呂雙祺 李夢 尚永鋒 左渝鈺 魏武國

[摘 要]民航行業(yè)的快速發(fā)展使其對機務(wù)技術(shù)與管理人才的理論和技能要求逐漸提高。而航空材料類課程是民航機務(wù)相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。中國民用航空飛行學(xué)院航空工程學(xué)院的航空材料與腐蝕課程，在一般機械工程材料課程的基礎(chǔ)上突出航空領(lǐng)域材料部分，貼近機務(wù)維修工作，重視雙語教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)。圍繞目前的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀，學(xué)校對其進(jìn)行了初步的改革，即采用翻轉(zhuǎn)課堂、微課設(shè)計等方法促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升，改善教學(xué)和考核中的知識點難易分布，拓展完善腐蝕與防護(hù)部分的教學(xué)內(nèi)容等。

[關(guān)鍵詞]航空材料;機務(wù)維修;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）02-0001-03

近年來，我國航空領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。國產(chǎn)大飛機、航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C等重大專項依次啟動，進(jìn)展順利。在民航領(lǐng)域，運輸航空和通用航空日益發(fā)展;在軍事國防方面，空軍力量成為現(xiàn)代軍隊的重要組成部分。國家對于航空類相關(guān)專業(yè)的人才需求逐年加大，許多高等院校相繼開設(shè)了飛行器及動力裝置的設(shè)計、制造、維修、適航等相關(guān)專業(yè)，并逐年擴大招生規(guī)模，但仍然很難滿足現(xiàn)實需要。航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開航空材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，先進(jìn)材料的研發(fā)與應(yīng)用為航空結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了更多的選擇，起到了巨大的推動作用[1]。在高等院校，航空材料類課程成為相關(guān)專業(yè)學(xué)生的重要必修基礎(chǔ)課程。針對不同專業(yè)，如何開展此類課程的教學(xué)研究和教學(xué)改革工作，以培養(yǎng)更加優(yōu)秀的、符合國家和市場需求的學(xué)生，是相關(guān)院校授課教師的重要工作之一。中國民用航空飛行學(xué)院作為國內(nèi)培養(yǎng)民航機務(wù)人才的一支重要力量，長期致力于相關(guān)學(xué)科和專業(yè)的課程建設(shè)和教學(xué)研究工作。其所開設(shè)的航空材料與腐蝕課程對于機務(wù)專業(yè)學(xué)生而言，既打開了了解航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一扇窗口，又為往后的專業(yè)核心課程和維修技能培訓(xùn)學(xué)習(xí)與實踐打下了重要基礎(chǔ)。因此，學(xué)校有必要經(jīng)常性地對本門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程加以思考和改進(jìn)，以促進(jìn)學(xué)生的成長成才。

一、課程內(nèi)容與性質(zhì)

航空材料與腐蝕課程是中國民用航空飛行學(xué)院面向飛行器制造工程、飛行器動力工程等本科專業(yè)以及飛機機電設(shè)備維修等?？茖I(yè)于大學(xué)二年級開設(shè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程主要分為“航空材料學(xué)基礎(chǔ)”和“航空材料腐蝕與防護(hù)”兩個部分，在教與學(xué)的過程中緊緊圍繞“化學(xué)成分—加工工藝—組織結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”之間的相互關(guān)系及變化規(guī)律這一大綱來展開?！昂娇詹牧蠈W(xué)基礎(chǔ)”部分主要包括工程材料的晶體結(jié)構(gòu)、使用和工藝性能、結(jié)晶與相圖、塑性變形與再結(jié)晶、強化與熱處理原理以及常用工程材料類型與特點等知識，在一般機械工程材料知識基礎(chǔ)上強調(diào)航空領(lǐng)域結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用和發(fā)展情況[2]?！昂娇詹牧细g與防護(hù)”部分主要包括航空材料腐蝕的機理、類型、特點以及檢測、預(yù)防、維護(hù)的方法等知識，內(nèi)容深入聯(lián)系機務(wù)工作實際。

