“理論-實踐-創(chuàng)新”三位一體教學方法在《航空發(fā)動機原理》課程教學中的探索與實踐

孫振生 胡宇 華明軍 張世英

摘要：本文在深入剖析《航空發(fā)動機原理》課程特點的基礎上，針對創(chuàng)新型復合型人才培養(yǎng)的需要，提出了以培養(yǎng)學生綜合實踐創(chuàng)新能力為導向的“理論-實踐-創(chuàng)新”三位一體教學方法，在重構(gòu)理論教學體系、強化實踐教學導向、項目驅(qū)動創(chuàng)新等方面進行了探索與實踐。該方法充分利用了《航空發(fā)動機原理》課程的知識結(jié)構(gòu)特點，實現(xiàn)了“理論教學-實踐訓練-創(chuàng)新發(fā)展”三者有機的融合，教學效果良好，可以為工科相關課程教學改革提供參考。

關鍵詞：發(fā)動機原理;三位一體;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0177-02

一、引言

《航空發(fā)動機原理》是我校飛行器系統(tǒng)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程。其主要內(nèi)容包括航空發(fā)動機類型介紹和熱力循環(huán)過程、航空發(fā)動機五大主要部件（壓氣機、渦輪、燃燒室、進氣道、尾噴管）的結(jié)構(gòu)組成和工作原理、航空發(fā)動機設計點和非設計點工作特性、航空發(fā)動機的控制規(guī)律和過渡工作狀態(tài)等[1]。

根據(jù)本校新版的人才培養(yǎng)方案，《航空發(fā)動機原理》課程開設于第七學期，培養(yǎng)目標是通過課程的學習，使學員了解航空發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，掌握主流航空發(fā)動機（渦噴、渦扇）的基本組成和工作原理，深刻理解發(fā)動機的工作特性和控制規(guī)律，為后續(xù)《航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)》等課程的學習和今后從事航空發(fā)動機的研制和維護等工作打下基礎。同時，培養(yǎng)目標還要求該課程注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學員利用所學知識解決實際工程問題的能力。具體來說，是要求學員能夠運用所學的知識組織部隊的操作訓練，具備分析排除發(fā)動機相關故障的能力，為部隊動力系統(tǒng)相關的作戰(zhàn)指揮和技術(shù)保障培養(yǎng)“技指合一”的復合型人才。

從人才培養(yǎng)目標可以看出，為適應部隊武器裝備發(fā)展對人才的需求，新版人才培養(yǎng)方案更為注重學員專業(yè)素養(yǎng)和思維能力的培養(yǎng)，更加注重綜合運用所學知識解決問題的能力。

二、課程存在的主要問題分析

《航空發(fā)動機原理》是建立在《流體力學》《工程熱力學》《氣體動力學》《傳熱學》等課程基礎之上的一門具有理論基礎深、工程實踐強、知識融合多等特點的專業(yè)基礎課程，對照人才培養(yǎng)方案，結(jié)合筆者在教學實踐中的體會，筆者認為目前《發(fā)動機原理》課程教學主要存在以下幾個方面的問題。

1.課程內(nèi)容體系與人才培養(yǎng)目標不相適應?！逗娇瞻l(fā)動機原理》是后續(xù)專業(yè)教學的基礎，為后續(xù)專業(yè)課程教學服務，最終目的是讓學員能夠掌握發(fā)動機各部分的結(jié)構(gòu)和工作原理，具備一定的專業(yè)素養(yǎng)，為部隊的任職打下基礎。一方面，隨著武器裝備的發(fā)展，部隊的組訓方式和操作模式已發(fā)生了很大的變化，要求相關的課程體系進行相應的調(diào)整;另一方面，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機技術(shù)本身的發(fā)展也是日新月異，現(xiàn)有教學內(nèi)容中對發(fā)動機領域的最新技術(shù)涉及較少。為提高教學的針對性，培養(yǎng)適應部隊需要的復合型人才，必須對課程體系進行調(diào)整。

