張濤

摘 要：制造業(yè)智能化、信息化給航空航天工業(yè)帶來了新的活力和挑戰(zhàn)，同時(shí)也對(duì)高校航空航天專業(yè)的教學(xué)及人才培養(yǎng)提出了新的要求。本文以飛行器制造專業(yè)的主干課飛機(jī)鈑金成形原理與技術(shù)為例，剖析了當(dāng)前飛行器制造專業(yè)的特點(diǎn)及當(dāng)前教學(xué)和人才培養(yǎng)方面的不足之處;結(jié)合智能制造的內(nèi)涵，分析了基于智能制造的飛行器專業(yè)課程的發(fā)展趨勢(shì);在此基礎(chǔ)上，基于“中國制造2025”提出的將制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的目標(biāo)，提出了針對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法的一些改革措施。

關(guān)鍵詞：智能制造;飛行器制造;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法

隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，高性能、輕量化、大型化、整體化的先進(jìn)飛行器不斷涌現(xiàn)，這對(duì)航空航天制造業(yè)水平及專業(yè)制造人員的素質(zhì)都提出了更高的要求。近年來，隨著德國工業(yè)4.0[1]、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、日本全球智能制造合作計(jì)劃，歐盟IMS2020計(jì)劃的相繼提出，制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化將成為新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)。鑒于此，我國提出《中國制造2025》，將智能制造定位為中國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)及工業(yè)化與信息化深度融合的主攻方向。[2]因此對(duì)于航空航天領(lǐng)域制造業(yè)來說，是一次提升產(chǎn)業(yè)制造水平的機(jī)遇。然而由于航空航天制造領(lǐng)域本身的特點(diǎn)，與現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的融合還不夠，迫切需要大量具有多學(xué)科交叉背景的高新技術(shù)人才，因此對(duì)于高校本科教育和教學(xué)也提出了新要求。本文首先分析了飛行器制造專業(yè)的特點(diǎn)及當(dāng)前教學(xué)不足之處，結(jié)合智能制造的要求，總結(jié)了飛行器制造專業(yè)今后的發(fā)展趨勢(shì)，并針對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了相應(yīng)的改革建議。

一、飛行器制造專業(yè)特點(diǎn)及當(dāng)前教學(xué)不足

本文以飛行器制造專業(yè)的主干必修課“飛機(jī)鈑金成形原理與技術(shù)”為例進(jìn)行說明。該課程主要介紹飛機(jī)不同部位具有不同特征的鈑金零件的成形工藝和方法以及成形過程中共同的力學(xué)基礎(chǔ)及規(guī)律。該課程中所介紹的飛機(jī)鈑金成形工藝，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)幾大主機(jī)廠，是飛機(jī)上各種鈑金零件成形的基礎(chǔ)。因此，該課程的目的在于系統(tǒng)地、科學(xué)地闡明飛機(jī)鈑金成形工藝中的共同基礎(chǔ)和規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的理論分析方法，具體應(yīng)用到各個(gè)成形工藝的分析中去，為合理制定飛機(jī)鈑金零件成形的工藝方案和設(shè)計(jì)合理的工裝和模具結(jié)構(gòu)打下理論基礎(chǔ)。