本課程是一門理論聯(lián)系實踐的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個學(xué)科和專業(yè)體系中起到承上啟下的重要作用，既有大一學(xué)年的理化課程作為本門課程的基礎(chǔ)，又可以為后續(xù)飛行器及動力裝置的結(jié)構(gòu)、強度、制造和維修工藝等課程做好鋪墊，也能聯(lián)系維修技能培訓(xùn)環(huán)節(jié)的具體操作。本課程在教授學(xué)生專業(yè)理論知識的同時，突出航空材料研制與應(yīng)用在航空工業(yè)中的重要地位和作用，拓展學(xué)生在航空領(lǐng)域新材料、新技術(shù)應(yīng)用方面的視野，強調(diào)航空材料及結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)在保障運行安全中的重要意義。本課程教師通過建立材料科學(xué)與工程知識體系幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考，通過聯(lián)系民航機務(wù)一線工作情況培養(yǎng)學(xué)生的民航情懷、事業(yè)心和責(zé)任感。

二、課程的教學(xué)特色

（一）突出航空領(lǐng)域材料應(yīng)用

和大多數(shù)理工科院校機械類專業(yè)開設(shè)的機械工程材料等課程有所區(qū)別，在航空機械類專業(yè)教學(xué)中，講授類似知識的課程一般被稱為航空材料學(xué)，以突出航空特色，本課程亦是如此。“一代材料，一代飛機/發(fā)動機”是業(yè)界公認(rèn)的規(guī)律，這也說明現(xiàn)代航空材料具有自身獨樹一幟的特征以滿足裝備發(fā)展需求[3]。因此，課程教學(xué)中會突出介紹一些航空領(lǐng)域所使用的材料及其特點。比如，運輸航空和通用航空飛機越來越多地采用的各類樹脂基復(fù)合材料，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中必須采用的高溫合金材料等。在教學(xué)過程中，也大多會從航空領(lǐng)域的應(yīng)用背景或零部件等方面的知識進(jìn)行展開，比如由航空活塞發(fā)動機電嘴中的主電極引出陶瓷材料的用途，由飛機蒙皮材料的演變和發(fā)展過程引出鋁合金、復(fù)合材料及其性能特點。在專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)之前，學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)本門課程預(yù)先了解到與行業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用場景，以利于今后的學(xué)業(yè)和工作。

（二）聯(lián)系機務(wù)維修職業(yè)需求

民航院校的飛行器制造工程、飛行器動力工程等本科專業(yè)培養(yǎng)方向都側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生未來從事飛行器及動力裝置的維修技術(shù)與管理工作，而非主要面向設(shè)計、研發(fā)、制造等崗位。因此，在教學(xué)內(nèi)容方面，課程中也適當(dāng)?shù)卦黾恿艘恍┚S修技術(shù)資料及出版物、航材使用與管理等和機務(wù)工作相關(guān)的知識，在擴展知識面的同時加深職業(yè)情懷。與此同時，“航空材料腐蝕與防護(hù)”也作為教學(xué)和考核的另一部分主要內(nèi)容，此部分重點講授航空機械維修中常見的材料腐蝕類型、原理、特點以及腐蝕的檢測、預(yù)防和修理等知識，側(cè)重于維修基礎(chǔ)知識和技能方面的拓展，而不在于較深入地探討理化方面的成因，要做到詳略得當(dāng)，使學(xué)生學(xué)之有益，而不過多地增加其學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)[4]。

（三）逐步開展加強雙語教學(xué)

在航空材料類課程中重視并開展雙語教學(xué)，不僅能夠提高學(xué)生的英語水平和應(yīng)用能力，同時也能夠加強學(xué)生對于專業(yè)英語的掌握，以便于提高其學(xué)習(xí)專業(yè)文獻(xiàn)資料、把握國際前沿動態(tài)的能力。從行業(yè)現(xiàn)狀來看，在民航領(lǐng)域中，飛行、空管、機務(wù)、乘務(wù)、勤務(wù)等各個崗位都需要足夠高的外語綜合應(yīng)用能力和水平。在工作中，學(xué)生既要接觸和使用用英語撰寫的各類資料，也要能夠流利地使用外語進(jìn)行交流和溝通。航空材料與腐蝕課程雙語教學(xué)以材料科學(xué)與工程專業(yè)英語為基礎(chǔ)，既涉及英語科技文體的語法特征和學(xué)科相關(guān)文獻(xiàn)的語言特點，又涉及一定的專業(yè)技術(shù)內(nèi)容和科技信息交流[5]。在民航機務(wù)專業(yè)的課程教學(xué)中，要逐步將教材教案、多媒體課件、影音素材等進(jìn)行雙語化編制，授課時也要逐步推進(jìn)英語詞匯拓展、英語問答交流直至全英文教學(xué)，并在考核中安排一定比例的英語試題加以評價。

