“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)改革探索

吳錦武， 盧洪義， 胡曉安， 曾 汕

（南昌航空大學(xué) 飛行器工程學(xué)院，南昌 330063）

引言

研究生教育是高等教育強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志和集中體現(xiàn)，是國(guó)家拔尖創(chuàng)新人才的孵化基地[1]。而工程專業(yè)學(xué)位是培養(yǎng)高素質(zhì)工程專門人才的主渠道之一。隨著我國(guó)在2018年針對(duì)原工程專業(yè)學(xué)位進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，現(xiàn)工程碩士調(diào)整為能源與動(dòng)力、電子信息、機(jī)械、交通運(yùn)輸?shù)?種專業(yè)學(xué)位類別。

2018年南昌航空大學(xué)與中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)共建了全國(guó)第一個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)院。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是作為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”，其對(duì)應(yīng)的工程專業(yè)學(xué)位主要偏向于能源與動(dòng)力類?！皠?dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”是我校能源與動(dòng)力類專業(yè)研究生的重要專業(yè)課程之一。國(guó)內(nèi)其他高校也有針對(duì)“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程和相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)進(jìn)行改革與探索。如王本亮等[2]選用他人已有教材，教師利用專利成果，自主研發(fā)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開設(shè)“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。劉啟生等針對(duì)普通高校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程設(shè)置進(jìn)行研討[3]。何云信對(duì)熱能工程與動(dòng)力機(jī)械專業(yè)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行探討[4]。另外由于“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”是一門實(shí)踐性較強(qiáng)課程，針對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討也是教師關(guān)注點(diǎn)之一[5-8]。

以上“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)改革成果多數(shù)適合本科生，針對(duì)層次較高的專業(yè)碩士研究生而言，上述討論的手段和方法都有待進(jìn)一步深入探討。而且針對(duì)不同高校，不同層次和不同基礎(chǔ)的碩士研究生而言，需采用不同的教學(xué)內(nèi)容、方式及培養(yǎng)手段。為了更好激發(fā)研究生創(chuàng)新能力和增強(qiáng)研究生實(shí)踐能力，本文結(jié)合我校航空發(fā)動(dòng)機(jī)方向工程專業(yè)研究生招生現(xiàn)狀，針對(duì)“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程師資隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐手段以及教學(xué)方法等進(jìn)行了分析與探討，為高校專業(yè)學(xué)位研究生課程綜合改革提供借鑒。

1 針對(duì)生源現(xiàn)狀和課程內(nèi)容，針對(duì)性成立課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)

我院“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)開始于2012年，現(xiàn)階段課程主要針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)開展教學(xué)，特別是圍繞微小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)和部件進(jìn)行教學(xué)科研活動(dòng)。因此我校學(xué)習(xí)“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”的研究生的主要方向有：小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱與流場(chǎng)性能測(cè)試與分析；微小航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)測(cè)試；航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件噪聲與振動(dòng)測(cè)試；航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷等方向。

眾所周知，國(guó)內(nèi)很多工科院校都開設(shè)了“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程，但大多數(shù)是本科生階段課程。而我院根據(jù)研究生入學(xué)基礎(chǔ)和擬開展的研究方向，“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程主要講述微小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中主要參數(shù)的測(cè)量方法、測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器的工作原理、測(cè)量誤差分析和數(shù)據(jù)處理，故障診斷等相關(guān)內(nèi)容。因此根據(jù)課程內(nèi)容需要，我院組織成立了“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)中包括6位高級(jí)職稱主講教師，同時(shí)配備了4位教師從事實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)工作。團(tuán)隊(duì)中各位教師長(zhǎng)期從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)、熱能與工程熱物理、航空制造工程、測(cè)試技術(shù)等專業(yè)相關(guān)教學(xué)工作，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并在科研和教學(xué)中取得了突出成績(jī)。

2 融入學(xué)科前沿和工程實(shí)踐，引導(dǎo)研究生開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)

“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)每位教師自身科研方向和課程相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容，由任課教師不時(shí)更新專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容方面，開設(shè)交叉學(xué)科知識(shí)內(nèi)容。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、振動(dòng)測(cè)試與故障診斷相關(guān)章節(jié)，添加了陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用，CT檢測(cè)等內(nèi)容，其目的是使課程內(nèi)容盡可能與最新交叉學(xué)科方向結(jié)合，使研究生從比較枯燥的理論內(nèi)容過渡到實(shí)際工程應(yīng)用，從而提高學(xué)習(xí)的積極性以及拓展專業(yè)知識(shí)面，為研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。交叉學(xué)科知識(shí)既有利于提升研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，也有利于激發(fā)研究生創(chuàng)新思維。

