以工程實例為牽引的航空發(fā)動機構造及強度課程改革研究*

劉 玉 陳 柯 王 志

（沈陽航空航天大學航空發(fā)動機學院 遼寧沈陽 110136）

一、研究背景及意義

現(xiàn)階段我國高校教育目標旨在培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)和社會道德感、責任感，能夠自主學習且學科基礎扎實，并且具備創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的人才，從而實現(xiàn)為企業(yè)輸送理論基礎扎實且具備實踐經(jīng)驗的復合型人才。培養(yǎng)復合型人力不僅成為國家深化高等教育 改革的要求，而且是適應國際高等教育發(fā)展與改革這一歷史潮流的需要。人才培養(yǎng)是多層次的，包括技術型人才的培養(yǎng)；應用型人才的培養(yǎng)；職能管理人才的培養(yǎng)和基層管理人才的培養(yǎng)等，因此在高校課程計劃及課堂教學過程中需要因材施教。

沈陽航空航天大學是一所以航空宇航為特色，教育部、中國航空工業(yè)集團有限公司與遼寧省人民政府三方共建的高校，為我國航空航天事業(yè)輸送技術型人才。國防院所、高新民營企業(yè)對航空發(fā)動機專業(yè)高素質人才的需求，使航空發(fā)動機專業(yè)人才培養(yǎng)任務發(fā)生了革命性變化，特別是對實踐能力強的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的需求越發(fā)突出[1]，因此高校不僅需要培養(yǎng)學生扎實的學科基礎知識，還需要培養(yǎng)學生的實例分析能力。以我國航空航天科技適應國際競爭為目標，改革人才培養(yǎng)模式，盡快培養(yǎng)出具有良好的綜合素質的創(chuàng)新性人才，為我國航空航天事業(yè)全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展提供智力支持與人才保證。本文以《航空發(fā)動機構造及強度》這門課程為研究對象，對現(xiàn)階段教學過程中存在的問題進行研究并提出解決辦法。

航空發(fā)動機是一種高度復雜和精密的熱力機械，作為飛機的心臟，被譽為“工業(yè)之花”，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。目前國家航空航天業(yè)發(fā)展迅猛，航空發(fā)動機和燃氣輪機是目前國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略科技行業(yè)，對自主創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了迫切的需求[2]。而它的專業(yè)又非常“?！保渌麑I(yè)根本不具備可替代性，加之有該專業(yè)的高校比較少，因此如何培養(yǎng)出合格的航空人才顯得尤為重要與迫切。

二、目前高校教學現(xiàn)狀

隨著我國素質教育水平的逐漸提升，接受高等教育的學生也大幅增加，在這樣的一個背景下高校需要根據(jù)社會對人才的需求來進行課程改革。我國目前高校教學現(xiàn)狀存在以下情況：

1.教學模式落后

目前高校雖然采取一系列措施進行課程改革，且大部分老師都能夠熟練地應用多媒體等現(xiàn)代化的教學方式。但是在教學過程中仍然存在很多問題：對于教學結構而言，仍然存在以老師講授、灌輸知識為主的情況，并沒有強調出學生在課堂上的主體地位，以教師教授為主，雖然有利于教師主導作用的發(fā)揮、教師對課堂教學的組織、管理與控制，但它忽視學生的主動性、創(chuàng)造性，難以達到理想的教學效果，不可能培養(yǎng)出創(chuàng)造型人才，這是傳統(tǒng)的以教師為中心教學結構的最大弊病。對于教學方式而言：仍然以應試教學為主要手段，導致學生無法真正地對課程產(chǎn)生興趣，不利于培養(yǎng)學生的積極性、主動性和創(chuàng)新性。另一方面，以往的教學都是教師是知識的主要載體，學生主要從課堂上或者課后從圖書館查閱資料來獲取知識。但隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐步發(fā)展，學生們在學習新課程的時候不應該僅僅局限于課本，也可以更多地關注互聯(lián)網(wǎng)在線教育，在線教育是建立在大數(shù)據(jù)挖掘、云平臺、多媒體技術基礎上，以互聯(lián)網(wǎng)為主要媒介，實現(xiàn)教育資源的數(shù)字化[3]?；ヂ?lián)網(wǎng)豐富的共享資源，多元化的教學方式能讓學生收獲良好的教育效果。

2.理論與實踐脫節(jié)