2.實踐環(huán)節(jié)偏少，且與理論教學脫節(jié)[2，3]。實踐教學和理論教學作為最基本、最經(jīng)常的教學組織形式，都對人才培養(yǎng)起著重要的支撐作用?！逗娇瞻l(fā)動機原理》作為一門實踐性較強、且與武器裝備結(jié)合密切的課程，更需要注重理論和實踐的結(jié)合。但由于實驗設備、教學資源的限制以及歷史傳統(tǒng)的原因，該課程并未開設相應的實踐課程，只是在理論課程體系內(nèi)分出4學時進行實踐教學，且實踐環(huán)節(jié)沒有統(tǒng)一的安排。這就造成時間環(huán)節(jié)偏少，且與理論教學脫節(jié)，嚴重影響了教學效果，限制了學員把理論知識與實踐技能相結(jié)合的能力。

3.教學過程中創(chuàng)新環(huán)節(jié)設計不足，限制了學員創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。目前，課程的教學方式仍然以講授型教學為主，以板書和多媒體作為呈現(xiàn)方式。多媒體教學作為一種現(xiàn)代教學模式，在增大教學信息量、增強教學直觀性方面發(fā)揮了重要作用[4，5]。但從本門課程的教學實踐來看，過度依賴多媒體對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維并不利。例如，對于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)以及發(fā)動機工作過程的多媒體演示，反而束縛了學員的想象空間，束縛了學員本應自己建立的結(jié)構(gòu)—原理轉(zhuǎn)換能力。

三、“理論-實踐-創(chuàng)新”三位一體教學方法

為配合院校的教學改革，對接部隊對新形勢下人才培養(yǎng)的需求，本課程從重塑課程內(nèi)容體系、研究實踐教學、項目驅(qū)動創(chuàng)新等方面進行了改革，創(chuàng)建了“理論-實踐-創(chuàng)新”三位一體的《航空發(fā)動機原理》教學方法，在實踐中取得了較好的教學效果。

1.以型號武器裝備為依托，以部隊人才需要為牽引，深入剖析第一任職需要與學員長遠發(fā)展的共性需求，結(jié)合課程特點，重構(gòu)課程知識理論體系。具體如下：①加強與前面所學課程的銜接。例如，在教學過程中回顧了熱力循環(huán)過程、總溫、總壓等概念，并側(cè)重講解它們與本課程相關的部分，做到課程內(nèi)容的連續(xù)性。②增刪部分教學內(nèi)容，優(yōu)化課程體系。如進氣道和尾噴管部分，雖然二者均為航空發(fā)動機的重要組成部件，但其結(jié)構(gòu)比較簡單，且在前面所學的課程中已有所涉及，特別是尾噴管一章，在前面的《氣體動力學》《工程熱力學》等課程中均有詳細的講解。因此，將進氣道一章壓縮至2學時，尾噴管一章作為學員自學內(nèi)容，騰出相應的時間加時間教學環(huán)節(jié)。③重新調(diào)整課程教學的基本思路，按照“工作原理（整體）—部件特性（部分）—工作特性（整體）”的思路安排教學內(nèi)容。即首先從發(fā)動機的整體性能指標出發(fā)，講解其工作原理，然后分部件講述部件級的結(jié)構(gòu)、原理和工作特性，再由部件級的工作特性曲線作為標準，實現(xiàn)整機工作特性和控制規(guī)律的分析，使得課程的整體脈絡清晰。

