面向智能制造的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程教學(xué)改革探索

摘 要：該文探討面向智能制造的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程教學(xué)改革。分析總結(jié)當(dāng)前飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程面臨的主要問(wèn)題，包括教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)習(xí)任務(wù)繁重、授課模式單一、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)不足等。提出通過(guò)重構(gòu)面向智能制造的課程教學(xué)知識(shí)體系、增設(shè)基礎(chǔ)型和探索型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)施科研項(xiàng)目牽引式案例教學(xué)、有機(jī)融入課程思政等四個(gè)途徑，來(lái)完善教學(xué)內(nèi)容、提升教學(xué)質(zhì)量、強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)、拓寬學(xué)科視野、提高綜合素養(yǎng)并激發(fā)空天報(bào)國(guó)情懷。擬為智能制造背景下新工科專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革提供借鑒。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；智能制造；數(shù)字化設(shè)計(jì)制造；飛機(jī)；飛行器制造工程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）35-0141-05

Abstract： This paper explores the teaching reform of Aircraft Digital Design and Manufacturing Technology course for intelligence manufacturing. The main problems faced by the current Aircraft Digital Design and Manufacturing Technology course are analyzed and summarized， including too much teaching content， heavy learning tasks， single teaching mode， and insufficient cultivation of innovative practical ability. This paper puts forward four approaches， such as reconstructing the knowledge system of intelligent manufacturing course teaching， adding basic and exploratory practice teaching links， implementing case teaching of scientific research project， and organically integrating into curriculum ideology and politics. The purpose is to improve the teaching content， improve the teaching quality， strengthen the consciousness of innovation， broaden the field of view， improve the comprehensive quality and stimulate the feelings of serving the country. The study intends to provide a reference for constructing courses and teaching reforms in new engineering majors under the background of intelligent manufacturing.

Keywords： teaching reform; intelligent manufacturing; digital design and manufacturing; aircraft; aircraft manufacturing

隨著智能制造和工業(yè)4.0的深入研究和推廣應(yīng)用，制造業(yè)不斷出現(xiàn)調(diào)整生產(chǎn)流程、優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本的新框架和新方法，各制造企業(yè)也面臨著采用數(shù)字化技術(shù)、發(fā)展智能化生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能制造和工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代及未來(lái)高端產(chǎn)品研發(fā)不可或缺的支撐技術(shù)。飛機(jī)作為一種典型的高端機(jī)械產(chǎn)品，具有復(fù)雜度高、氣動(dòng)外形要求嚴(yán)格、設(shè)計(jì)更改頻繁、產(chǎn)品構(gòu)型眾多、零件材料和形狀各異、系統(tǒng)布置密集、零組件數(shù)量龐大等特點(diǎn)，研制技術(shù)難度大，是衡量一個(gè)國(guó)家科技和工業(yè)水平甚至是綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一[1-2]。我國(guó)作為航空航天大國(guó)，于2008年和2017年分別實(shí)現(xiàn)了支線客機(jī)ARJ21和干線客機(jī)C919的成功首飛，切入了原由美國(guó)波音和歐洲空客壟斷的大飛機(jī)市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)航空制造業(yè)的發(fā)展具有標(biāo)志性意義。

在飛機(jī)的研制過(guò)程中，數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)一直是產(chǎn)品迭代更新、企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的有力工具[3]。無(wú)論是空客A380、波音B787，還是商飛C919，都深度應(yīng)用了基于數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的飛機(jī)創(chuàng)新研制模式。在北京航空航天大學(xué)等開(kāi)設(shè)飛行器制造專業(yè)的高校，飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生掌握、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)和研究飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造方法和技術(shù)的課程，是航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科飛行器制造工程系的核心專業(yè)課程之一，面向本科學(xué)生開(kāi)設(shè)。該課程涉及專業(yè)廣、運(yùn)用技術(shù)新，學(xué)生需要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)多、壓力大，亟需探索一套合理融洽的教學(xué)實(shí)踐體系。此外，近年來(lái)智能制造技術(shù)發(fā)展迅猛，已經(jīng)在航空制造企業(yè)得到初步應(yīng)用并取得顯著成效，有望推動(dòng)航空制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型[4]，飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程需要充分考慮智能制造賦能下飛機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和演變模式。因此，開(kāi)展面向智能制造的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程教學(xué)改革探索，為我國(guó)航空航天領(lǐng)域培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力突出、理想信念堅(jiān)定的卓越領(lǐng)軍人才，無(wú)疑具有重要意義，同時(shí)也是教育工作者的使命擔(dān)當(dāng)。