為了進(jìn)一步提高研究生自主學(xué)習(xí)能力，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容中增設(shè)了研究生自主開設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。每位研究生根據(jù)自身的研究方向和課程內(nèi)容，自己制定和在課堂講述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方向的研究生自己開設(shè)一節(jié)有關(guān)燃燒方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從實(shí)驗(yàn)步驟，方法，原理和結(jié)論等進(jìn)行講述。此舉既可提高研究生課程的自主學(xué)習(xí)能力，又能鍛煉研究生動(dòng)手實(shí)踐能力。

3 開展多樣化的實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容，鍛煉研究生實(shí)踐能力

“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”是一門偏實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。本課程主要闡述航空發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)測(cè)試中設(shè)計(jì)的基本原理和方法，同時(shí)在學(xué)院相關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微小航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件測(cè)試。本課程的教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)院建立江西省微小航空發(fā)動(dòng)機(jī)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和通用渦輪動(dòng)力技術(shù)教育部工程中心（培育），實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)完善。首先，為了取得更好的教學(xué)效果，本課程大量授課時(shí)間轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。其次，以學(xué)院相關(guān)科研項(xiàng)目為牽引的大作業(yè)，讓研究生積極參與實(shí)際測(cè)試工作和內(nèi)容，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。最后，某些實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容與虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合。針對(duì)復(fù)雜的航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試內(nèi)容，借助虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)的課程內(nèi)容講述，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷分析相關(guān)內(nèi)容就以虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。

4 以實(shí)踐型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，改進(jìn)課程教學(xué)方式

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一門試驗(yàn)性學(xué)科，因此“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程內(nèi)容既含理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)又具有大量實(shí)踐性內(nèi)容。要提高研究生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣及達(dá)到理想中的教學(xué)效果，可通過大量的測(cè)試案例教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)來達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。因此引導(dǎo)研究生將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐結(jié)合起來，成為這門課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。在教學(xué)中運(yùn)用科研項(xiàng)目案例教學(xué)方法、課堂討論教學(xué)法，試驗(yàn)大作業(yè)等嘗試，大大豐富了研究生對(duì)課程的認(rèn)識(shí)，是本課程教學(xué)方式改革重點(diǎn)。研究生不同于本科生，研究生更要強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)能力的訓(xùn)練。因此“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)方式主要如下：

首先，“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課堂授課以教師講課為主，研究生互動(dòng)提問為輔相結(jié)合來開展教學(xué)。提前布置每節(jié)課的教學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)和相關(guān)疑問，讓研究生帶著問題提前預(yù)習(xí)。

其次，研究生根據(jù)自身所在課題組研究方向，結(jié)合已講述的章節(jié)內(nèi)容，對(duì)本課程的習(xí)題庫(kù)進(jìn)行完善補(bǔ)充。一來可鍛煉研究生查找資料的能力，熟悉本研究生方向內(nèi)容，特別是國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，二來進(jìn)一步完善課程案例庫(kù)。

最后開展部分章節(jié)內(nèi)容的英文教學(xué)。為了提高研究生專業(yè)英語能力，利用相關(guān)導(dǎo)師外語優(yōu)勢(shì)，開展雙語或全外文部分章節(jié)教學(xué)，以進(jìn)一步提高研究生外文水平和國(guó)際視野。

5 改革效果

隨著近3年碩士研究生規(guī)模的擴(kuò)大，本課程改革取得了較好成績(jī)。在從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、噪聲、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方向約40名碩士研究生中，其中研究方向與動(dòng)力測(cè)試相關(guān)的12名碩士研究生獲得了江西省研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，2篇研究生碩士論文獲得江西省級(jí)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文，5篇校級(jí)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。2017年11月團(tuán)隊(duì)研制渦噴航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)“微小型通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)”獲得了江西省青年科技創(chuàng)新項(xiàng)目大賽三等獎(jiǎng)。同時(shí)針對(duì)“機(jī)械振動(dòng)”課程的改革與探索，獲得了校級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

6 結(jié)論

1) 針對(duì)碩士研究生“動(dòng)力機(jī)械測(cè)試技術(shù)”課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容開設(shè)、教學(xué)方式改進(jìn)等內(nèi)容進(jìn)行了思考和探索。

2) 本文提出的課程改革目的主要是使研究生能力培養(yǎng)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)測(cè)試緊密掛鉤，提高研究生工程實(shí)踐能力。

3) 本文探討的教學(xué)模式特色鮮明，能適應(yīng)培養(yǎng)面向機(jī)械類等寬口徑人才要求的專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)體系。