2.根據(jù)課程特點和知識體系要求設計教學實踐環(huán)節(jié)。教學組依托院校的基礎條件建設，建成了航空動力系統(tǒng)教學訓練中心和航空發(fā)動機專業(yè)教室，擁有豐富的教學資源和成品裝備，包括航空發(fā)動機整機4套、關鍵結(jié)構(gòu)件及零部件600余件，模擬裝備5臺套，完全可以支撐本課程的實踐教學環(huán)節(jié)。但實踐教學環(huán)節(jié)并不一定就是實驗，應該根據(jù)具體的教學內(nèi)容進行設計。例如，對于發(fā)動機的工作過程進行了演示實驗，而對于發(fā)動機的推理、耗油率等參數(shù)則讓學員自主設計實驗完成，對于發(fā)動機的設計點性能計算則要求學員發(fā)動機一維建模，根據(jù)模型編程計算發(fā)動機的設計點和非設計點性能。通過實踐環(huán)節(jié)的精心設計，培養(yǎng)了學員多方面的綜合能力。

3.以自設的小型項目為驅(qū)動，培養(yǎng)學員的創(chuàng)新思維。教學組擁有自主研發(fā)的吸氣式發(fā)動機教學科研試驗平臺，既可以用于教學實驗，也可用于科學研究。依托該平臺，以“三創(chuàng)”比賽、畢業(yè)設計、各類競賽為契機，以創(chuàng)新項目為牽引，通過教員命題、學員自主選題相結(jié)合的方式，開展創(chuàng)新研究。內(nèi)容涵蓋了發(fā)動機部件級的建模、原理分析、信號測試、發(fā)動機控制、流場仿真等各個方面。這一環(huán)節(jié)的教學實施，不僅顯著提高了學員的學習主動性和積極性，而且兼顧了學員個性特長的發(fā)展，對學員創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大有裨益。

四、結(jié)語

軍隊院校是為部隊培養(yǎng)指揮軍官和專業(yè)技術(shù)人才的搖籃，軍隊院校的人才培養(yǎng)必須以部隊的人才需求為牽引。隨著部隊武器裝備的發(fā)展，對人才的需求發(fā)生了根本性的變化，使得院校專業(yè)基礎教育與人才培養(yǎng)目標的矛盾日益凸顯?！逗娇瞻l(fā)動機原理》作為一門核心專業(yè)基礎課程，對理論層次和思維能力的培養(yǎng)都有著很高的要求。筆者結(jié)合本人的教學體會與實踐，在分析《航空發(fā)動機原理》課程特點的基礎上，從課程體系重構(gòu)、實踐環(huán)節(jié)設計、創(chuàng)新項目驅(qū)動等方面進行了一些探索，在實踐中也取得了較好的教學效果。但教學改革是一個永恒的話題，如何在課程教學中平衡第一任職與長遠發(fā)展的矛盾，探索理論和實踐有機結(jié)合的有效方法，進而進一步提高教學質(zhì)量仍是一個亟需研究的課題。

參考文獻：

[1]薛倩.淺談《航空發(fā)動機原理》課程教學方法改革[J].西安航空學院學報，2015，33（1）：80-83.

[2]王正鶴等.基于混合教學理念的《航空發(fā)動機原理》教學模式探索[J].高教學刊，2017，（18）：94-96.

[3]瞿紅春等.民航院?！逗娇瞻l(fā)動機原理》教學改革研究[J].科技創(chuàng)新導報，2012，（02）：163.

[4]陳釗.《發(fā)動機原理及構(gòu)造》課程教學方法的探討[J].高教論壇，2006，（5）：116-118.

[5]鄭焱等.發(fā)動機原理課程教學方法探討[J].江蘇理工學院學報，2016，22（4）：119-121.

Abstract：The teaching approach based on the trinity of theory-practice-innovation，which aims at fostering students' innovative ability，is proposed in the present paper based on the analysis of the characteristic of the principle of the aero-engine course and the requirement of training students into innovative applied talents.This approach forms the "three-in-one" talent training mode by optimizing the curriculum teaching content，strengthening the practice activity and conducting the innovation project.The teaching practice has shown this reform approach can realize the trinity of theory-practice-innovation and thus has a better teaching effect.This approach can also provide some meaningful reference for the relevant course reform.

Key words：principle of Aero-engine;trinity teaching approach;teaching reform