一 飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)

飛機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造是指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)等來(lái)輔助飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，其核心是構(gòu)建飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造的數(shù)字化模型及環(huán)境。數(shù)字化設(shè)計(jì)制造是現(xiàn)代及未來(lái)飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造的主要發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)現(xiàn)方式，是適應(yīng)新一代飛機(jī)研制需求的有效技術(shù)途徑。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程主要從系統(tǒng)、技術(shù)及專業(yè)開(kāi)發(fā)三個(gè)方面，對(duì)飛機(jī)研制過(guò)程中的軟件技術(shù)需求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及專業(yè)化開(kāi)發(fā)等進(jìn)行系統(tǒng)化介紹，旨在使學(xué)生了解飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的基本過(guò)程及方式，掌握飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造的核心理論知識(shí)，具備熟練應(yīng)用常見(jiàn)飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造軟件的基本技能和開(kāi)發(fā)相關(guān)專業(yè)化軟件工具的基本能力。

在理論知識(shí)掌握方面，通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)講授和案例教學(xué)，學(xué)生應(yīng)掌握飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)理論（包括實(shí)體建模、曲面建模、幾何變換、基礎(chǔ)有限元計(jì)算和零件數(shù)控加工等核心知識(shí)），了解飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程、關(guān)鍵支撐技術(shù)及整個(gè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成。在實(shí)踐技能培養(yǎng)方面，通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)、虛擬裝配實(shí)驗(yàn)、制造工藝實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生應(yīng)熟練使用主流數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造軟件（如CATIA、SOLIDWORKS、ABAQUS等），能夠應(yīng)用這些軟件進(jìn)行飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì)、仿真與加工規(guī)劃等，理解這些軟件功能背后的基本原理和開(kāi)發(fā)思路。在綜合素質(zhì)提升方面，通過(guò)項(xiàng)目牽引、案例分享等教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)具備分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的核心能力，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作與創(chuàng)新意識(shí)。在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)協(xié)作中，做到理想信念堅(jiān)定，責(zé)任擔(dān)當(dāng)強(qiáng)烈，并具備過(guò)硬的綜合素養(yǎng)，能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造挑戰(zhàn)。

二 飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

近二十年來(lái)，中國(guó)航空制造業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，自主研發(fā)能力大幅提升，設(shè)計(jì)制造技術(shù)進(jìn)步明顯，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。但是，先進(jìn)技術(shù)特別是智能制造技術(shù)的高速發(fā)展和迭代對(duì)專業(yè)人才的質(zhì)量也提出了更高的要求，航空制造業(yè)尤其面臨創(chuàng)新人才儲(chǔ)備短缺、核心技術(shù)與自主創(chuàng)新能力不足、國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)拓困難等多方面挑戰(zhàn)。作為我國(guó)航空航天領(lǐng)域后備人才培育的重要基地，我們需要針對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，直面航空高端裝備制造面臨的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)引領(lǐng)未來(lái)航空科技發(fā)展的卓越創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程作為專業(yè)核心課程，與一般的基礎(chǔ)理論課程截然不同。該課程涉及航空工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、數(shù)學(xué)與物理等多學(xué)科的交叉融合，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用的緊密結(jié)合，注重將理論知識(shí)應(yīng)用于飛機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、研發(fā)和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵課程之一。然而，由于課程內(nèi)容涵蓋廣泛、基礎(chǔ)理論深刻、軟件技能要求高、應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜精密，教學(xué)過(guò)程中仍存在諸多不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一） 課程內(nèi)容涵蓋廣泛，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)繁重

飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程的教學(xué)面向現(xiàn)代及未來(lái)飛機(jī)的研制過(guò)程，涉及專業(yè)廣、運(yùn)用技術(shù)新，學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)較多、學(xué)習(xí)壓力較大。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)準(zhǔn)備和數(shù)字化制造（圖1）。在數(shù)字化設(shè)計(jì)階段，通過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等子模塊實(shí)現(xiàn)飛機(jī)產(chǎn)品的全三維設(shè)計(jì)，為數(shù)字化生產(chǎn)準(zhǔn)備階段提供數(shù)模；在數(shù)字化生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，依據(jù)三維數(shù)模和制造條件，進(jìn)行飛機(jī)零部件的工藝規(guī)劃和工裝研制等，為飛機(jī)數(shù)字化制造階段提供生產(chǎn)條件；在數(shù)字化制造階段，依據(jù)生產(chǎn)條件實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零部件的生產(chǎn)制造、系統(tǒng)安裝和整機(jī)的數(shù)字化裝配等，形成完整的飛機(jī)產(chǎn)品。在整個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，需要一系列專業(yè)軟件的支撐，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）軟件等。由此可見(jiàn)，該課程所涵蓋的理論、技術(shù)和系統(tǒng)之復(fù)雜，學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)與技能將面臨著極大挑戰(zhàn)。如果縮減教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生將難以形成完整的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造知識(shí)體系。因此，在確保教學(xué)系統(tǒng)性的前提下，如何平衡教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度以及學(xué)生學(xué)習(xí)的難易程度，成為當(dāng)前飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題。

