劉艷紅 卿光輝 張宏偉

摘 要 開(kāi)展形象化教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是未來(lái)該專業(yè)的教學(xué)改革的重要方向。本文結(jié)合飛行器制造工程專業(yè)的專業(yè)課程和專業(yè)知識(shí)體系論述了形象化教學(xué)的必要性，并以實(shí)例說(shuō)明了形象化教學(xué)在該專業(yè)的實(shí)施及效果。

關(guān)鍵詞 民航特色 形象化 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

On Visualize Teaching Methods Have Characteristics of Civil Aviation

LIU Yanhong， QING Guanghui， ZHANG Hongwei

（Aircraft Department， School of Aerospace Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300）

Abstract Design and application of conduct is an important teaching method to visualize the future direction of the profession of teaching reform. Combined with aircraft manufacturing engineering professional courses and professional knowledge discusses the necessity to visualize teaching and teaching examples illustrate the visualization of the professional implementation and effect.

Key words characteristics of civil aviation; visualize; teaching methods

0 引言

近年來(lái)“大工程觀”的工程教育理念已在我國(guó)工程教育界得到普遍的認(rèn)可，并為高等工程教育改革提出了新的要求。作為具有鮮明民航特色的飛行器制造工程專業(yè)，必須根據(jù)自身的培養(yǎng)目標(biāo)，解決以往只強(qiáng)調(diào)科學(xué)化、專業(yè)化，而割裂了工程本身的問(wèn)題，從而使專業(yè)課程突出民用航空器維修工程的整體性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中完整掌握飛機(jī)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，適應(yīng)民航維修領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的要求。

空間想象力是人們對(duì)客觀事物的空間形式（幾何形體）進(jìn)行觀察、分析、認(rèn)知的抽象思維能力。但是飛機(jī)結(jié)構(gòu)及各系統(tǒng)本身都是非常復(fù)雜的空間系統(tǒng)，對(duì)于首次接觸的學(xué)生來(lái)說(shuō)，通常難以把握復(fù)雜的整體構(gòu)成，而教材上飛機(jī)構(gòu)件或系統(tǒng)零部件的描述比較抽象，教師講解以及教學(xué)課件上平面原理圖或結(jié)構(gòu)圖或簡(jiǎn)單的立體圖，很難使學(xué)生建立起完整、直觀、生動(dòng)的具體結(jié)構(gòu)概念。所以，學(xué)生和教師都希望在實(shí)體飛機(jī)上進(jìn)行教學(xué)。但由于飛機(jī)大部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)是封閉的，不可能從真實(shí)飛機(jī)上看到每個(gè)局部的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的空間組成。

因此，教師在課堂上應(yīng)采用一些先進(jìn)的方法及手段強(qiáng)化學(xué)生的飛機(jī)及其系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)概念，可以提升學(xué)生的空間想象力，使學(xué)生輕松準(zhǔn)確地掌握飛機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。所以，采用形象化教學(xué)已成為飛行器制造工程專業(yè)的教學(xué)方法改革的重要任務(wù)之一。

1 形象化教學(xué)方法的探索

1.1 形象化教學(xué)問(wèn)題的提出

形象化對(duì)于飛行器制造工程專業(yè)的學(xué)生是很重要的，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)具有很大的難度，如果在真實(shí)的飛機(jī)上講授專業(yè)課或經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部觀察實(shí)際結(jié)構(gòu)及各類復(fù)雜的系統(tǒng)分布，存在著教學(xué)空間、教學(xué)管理、其他教學(xué)手段的運(yùn)用、教學(xué)記錄、安全等諸多問(wèn)題。同時(shí)，由于實(shí)體飛機(jī)的很多內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)是封閉的，不可能從整體的實(shí)體飛機(jī)上觀察到局部的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的空間詳細(xì)內(nèi)容。所以教學(xué)效果不理想，可操作性不強(qiáng)。如果能夠構(gòu)建一個(gè)基于先進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)字建模技術(shù)的“數(shù)字飛機(jī)”，來(lái)展示一些有代表性的結(jié)構(gòu)和飛機(jī)各類典型的系統(tǒng)，可有效提高學(xué)生對(duì)飛機(jī)的直覺(jué)感知，使學(xué)生在知識(shí)的構(gòu)建與掌握等方面取得良好的教學(xué)效果。

1.2 形象化教學(xué)方法舉例

在進(jìn)行形象化教學(xué)的過(guò)程，我們以培養(yǎng)目標(biāo)為基準(zhǔn)構(gòu)建“數(shù)字飛機(jī)”，并進(jìn)行了圍繞“數(shù)字飛機(jī)”的教學(xué)方法研究與設(shè)計(jì)，在此以幾個(gè)結(jié)合專業(yè)核心課程群形象化教學(xué)方法的設(shè)計(jì)實(shí)例，闡述形象化教學(xué)在飛行器制造工程專業(yè)核心課程群中的應(yīng)用。

