學(xué)法未能達(dá)到設(shè)想的狀態(tài)，還需要進(jìn)一步的完善和建設(shè)。

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[責(zé)任編輯、校對(duì)：梁春燕]

On the Teaching Reform of Aero-engine Principle

XUEQian

(Department of Aviation Engineering, Xi'an Aeronautical University, Xi'an 710077, China)

Abstract：In the light of the teaching practice of Aero-engine Principle, and also based on the course features such as involving multiple disciplines, and the strong practice, the paper expounds how to carry out teaching reform and cultivate students' strong interest in the course through a variety of methods such as classified module teaching method, discussion teaching method, site simulation teaching method, and free homework teaching method so as to enhance the teaching quality.

Key words：Aero-engine Principle;teaching method;teaching reform;innovation