（二） 技術(shù)應(yīng)用更新快，教學(xué)內(nèi)容滯后于行業(yè)需求

技術(shù)的發(fā)展日新月異。近年來(lái)，飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，然而，現(xiàn)有課程仍偏重理論教學(xué)，內(nèi)容更新緩慢，教材略顯陳舊，導(dǎo)致部分教學(xué)內(nèi)容滯后于行業(yè)需求[5]。為了提升飛機(jī)研制效能和增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，航空制造業(yè)在原有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極探索并引入了包括數(shù)字孿生、3D打印、人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人機(jī)協(xié)作和綠色制造等在內(nèi)的先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和系統(tǒng)（圖2），這些新技術(shù)正逐步得到應(yīng)用和重視。高校作為前沿技術(shù)和理論的探索陣地，應(yīng)走在技術(shù)發(fā)展的前沿。然而，教學(xué)內(nèi)容滯后于行業(yè)需求，將嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)新一代飛機(jī)研制的理解，制約其創(chuàng)新實(shí)踐能力，不利于其職業(yè)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

（三） 授課模式單一，創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)不足

專業(yè)軟件和工具貫穿了飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造全流程，大幅提升了飛機(jī)產(chǎn)品的研制效能，是數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的載體。以傳統(tǒng)講授模式的教學(xué)雖能有效夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，卻難以鍛煉學(xué)生的專業(yè)技能和研發(fā)能力，導(dǎo)致學(xué)生入職主機(jī)廠所時(shí)存在適應(yīng)性差、入手慢等問(wèn)題。因此，迫切需要設(shè)置合適的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，依托科研項(xiàng)目和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等來(lái)快速鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

圖2 飛機(jī)設(shè)計(jì)制造新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

三 面向智能制造的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程建設(shè)探索

（一） 調(diào)整教學(xué)大綱，重構(gòu)面向智能制造的課程教學(xué)知識(shí)體系

智能制造通過(guò)集成和應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等多種先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化。航空制造業(yè)作為高新技術(shù)和尖端制造的典型產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)廣泛引入智能制造技術(shù)來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品研制流程、提升研制效能，在制造工藝過(guò)程優(yōu)化、制造工件快速裝卸、制造現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與動(dòng)態(tài)監(jiān)控、物料配送等諸多方面實(shí)現(xiàn)了具體應(yīng)用[6]。智能制造作為航空制造業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向，面向航空航天領(lǐng)域的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程應(yīng)重構(gòu)面向智能制造的課程教學(xué)知識(shí)體系，以實(shí)現(xiàn)“飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)”向“飛機(jī)智能化設(shè)計(jì)制造技術(shù)”的教學(xué)轉(zhuǎn)型（圖3），強(qiáng)化學(xué)生對(duì)新一代智能制造技術(shù)的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論和先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情與動(dòng)力。

針對(duì)智能制造技術(shù)在飛機(jī)不同研制階段的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，調(diào)整教學(xué)大綱，介紹智能制造賦能下的飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、思考和創(chuàng)新未來(lái)飛機(jī)產(chǎn)品的研制模式。在飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)部分，引入智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和生成式設(shè)計(jì)等概念，講解飛機(jī)典型結(jié)構(gòu)或外形的智能化設(shè)計(jì)方法。在飛機(jī)數(shù)字化生產(chǎn)準(zhǔn)備教學(xué)部分，介紹基于特征識(shí)別、知識(shí)推薦、虛擬仿真等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的飛機(jī)零部件智能工藝規(guī)劃。在飛機(jī)數(shù)字化制造階段，引入智能工廠、異地協(xié)同、云制造、數(shù)字孿生等概念，分析飛機(jī)機(jī)身部件的智能化制造與裝配技術(shù)。