該課程具有學(xué)科交叉度高、知識(shí)容量大、技術(shù)發(fā)展快等特點(diǎn)。首先，該課程綜合了高等數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料學(xué)等學(xué)科，要求學(xué)生具備這些學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)還需要學(xué)會(huì)利用這些交叉學(xué)科綜合分析和解決鈑金成形工藝中的實(shí)際問題。其次，該課程知識(shí)量大，不僅要求學(xué)生理解鈑金成形過程中的共同物理基礎(chǔ)和力學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)還要求學(xué)生理解針對(duì)飛機(jī)不同零件特點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的鈑金成形工藝和方法，成形工藝種類多，其工藝特點(diǎn)均不相同。再次，隨著我國航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于大型客機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)及其他特種機(jī)型的要求越來越高，因此急需采用新的成形工藝和方法來滿足其對(duì)外形及性能的要求，鈑金成形工藝新技術(shù)發(fā)展也越來越迅速，甚至一些新技術(shù)已經(jīng)引起鈑金成形工藝領(lǐng)域新的革命。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方法難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及熱情，學(xué)生難以理解及應(yīng)用該門課程所介紹的技術(shù)及方法。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+，人工智能、機(jī)器人等新興科技的飛速發(fā)展，[3]不僅顛覆了許多傳統(tǒng)制造業(yè)，徹底改變了當(dāng)今人們的生活方式;同時(shí)也逐漸改變?nèi)藗儗W(xué)習(xí)新知識(shí)、獲取新信息的方式以及看待新事物的思維。大學(xué)，作為國家新一代高素質(zhì)年輕人聚集的地方，對(duì)國家乃至全世界范圍內(nèi)出現(xiàn)的新技術(shù)帶來的發(fā)展以及革新尤其敏感。他們不太樂意接受傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法，而對(duì)新技術(shù)、新革命表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣和熱愛。在這個(gè)知識(shí)爆炸以及智能化、信息化占據(jù)熱點(diǎn)的時(shí)代，高校教學(xué)，尤其是專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)的教學(xué)，不能再默守傳統(tǒng)固化模式，而應(yīng)該結(jié)合新技術(shù)發(fā)展帶來的機(jī)遇和契機(jī)，揚(yáng)長避短，探索出真正適合社會(huì)發(fā)展需要的、能最大程度提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主性的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

結(jié)合該課程的特點(diǎn)以及當(dāng)今新技術(shù)發(fā)展的需要，本項(xiàng)目擬解決如下問題：

（1）傳統(tǒng)教學(xué)難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及熱情。飛機(jī)鈑金成形工藝屬于比較傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前教材介紹的成形技術(shù)一方面難以滿足新時(shí)代航空航天領(lǐng)域的發(fā)展要求;另外由于與當(dāng)今科技發(fā)展的熱點(diǎn)結(jié)合較少，難以最大程度調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法在這門課程中的效果表現(xiàn)得差強(qiáng)人意。

（2）傳統(tǒng)教學(xué)難以滿足新時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)的要求。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)、智能化、信息化迅猛發(fā)展的時(shí)代，知識(shí)更替周期大為縮短，需要高校學(xué)生能快速掌握高新科技，同時(shí)能學(xué)以致用，將最新的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到自身的專業(yè)領(lǐng)域，提升專業(yè)制造水平，從而促進(jìn)我國制造業(yè)水平的發(fā)展，為我國躋身工業(yè)強(qiáng)國提供人才保障。

（3）過分強(qiáng)調(diào)單科知識(shí)的學(xué)習(xí)難以培養(yǎng)學(xué)生利用交叉學(xué)科知識(shí)分析和解決問題的綜合性思維。當(dāng)今制造技術(shù)的專業(yè)化和集成度越來越高，解決一個(gè)問題往往涉及到多方面多學(xué)科的知識(shí)，因此需要學(xué)生具有多學(xué)科知識(shí)積累以及分析和解決問題的綜合能力。

（4）課堂教學(xué)不夠前沿，難以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的榮譽(yù)感和使命感。陳舊的教學(xué)內(nèi)容和模式容易造成學(xué)生對(duì)于鈑金成形技術(shù)“臟、累、舊”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，因此，亟需結(jié)合高新技術(shù)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的鈑金成形可以與最新前沿技術(shù)有機(jī)結(jié)合，傳統(tǒng)行業(yè)也可以“高、大、上”。

二、基于智能制造的專業(yè)課程發(fā)展趨勢(shì)

智能制造的核心是推進(jìn)制造過程及制造裝備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，其涉及到機(jī)械、電子、材料、信息、系統(tǒng)管理和人工智能等前沿知識(shí)與技術(shù)，學(xué)科跨度大，對(duì)于智能制造新人才的培養(yǎng)提出了更高要求?；谥悄苤圃斓膶I(yè)課程發(fā)展趨勢(shì)如下：

