民航機(jī)務(wù)類專業(yè)金工實習(xí)課程教學(xué)改革探索

馬堯 郭琪磊

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?金工實習(xí)是民航機(jī)務(wù)類專業(yè)學(xué)生實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的良好平臺，但傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)階段人才培養(yǎng)的要求。金工教學(xué)改革需要結(jié)合“綜合能力培養(yǎng)”的改革方向與“內(nèi)容多，時間少”的教學(xué)實際。平面連桿機(jī)構(gòu)在飛機(jī)系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用，如起落架收放機(jī)構(gòu)、鎖機(jī)構(gòu)、襟翼的傳動機(jī)構(gòu)等。以開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計及制作項目為例，從組織形式、實習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法及實習(xí)管理等方面，探析機(jī)務(wù)專業(yè)學(xué)生金工實習(xí)教學(xué)改革。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?金工實習(xí);平面連桿機(jī)構(gòu);教學(xué)改革;能力培養(yǎng)

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）25-0118-02

金工實習(xí)是培養(yǎng)大學(xué)生初步工程意識和工程概念的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生重視實踐的思想，培養(yǎng)動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神的最好課堂。同時，金工實習(xí)涉及航空制造、維修的基本工藝?yán)碚摗⒒竟に嚪椒ê突竟に噷嵺`，包含鉗工、車削、銑削、刨削、熱處理及表面處理、數(shù)字化制造等諸多內(nèi)容，具有理論與實踐結(jié)合緊密、動手與動腦相互關(guān)聯(lián)等特點(diǎn)，對機(jī)務(wù)學(xué)生成長為高水平航空維修人員具有重要意義。

一、我校金工實習(xí)現(xiàn)狀與面臨的問題

中國民航飛行學(xué)院金工實習(xí)基地于2015年初建設(shè)完成，并開始承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。經(jīng)過教學(xué)運(yùn)行初期金工實習(xí)基地全體教師的艱苦努力，金工教學(xué)體系初步建成。目前，金工實習(xí)基地開設(shè)了車工、銑刨、鉗工、數(shù)控仿真、線切割、金相實驗等六個實習(xí)項目，涵蓋了傳統(tǒng)金工教學(xué)的各個工種，能夠滿足學(xué)校機(jī)務(wù)類學(xué)生與近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生金工實習(xí)的基本要求。與此同時，金工實習(xí)基地在將數(shù)字化制造技術(shù)引入傳統(tǒng)實習(xí)項目方面進(jìn)行初步探索，使學(xué)生對現(xiàn)代先進(jìn)加工技術(shù)有一定的了解，提高學(xué)生實習(xí)的積極性與主動性。

然而，我校金工實習(xí)教學(xué)目前仍然存在教學(xué)內(nèi)容不新穎、實習(xí)作品單一、教學(xué)方式中學(xué)生被動接受，導(dǎo)致創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足等問題。隨著航空工業(yè)與機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，這些問題愈顯突出，現(xiàn)有的金工實習(xí)課程與教學(xué)體系已經(jīng)不能滿足行業(yè)對“理論基礎(chǔ)扎實+實踐能力突出+技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新”的應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需要。

上述問題是傳統(tǒng)金工教學(xué)的通病，因此，近年來國內(nèi)外各高校在金工教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)理念的改革上進(jìn)行了不斷嘗試，“項目教學(xué)法”“CDIO工程教育模式”等教學(xué)理念不斷涌現(xiàn)。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的全生命周期為載體，讓學(xué)生以主動、實踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。2009年開始，中國民航大學(xué)進(jìn)行了CDIO工程教學(xué)改革研究，對金工實習(xí)的教學(xué)理念、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段進(jìn)行了全方位改革，改革效果良好，之后被教育部批準(zhǔn)為CDIO工程教育模式研究與實踐課題組第二批試點(diǎn)高校成員。綜上所述，以完成實際工程項目為載體，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力與創(chuàng)新精神，是當(dāng)前金工實習(xí)教學(xué)改革的主要方向。

二、教學(xué)改革的基本思路

金工教學(xué)改革的實施需要結(jié)合“綜合能力培養(yǎng)”的改革方向與“內(nèi)容多，時間少”的教學(xué)實際。目前，較為成熟的做法是采用“模塊單元化組織、菜單式選項”的教學(xué)模式，以解決實習(xí)內(nèi)容多與實習(xí)時間有限、實習(xí)專業(yè)數(shù)多與專業(yè)需求不相同等問題。其本質(zhì)為“基本模塊”加“創(chuàng)新模塊”，可在保證教學(xué)正常運(yùn)行，保證覆蓋基本內(nèi)容的同時，開展創(chuàng)新性、綜合性實習(xí)教學(xué)。

因此，創(chuàng)新性、綜合性實習(xí)項目的開發(fā)與實踐是進(jìn)行金工教學(xué)改革的重要途徑。

三、綜合性實習(xí)項目開發(fā)