（1）飛機(jī)結(jié)構(gòu)與維修課程群形象化教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。應(yīng)用B737結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字模型，可幫助學(xué)生多角度建立飛機(jī)結(jié)構(gòu)的空間概念，以透視法觀察結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造，了解各個(gè)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的理論位置，從而全面理解和掌握結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式、構(gòu)件類型和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。另一方面，從結(jié)構(gòu)的功能上講，可以通過(guò)三維數(shù)字模型讓學(xué)生更清晰了解結(jié)構(gòu)基本任務(wù)：載荷類型、受力分布特征、傳力路徑等。這樣在教學(xué)形式上，就可以使教學(xué)內(nèi)容由抽象、復(fù)雜變得形象、具體了。同時(shí)，基于三維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的內(nèi)容的教學(xué)，可充分激起學(xué)生的興趣，從而可以減少學(xué)生對(duì)枯燥和復(fù)雜的理論推導(dǎo)或數(shù)值計(jì)算教學(xué)內(nèi)容的排斥感。又如，從維修操作的教學(xué)方面來(lái)講，如果能以如圖1所示的數(shù)字結(jié)構(gòu)為主體，教師在進(jìn)行維修操作的過(guò)程和基本步驟的講解時(shí)，輔以動(dòng)畫(huà)過(guò)程，不僅在教學(xué)內(nèi)容上更加規(guī)范、準(zhǔn)確;在教學(xué)形式上也更加生動(dòng)，并可大大提高學(xué)生的積極性，吸引學(xué)生的注意力，從而提高教學(xué)效果。

（2）飛機(jī)系統(tǒng)課程群形象化教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。從圖2的B737-700空調(diào)系統(tǒng)的三維數(shù)字模型中可以看出空調(diào)系統(tǒng)在飛機(jī)上的整體布局情況，尤其是空氣分配系統(tǒng)，包括從混合室到客艙與駕駛艙各部位的空氣分配管路的位置及其基本外形;另外，從該圖還可以清晰地看出電子設(shè)備的冷卻空氣系統(tǒng)及相關(guān)管路的位置與分布。對(duì)于各部分的細(xì)節(jié)情況，可以利用相應(yīng)的放大鏡了解其三維情況（如圖3a和圖3b所示）。

（a）維修前的準(zhǔn)備與現(xiàn)場(chǎng) ? ? ? ? ?（b）基本操作過(guò)程示例

圖1

圖2 B737-700空調(diào)系統(tǒng)布局三維數(shù)字模型

（a）流量控制活門 ? ? ? ? ? ? （b）PRSOV運(yùn)動(dòng)仿真

圖3

如果在講授飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的具體內(nèi)容時(shí)，給學(xué)生展示如圖2和圖3所示的三維數(shù)字模型。講解可以做到形象具體?？谑?、板書(shū)難以表達(dá)清楚的內(nèi)容直接以三維的數(shù)字模型展示，使學(xué)生一目了然。圖2和圖3所示的三維數(shù)字模型不僅加強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，形成空間的整體形象，還能在學(xué)生的腦海里建立起有效的關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)的空間思維框架。然后，在進(jìn)入具體的組件或部件的功能原理的介紹與分析時(shí)，就可以在很大程度上突出教學(xué)的重點(diǎn)，化解教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)和疑點(diǎn)。因?yàn)槭聦?shí)上，又可以通過(guò)圖3進(jìn)行超級(jí)鏈接至圖3a或圖3b，講解具體組件的原理、組成與運(yùn)動(dòng)仿真的三維數(shù)字模型。

在介紹空調(diào)系統(tǒng)的各組件或部件的功能原理的同時(shí)，仍然可以再次運(yùn)用空調(diào)系統(tǒng)整體的三維數(shù)字模型（如圖2）來(lái)說(shuō)明某一組件或某一部件在整個(gè)系統(tǒng)中的作用、地位或其重要性。

可以形象地比喻以上的教學(xué)效果：空調(diào)系統(tǒng)中組件或部件可比做“樹(shù)木”，學(xué)生學(xué)習(xí)了系統(tǒng)中組件或部件的功能原理后，也就是掌握了或了解了具體的“樹(shù)木”。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是由很多的“樹(shù)木”構(gòu)成的“森林”。最后的教學(xué)效果就好比學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅見(jiàn)到“樹(shù)木”，同時(shí)也見(jiàn)到了“森林”。另外，值得強(qiáng)調(diào)是：基于三維數(shù)字模型的教學(xué)過(guò)程，除了形象具體外，還可簡(jiǎn)易地突出知識(shí)的重點(diǎn)，做到主次分明。

實(shí)質(zhì)上，對(duì)于燃油系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)或其它系統(tǒng)等都可以采用形象化的教學(xué)手段。

2 結(jié)論

本文從飛行器制造工程專業(yè)的專業(yè)課程和專業(yè)知識(shí)體系特點(diǎn)分析著手，提出了形象化教學(xué)方法的必要，并用多個(gè)實(shí)例說(shuō)明了形象化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)和教學(xué)效果，同時(shí)，討論了形象化教學(xué)與專題化和綜合化的關(guān)系。

實(shí)踐證明開(kāi)展形象化教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，是未來(lái)飛行器制造工程專業(yè)的教學(xué)改革的重要方向，對(duì)飛行器制造工程專業(yè)特色建設(shè)有著非常重要的意義。但是“數(shù)字飛機(jī)”的建設(shè)是一個(gè)大的系統(tǒng)工程，任重道遠(yuǎn)，所以，需要不斷努力完善，進(jìn)行“數(shù)字飛機(jī)”的設(shè)計(jì)與形象化教學(xué)的研究。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，形象化教學(xué)將在飛行器制造工程專業(yè)的所有專業(yè)課程中得以應(yīng)用，我們的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果會(huì)走上一個(gè)新的臺(tái)階。

本研究由天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目“虛擬飛機(jī)教學(xué)平臺(tái)的研究與建設(shè)”的支持

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