隨著高校課程改革的不斷深入，目前已經(jīng)取得了非常優(yōu)秀的成果。但是，社會對學校的要求也越來越高，要求高校培養(yǎng)出理論知識扎實并且實踐經(jīng)驗豐富的復合型人才。為此高校在教學計劃中增加了實驗、實踐等貼近工程實際的課程形式，但是仍存在一定問題。針對實踐教學，航空航天類專業(yè)的對口實習單位是國防領域相關單位，研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品大多有保密要求，這使得企業(yè)對接收生產(chǎn)實習任務的意愿程度降低，學生不能參與動手實踐和深入了解航空航天產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)過程，而校內實習基地存在投資建設周期長，設備昂貴，場地和維護成本高等特點[4]。學生在參與實踐實習的過程中，并不能做到理論與實踐的有效結合。針對實驗教學，在實驗課前老師按照教學計劃將實驗課的原理以及實驗過程講解得較為詳細，學生只需要按照老師教授的實驗步驟機械地進行實驗即可得到理想的實驗結果，在實驗過程中學生失去了深入探索的興趣，課后也只需完成實驗報告，無法進行更深入的思考。由于時間、經(jīng)費或者工程現(xiàn)場的安全等因素，大部分的實踐課實際上走馬觀花，學生并沒有真正地得到實踐，理論依舊是理論，沒有和實際相結合，學生也很難產(chǎn)生主動的求知欲。因此學生在課堂上學習到的內容依舊無法充分轉化為生產(chǎn)力，當學生走到工作崗位的時候難以滿足企業(yè)要求。

3.評價方式有待完善

近些年高校也在嘗試新的評價方式，但是仍是以考試評價為主體。這種在教學活動結束后為判斷教學效果而進行的以測試為主的終結性評價雖然很容易產(chǎn)生量化結果，但只能評估學生學習的結果而無法對學生學習過程中形成任何有效的監(jiān)控，缺乏一定 的科學性與合理性，在一定程度上也限制了學生自主研究的興趣，并且考試評價方式存在學生考前突擊現(xiàn)象，不能充分反映學生平時積累情況。我國高校的教育目標是培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新能力和自主研究能力的人才，但考試評價以統(tǒng)一的標準評價所有學生，忽略了學生的個體差異性，不利于培養(yǎng)學生科研能力、創(chuàng)新精神。

三、改革必要性

《航空發(fā)動機構造及強度》為飛行器動力工程專業(yè)學生的主要專業(yè)課程之一，主要講授航空發(fā)動機主要部件及典型結構，整機及葉片、輪盤等部件的強度振動分析和計算方法，航空發(fā)動機轉子臨界轉速及航空發(fā)動機結構完整性等方面內容，它與《葉片機原理》《航空發(fā)動機原理》等課程共同構成飛行器動力工程專業(yè)知識框架。通過《航空發(fā)動機構造及強度》課程的學習，培養(yǎng)學生在航空發(fā)動機結構設計，強度、壽命分析及計算方面的能力，為學生日后從事航空發(fā)動機研制、使用和維護等工作打下堅實的理論基礎。因此該課程在學生知識體系建立和職業(yè)發(fā)展過程中起到了十分關鍵的作用。但是，在現(xiàn)階段的課程講授過程中卻面臨著一些問題：

首先，由于航空發(fā)動機結構的復雜性，該課程中關于航空發(fā)動機結構部分的內容非常多、知識量大，而強度部分涉及大量的公式推導及偏微分方程組求解，理論性較強、難度較大，課堂講授較為枯燥。并且課程中的強度計算方法已經(jīng)嚴重過時，在工程中早已不再使用，學生容易產(chǎn)生厭學心理。

其次，此門課程開設于大四學年，學生即將進入工作單位，對實例以及貼近工作的教學內容十分渴望，對枯燥的理論教學明顯興趣不足。因此，在傳統(tǒng)理論教學方式下，學生們實際的聽課狀態(tài)并不好。

此外，盡管學生對現(xiàn)階段航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度和航空發(fā)動機在實際生產(chǎn)生活中的應用實例非常感興趣，但是由于航空發(fā)動機涉密等原因，學生們能接觸到的現(xiàn)代航空實例非常少，從而導致學生們的學習興趣不能得到充分滿足。

因此面對大四年級的學生和十分重要的《航空發(fā)動機構造及強度》課程，教師需要擺脫教學內容的束縛，深入研究能夠提升學生學習興趣的授課方式和授課內容，吸引學生聽課興趣，突出學生在教學過程中的主體地位。

四、改革具體實踐

隨著教育理念的不斷發(fā)展，課程改革的理念也在逐步完善，從填鴨式教學逐步發(fā)展成“一切為了每一位學生”的教學理念?，F(xiàn)階段我國課程改革具體目標如下：一、實現(xiàn)課程功能的轉變。改變傳統(tǒng)枯燥的理論知識授課方式，更加注重學生的主動學習，強調學生在課程中的主體地位。二、體現(xiàn)課程結構的均衡性、綜合性和選擇性。在進行課程改革的時候需要老師認真研究課程結構，課程應能夠激發(fā)學生學習興趣、注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。三、加強課程內容與生活實際的密切聯(lián)系。在高校的課程改革中應重點強調理論與實例相結合，不能紙上談兵，這樣才能培養(yǎng)應用型人才。四、改善學生的學習方式。高校老師應熟練運用多媒體教學的基礎，有能力的情況下邀請行業(yè)專家進行講座或者安排實習。五、建立與素質教育理念相一致的評價與考試制度。改變以往考試強調分數(shù)的教育方式，轉變?yōu)樘岢鲆粋€學科問題讓學生自主研究，在此基礎上進行考核的方式，從而培養(yǎng)學生科研和自主解決問題的能力。根據(jù)課程改革的目標，結合《航空發(fā)動機構造及強度》課程及我校學生實際情況，具體改革措施如下：