針對(duì)當(dāng)前飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程內(nèi)容廣泛、學(xué)生學(xué)習(xí)壓力較大的問(wèn)題，亟需重新梳理教學(xué)大綱。通過(guò)重組智能制造框架下的核心知識(shí)點(diǎn)，厘清有關(guān)知識(shí)體系的邏輯關(guān)系，提煉重點(diǎn)、難點(diǎn)和交叉點(diǎn)，合理平衡教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)量，積極探索以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)模式，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提升其學(xué)習(xí)興趣。在理論教學(xué)部分，按照飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造所涉及的三大關(guān)鍵技術(shù)，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），將教學(xué)內(nèi)容劃分為設(shè)計(jì)、分析和制造三個(gè)模塊進(jìn)行介紹，并輻射至相關(guān)軟件系統(tǒng)與應(yīng)用部分教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)信息普及的當(dāng)下，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的方式更加多樣和便捷，課堂教學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮師生近距離互動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)理解與溝通，提高課堂教學(xué)效率。

（二） 協(xié)調(diào)優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)型和探索型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是應(yīng)用類課程教學(xué)不可缺少的部分。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程涉及“理論-軟件-應(yīng)用”的一體化教學(xué)，單純理論教學(xué)難以讓學(xué)生充分理解和掌握飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的核心技術(shù)，有必要增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)[7]。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)依賴于軟硬件平臺(tái)支持，可以通過(guò)高校已有平臺(tái)或企業(yè)聯(lián)合平臺(tái)實(shí)施。以北京航空航天航天大學(xué)為例，飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要依托全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)”、工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“航空高端裝備智能制造技術(shù)”、北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“飛行器裝配機(jī)器人裝備”和北京市工程技術(shù)研究中心“高效綠色數(shù)控加工工藝及裝備”四個(gè)科研平臺(tái)來(lái)實(shí)施，形成高端科研平臺(tái)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的強(qiáng)力支撐，實(shí)現(xiàn)學(xué)科資源共享、設(shè)備資源開(kāi)放和人才資源互通。

依托優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，設(shè)置基礎(chǔ)型和探索型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在基礎(chǔ)型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，講授我國(guó)工業(yè)軟件、大飛機(jī)研制的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀，構(gòu)建飛機(jī)零部件設(shè)計(jì)、分析和制造的CAD/CAE/CAM軟件實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握主流研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件在飛機(jī)研制中的應(yīng)用，了解工業(yè)軟件的研發(fā)思路。在探索型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建采集、測(cè)量等硬件設(shè)備的學(xué)習(xí)和實(shí)操環(huán)節(jié)，講解相關(guān)設(shè)備在飛機(jī)制造和裝配中的應(yīng)用；依托多通道虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，創(chuàng)建沉浸式裝配仿真試驗(yàn)，學(xué)習(xí)VR/AR技術(shù)的具體應(yīng)用。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)來(lái)解決實(shí)際工程問(wèn)題，有助于提升其跨學(xué)科綜合能力[8]。

（三） 甄選科研項(xiàng)目，打造以核心科研項(xiàng)目為引領(lǐng)的教學(xué)案例庫(kù)

北京航空航天大學(xué)飛行器制造工程系近年來(lái)圍繞國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，開(kāi)展了一系列重大重點(diǎn)項(xiàng)目攻關(guān)，在數(shù)字化設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域積累了深厚的專業(yè)理論知識(shí)，榮獲了一系列成果，為本專業(yè)人才培養(yǎng)提供了強(qiáng)有力支撐。將部分科研項(xiàng)目和成果融入飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程，通過(guò)理論知識(shí)與實(shí)際科研項(xiàng)目相結(jié)合的方式實(shí)施教學(xué)，不僅可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也有助于培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力。例如：以機(jī)翼結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)與仿真教學(xué)案例，講解參數(shù)化設(shè)計(jì)、有限元仿真、形狀設(shè)計(jì)優(yōu)化相關(guān)知識(shí)； 以面向制造全過(guò)程的全要素工藝建模教學(xué)案例，介紹基于模型的定義（MBD）、本體技術(shù)、復(fù)雜產(chǎn)品知識(shí)建模和模型數(shù)據(jù)智能檢索等技術(shù)； 以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）輔助裝配和裝配狀態(tài)檢測(cè)教學(xué)案例，分析AR技術(shù)在飛機(jī)裝配中的具體應(yīng)用和前景； 以基于數(shù)字孿生的發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)教學(xué)案例，講授數(shù)字孿生技術(shù)的核心理念及其在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、虛擬優(yōu)化和產(chǎn)品全生命周期管理等方面所發(fā)揮的作用； 以飛行器部件的高精度裝調(diào)教學(xué)案例，闡述加工模型的制造誤差給高精密制造帶來(lái)的挑戰(zhàn)以及如何借助設(shè)計(jì)、仿真和制造數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精密零部件的智能裝調(diào)。