（1）多學(xué)科交叉：基于航空航天領(lǐng)域智能制造的特點(diǎn)，需有針對(duì)性的將機(jī)械、電子、信息等交叉學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)與前沿人工智能有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析、解決問題的能力，從而構(gòu)建精確知識(shí)架構(gòu)，提升創(chuàng)新思維及能力。

（2）課上與課外有機(jī)結(jié)合：課上基礎(chǔ)知識(shí)授課及具體案例分析，引導(dǎo)學(xué)生課后自主搜索、積極學(xué)習(xí)，鞏固課上所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)獲取最新技術(shù)，課上和課外有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（3）基礎(chǔ)與前沿碰撞：智能制造需要采用前沿技術(shù)來改造傳統(tǒng)制造技術(shù)和方式，通過案例教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，在基礎(chǔ)教學(xué)與前沿技術(shù)中碰撞出思想的火花。

三、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革舉措

基于“中國制造2025”提出的將制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的目標(biāo)，針對(duì)飛行器制造專業(yè)特有的航空航天特色，修訂基于多學(xué)科交叉的教學(xué)內(nèi)容;基于案例教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生采用多學(xué)科綜合分析問題的能力;將基礎(chǔ)知識(shí)與前沿理論有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及課后自主學(xué)習(xí)的積極性，具體說明如下：

（一）探索基于智能制造的飛機(jī)鈑金成形技術(shù)教學(xué)內(nèi)容改革

首先，需對(duì)課程教學(xué)大綱修訂和完善，刪減一些過時(shí)的技術(shù)和內(nèi)容;其次，對(duì)多學(xué)科交叉知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充和拓展，如力學(xué)與材料學(xué)相結(jié)合，機(jī)械與自動(dòng)控制相結(jié)合等;再次，添加具體教學(xué)案例的討論與分析，針對(duì)航空企業(yè)的具體工程案例，綜合鞏固所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解以及培養(yǎng)綜合分析的創(chuàng)新性思維;另外，開展基礎(chǔ)知識(shí)與前沿科技的專題探討，根據(jù)課程大綱的重點(diǎn)知識(shí)，結(jié)合最新的前沿科學(xué)技術(shù)，將兩者有機(jī)結(jié)合起來，提升學(xué)生參與討論和分析的興趣及熱情，在此過程中達(dá)到落實(shí)基礎(chǔ)教學(xué)和培養(yǎng)創(chuàng)新性思維的目的。

（二）探索基于智能制造的飛行器制造專業(yè)教學(xué)方法改革

理論講解與實(shí)踐相結(jié)合：結(jié)合教師科研課題以及國內(nèi)飛機(jī)制造主機(jī)廠對(duì)新技術(shù)的需求，[5]將科學(xué)問題簡化到所教授課程的具體知識(shí)點(diǎn)上，提高教學(xué)的針對(duì)性。

課外基于互聯(lián)網(wǎng)資料搜集、分析與課上討論相結(jié)合的教學(xué)法;通過課上具體理論知識(shí)講解，結(jié)合具體案例分析，引導(dǎo)學(xué)生課后對(duì)相關(guān)專題進(jìn)一步探討、研究。教導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用互聯(lián)網(wǎng)、智能終端等獲取最新知識(shí)及信息，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

成功案例仿效：通過剖析其他工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)秀案例，將其應(yīng)用到航空航天專業(yè)教學(xué)和人才培養(yǎng)上，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行消化吸收，從而轉(zhuǎn)接應(yīng)用。

四、結(jié)語

本文以飛機(jī)鈑金成形原理與技術(shù)課程為例，分析了智能制造的典型特征及其對(duì)于高校教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)的最新要求，通過更新教學(xué)內(nèi)容，采用多舉措改進(jìn)教學(xué)方法，有望提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，為我國航空航天事業(yè)的快速發(fā)展源源不斷輸送人才。

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