（1）在課程內容范圍內，以學生興趣需求為導向，以航空發(fā)動機制造、維護的實例為牽引，使學生的注意力集中到課堂內容之中。避免照本宣科式講課方式。針對每節(jié)課的內容，找到對應的應用實例作為引導，激發(fā)學生們的興趣，在每節(jié)課課程中安排3-5個實例，在吸引學生注意力的同時能夠讓學生從實例中學到知識點。

（2）課程內容不局限于老舊的課本，新型的機型結構和熱門的相關實例要及時加到課程教學內容中。例如在北京航空航天大學開展的本課程中，展示了很多較新機型的結構設計方案，這一點是需要我們學習的。航空發(fā)動機零部件要帶到課堂中，在講解過程中要讓學生親自看到、摸到真實的航空發(fā)動機結構。在條件允許的情況下，本課程要在航空發(fā)動機裝配大廳中進行授課，讓學生能夠更直觀地學習航空發(fā)動機結構和強度的知識。

（3）針對強度計算的內容，適當減少公式推導過程，針對強度課程，學生們更需要學習的是對發(fā)動機強度設計內涵的理解，比如深入理解航空發(fā)動機各部分結構件受到的載荷形式，可能產(chǎn)生的破壞形式和避免破壞的設計方法。強度部分授課重點是要讓學生理解強度計算的流程，并能掌握結構的載荷和破環(huán)形式，對公式推導過程了解即可。基于工程實例引入有限元計算演示，課程中不講授有限元基礎理論和操作，只針對工程中分析流程進行演示，將載荷、破壞形式等演示結果與教材中的理論結果進行相互對比驗證，加深學生對強度計算的掌握。

（4）針對課程中結構設計和強度計算兩部分內容，邀請行業(yè)內研究所或工廠專家和技術人員進行講座式授課（1-2課時）。這些內容是學生最迫切想要學習的。一線的專家和技術人員能夠為學生帶來最新的工程上的知識，加深學生對課程的理解。讓學生們了解工程上的需求方向。從而讓學生們在個人職業(yè)規(guī)劃和未來科研的道路上能夠做到有的放矢。

五、改革成效

近年來國家強調高校精品課程的建設，一方面可以借助互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)優(yōu)秀教育資源共享，另一方面可以提升教學質量，培養(yǎng)真正具備科研能力的優(yōu)質人才。通過《航空發(fā)動機構造及強度》課程的改革，力爭打造國家級精品課程，使課程有實際性、創(chuàng)新性和高階性，既能夯實學生的理論基礎又能聯(lián)系工程實際，既能夠培養(yǎng)學生的科研和創(chuàng)新能力，又能夠因材施教充分發(fā)揮學生的個性特點。在打造精品課程過程中也能夠提高教師隊伍的教學能力、教學經(jīng)驗和科研素養(yǎng)。為了鞏固改革效果學校可以采取以下措施：

1.建立有效的管理機制

為了保證精品課程建設過程的順利進行，需要建立有效的管理機制。校領導以及各個學院領導應帶頭推進精品課程，建立獎勵機制，對精品課程建設中較為優(yōu)秀的教師及專業(yè)課團隊給予獎勵，進而形成良好的氛圍。

2.校本研發(fā)

高校具備自己的行業(yè)特色，因此需要根據(jù)本校的教育目的、行業(yè)背景等因素開發(fā)和利用校本，既能解決以往教材老舊的問題又能貼合本校特色，只有立足校本才能得到真正有特色的品牌課程。同時在進行校本研發(fā)的過程中應以學科帶頭人為引領，全體教師共同參加并進行培訓，來促進老師專業(yè)發(fā)展，提升全體教師隊伍的水平。

3.師資隊伍建設

在精品課程建設過程中師資隊伍的建設是最重要的一個環(huán)節(jié)。首先，要提高教師的綜合素質。在現(xiàn)有的基礎上通過進修、培訓等方式提高教師隊伍的綜合素質。鼓勵參加各種學術研討會和企業(yè)交流，了解行業(yè)前沿技術和熱門研究。其次，要樹立以學生為本的教學意識。在教學活動中要堅持以人為本的教學理念，充分發(fā)揮每名學生的個性特點。最后，實現(xiàn)教、研相濟。在教學過程中要做到教學科研不分家，以教學促進科研，以科研引領教學。

結語

以航空發(fā)動機構造及強度課程的教學改革為例，分析了高校教學模式的現(xiàn)狀和存在的問題。以滿足航空事業(yè)對理論基礎扎實且實踐經(jīng)驗豐富的復合型人才的需求為目標導向，重點闡述了航空發(fā)動機構造及強度的課程改革的建設思路和具體舉措，并展望課程改革的預期成效。