綜合性實習(xí)項目開發(fā)涉及實習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法、組織形式與實習(xí)管理等多方面內(nèi)容。實習(xí)內(nèi)容設(shè)置上，宜結(jié)合學(xué)生飛機(jī)維修專業(yè)背景，為后續(xù)的理論課程奠定感性認(rèn)識的基礎(chǔ)，并有利于調(diào)動學(xué)生的積極性;教學(xué)方法的選擇上，應(yīng)使教師從知識的輸出者變?yōu)橐龑?dǎo)者，學(xué)生從知識的被動接受者變?yōu)橹鲃犹剿髡?組織形式上，應(yīng)提高每個學(xué)生的參與度，提高設(shè)備利用率。盡可能避免傳統(tǒng)實習(xí)項目中“一名學(xué)生操作設(shè)備，多名學(xué)生等待設(shè)備”的現(xiàn)象。下文以平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計及制作項目開發(fā)為例，進(jìn)行探索與分析。

（一）實習(xí)內(nèi)容

平面連桿機(jī)構(gòu)在飛機(jī)系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用，如起落架收放機(jī)構(gòu)、利用死點(diǎn)的撐桿鎖機(jī)構(gòu)、襟翼的傳動機(jī)構(gòu)等，如圖1所示。而學(xué)習(xí)飛機(jī)起落架系統(tǒng)，掌握其收放機(jī)構(gòu)、鎖死機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理對機(jī)務(wù)學(xué)生進(jìn)行起落架的維護(hù)、維修具有重要的指導(dǎo)意義。

筆者在指導(dǎo)歷屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在完成諸如“某型飛機(jī)起落架收放系統(tǒng)分析”這類題目時，利用CATIA等軟件進(jìn)行起落架三維建模后，對干涉、過約束或桿長條件不滿足導(dǎo)致機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動等問題，不知如何分析，更無從下手解決。究其原因，是對機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理、機(jī)構(gòu)運(yùn)動條件（如四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件）等內(nèi)容掌握較差，無法將理論應(yīng)用于實際。

因此，開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計及制作的實習(xí)項目，使學(xué)生自主探索、分析、歸納各類型連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理，曲柄、死點(diǎn)存在的條件，可使其對相關(guān)知識有深刻的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、協(xié)作能力與創(chuàng)新精神，并其為學(xué)習(xí)后續(xù)機(jī)械設(shè)計原理、飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)等理論課程建立感性認(rèn)識。

（二）教學(xué)方法與實施

學(xué)生以小組為單位制作平面連桿機(jī)構(gòu)，可以選擇鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等，如圖2、圖3所示。不同小組選擇不同桿件尺寸，可以由指導(dǎo)教師給定，也可由學(xué)生課前搜集不同型號起落架的相關(guān)尺寸，進(jìn)行抽象、簡化及縮比后確定。

組內(nèi)進(jìn)行分工，由不同學(xué)生完成機(jī)構(gòu)的不同構(gòu)件。各構(gòu)件制作涉及車工、銑工、鉗工等工藝，可保證每個學(xué)生的參與度，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力。

制作完成后，因尺寸不同、機(jī)架位置選擇不同，不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式不盡相同，如曲柄存在與否。此時由教師引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生思考造成差異的原因，最后進(jìn)行歸納?？傻们嬖诘臈l件為：（1）最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和;（2）最短桿為連架桿或機(jī)架。

在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可對多連桿機(jī)構(gòu)（五桿、六桿機(jī)構(gòu)）的設(shè)計制作進(jìn)行探索。以完成特定功能為目標(biāo)，由學(xué)生去分析解決問題，充分發(fā)揮他們的想象力，調(diào)動他們的主動性去創(chuàng)新和創(chuàng)造。

（三）組織形式與學(xué)生管理

由于平面連桿機(jī)構(gòu)的制作涉及多個工種，該實習(xí)項目的組織形式相對傳統(tǒng)實習(xí)項目更加開放，打破了工種的限制，變單一工種操作為多工種同時操作。這種組織形式一定程度上解決了傳統(tǒng)實習(xí)項目中“一名學(xué)生操作設(shè)備，多名學(xué)生等待設(shè)備”的現(xiàn)象，提高了設(shè)備的利用率。

小組內(nèi)，由學(xué)生自主完成任務(wù)分配，擬定制作流程，在教師指導(dǎo)下確定加工工序。學(xué)生由被動接受管理轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c管理，有利于維護(hù)實習(xí)秩序，有利于使學(xué)生在增強(qiáng)動手操作能力的同時鍛煉協(xié)作能力與管理能力。

四、結(jié)束語

進(jìn)行金工實習(xí)教學(xué)改革，建設(shè)結(jié)合機(jī)務(wù)專業(yè)背景的綜合性實習(xí)項目對解決傳統(tǒng)金工教學(xué)的種種不足，適應(yīng)國內(nèi)外金工實習(xí)教育的發(fā)展趨勢，適應(yīng)行業(yè)對復(fù)合型創(chuàng)新人才的迫切需要，最終提升我校實踐教學(xué)水平與人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。以平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計及制作項目為例，從實習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法、組織形式及學(xué)生管理幾個方面對綜合性實習(xí)項目建設(shè)進(jìn)行了探索。實踐表明，綜合性實習(xí)項目有利于調(diào)動學(xué)生的積極性與主動性，有利于在培養(yǎng)學(xué)生動手能力的同時，激發(fā)創(chuàng)新精神，鍛煉協(xié)作能力，為培養(yǎng)高水平航空維修人員奠定堅實的基礎(chǔ)。

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編輯 馬燕萍