以科研項(xiàng)目為牽引的案例教學(xué)能夠深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握，使他們更迅速地洞察企業(yè)的實(shí)際需求及面臨的挑戰(zhàn)，為后續(xù)參與科研訓(xùn)練和項(xiàng)目研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，構(gòu)建一個(gè)素材豐富的科研項(xiàng)目教學(xué)案例庫(kù)，對(duì)課程教學(xué)具有重要價(jià)值。通過(guò)“強(qiáng)科研”推動(dòng)“強(qiáng)教學(xué)”，并通過(guò)“強(qiáng)教學(xué)”促進(jìn)“強(qiáng)科研”，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)的協(xié)同發(fā)展。

（四） 融入思政元素，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)敬業(yè)、敢于擔(dān)當(dāng)、勇于創(chuàng)新的領(lǐng)軍人才

立德樹(shù)人是高校教育的根本任務(wù)，將思政元素有機(jī)融入專業(yè)課程是高校實(shí)施課程思政建設(shè)的有效途徑[9]。筆者所在的飛行器制造工程系作為我國(guó)航空航天后備力量的重要培育地，課程思政建設(shè)尤為重要，需要牢記為黨育人、為國(guó)育才的使命，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)敬業(yè)、敢于擔(dān)當(dāng)、勇于創(chuàng)新的新時(shí)代領(lǐng)軍人才。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)作為飛行器制造工程系的專業(yè)核心課程，積極融入思政元素具有現(xiàn)實(shí)意義，可以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍投身國(guó)家重大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域。

專業(yè)課程教學(xué)融入思政教育需要深入挖掘思政元素。飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程面向現(xiàn)代和未來(lái)飛機(jī)研制，可以從以下三個(gè)途徑來(lái)挖掘思政元素：①歷史淵源。我國(guó)大飛機(jī)研制可以追溯到20世紀(jì)70年代，從運(yùn)10、ARJ21到C919，歷經(jīng)磨難，終于實(shí)現(xiàn)了干線客機(jī)的突破。通過(guò)挖掘我國(guó)大飛機(jī)的研制歷史及其蘊(yùn)含的百折不撓精神，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。②工匠精神[10]。飛機(jī)研制是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，以C919為例，有超過(guò)100萬(wàn)個(gè)零部件，涉及總體、結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)、材料、制造、飛控、航電、防冰和適航等諸多內(nèi)容，其成功研制離不開(kāi)大國(guó)工匠精神。通過(guò)挖掘我國(guó)大飛機(jī)及各型戰(zhàn)機(jī)背后的英雄楷模與工匠精神（例如，殲-15研制現(xiàn)場(chǎng)總指揮羅陽(yáng)同志及其攻堅(jiān)克難、忘我奉獻(xiàn)的“羅陽(yáng)精神”），鼓勵(lì)學(xué)生精益求精、追求卓越，并樹(shù)立挑戰(zhàn)自我、超越自我的人生信條。③家國(guó)情懷。我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展從一無(wú)所有到面向星辰大海，艱辛與榮耀并存。通過(guò)介紹我國(guó)近現(xiàn)代航空航天事業(yè)的發(fā)展歷程與卓越成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷與民族自豪感。

四 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能制造技術(shù)的快速發(fā)展及其在航空制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，高校飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和體系面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。本文針對(duì)當(dāng)前飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)課程面臨的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重、教學(xué)落后實(shí)際、創(chuàng)新實(shí)踐能力弱等問(wèn)題，提出面向智能制造的課程教學(xué)改革探索，從調(diào)整教學(xué)大綱、增設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)、打造科研項(xiàng)目教學(xué)案例庫(kù)和融入課程思政等四個(gè)途徑來(lái)開(kāi)展新課程建設(shè)，探索從“飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)”向“飛機(jī)智能化設(shè)計(jì)制造技術(shù)”的教學(xué)轉(zhuǎn)型。這些教學(xué)改革措施不僅有助于完善學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)體系，拓寬學(xué)科視野，提升創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)空天報(bào)國(guó)情懷，還能有效培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題洞察力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為其職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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