（四）開設(shè)實驗環(huán)節(jié)加深理解

為了使學(xué)生能夠更加直觀地學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識點，課程在理論授課之外，也增加了實驗課時，通過開設(shè)一些基礎(chǔ)實驗來增強學(xué)生的體驗感和興趣，加深對重點難點的理解[3，6]。例如，在學(xué)習(xí)彈性、強度、硬度等材料力學(xué)性能指標(biāo)方面的內(nèi)容時，開展低碳鋼拉伸實驗、硬度測量實驗;為了更好地學(xué)習(xí)金屬材料晶體結(jié)構(gòu)、相、組織組成物等知識點，開展金相制備與觀察實驗，通過光學(xué)顯微鏡觀察鋼鐵材料的晶粒、晶界、相和組織等形貌特征;在學(xué)習(xí)熱處理原理時，通過觀察對比熱處理前后的金相特征，更加直觀地感受熱處理對組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，以及其與力學(xué)性能之間的聯(lián)系。通過實際操作與觀察，使學(xué)生對抽象難懂的知識點形成直觀感受和認(rèn)知，同時還能提高學(xué)習(xí)的積極性。

三、教學(xué)方法探索與反思

在航空材料與腐蝕這門航空機械類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，材料科學(xué)與工程方面的基礎(chǔ)理論知識占比較大，通常教師都是以講授法為主來布置和開展教學(xué)活動。由于各類材料和生產(chǎn)、生活的方方面面息息相關(guān)，教師在教學(xué)過程中可以利用的教學(xué)素材和參考資料非常廣泛，相比于后續(xù)的專業(yè)核心課程，其絕大多數(shù)教學(xué)知識點也是較為容易被學(xué)生理解和吸收的。而在教學(xué)方法方面，除了越來越多、越來越好地利用多媒體手段之外，長期以來并沒有太大的變化。但是，隨著航空領(lǐng)域技術(shù)日新月異的發(fā)展，其對于知識點的深度和廣度有了更高的要求，同時學(xué)情也在隨著時代的變遷發(fā)生著變化，因此，有必要在教學(xué)方法方面開展新的探索。

（一）主動探究，翻轉(zhuǎn)課堂

從學(xué)生的角度出發(fā)，將“教”與“學(xué)”的角色做合理、有限的融合。教師可預(yù)先就某些重點、難點設(shè)置疑問或給出案例，布置給學(xué)生個人或小組，推動其在課前主動利用各種教學(xué)資源進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，包括搜集資料、學(xué)習(xí)討論、列出觀點和論據(jù)、分析案例等，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)[7-8]。與此同時，課堂上教師可以扮演“教練”“裁判”“主持人”等多種角色，而將原本“教師”的角色交給學(xué)生個人或小組，由他們組織邏輯思路和語言，嘗試向其他學(xué)生講解某一知識點，教師可以進(jìn)行評判、答疑、指導(dǎo)。這樣有助于學(xué)生自主建立相關(guān)知識點的邏輯框架和思維導(dǎo)圖，也有助于綜合自主學(xué)習(xí)能力的提高。

（二）微課設(shè)計，凝練要點

本課程的知識點和考核點非常多，雖然按照“化學(xué)成分—加工工藝—組織結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”這一貫穿于始終的大綱展開教學(xué)活動，學(xué)生很大程度上可以將知識點加以聯(lián)系，但其對于本、?？贫昙壍拇蠖鄶?shù)學(xué)生而言還是有一定難度的。因此，可以考慮將一些重點、難點單獨提出，以微課的形式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。圍繞某個知識點將重點概念、因果關(guān)系、影響因素、變化規(guī)律等以較短的教學(xué)視頻形式呈現(xiàn)，輔以合適的圖文影音素材，便于學(xué)生反復(fù)觀看和理解。這樣既能提高課程的生動性，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)，也能夠?qū)⒔虒W(xué)視頻作為翻轉(zhuǎn)課堂所用的教學(xué)素材之一。

在教學(xué)過程中可以逐漸嘗試這種“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)手段，但也要注意在課堂上由教師主導(dǎo)節(jié)奏和控制時間。民航事業(yè)對于機務(wù)專業(yè)人才的需求不斷擴大、要求不斷提高，但由于四年本科、三年專科的培養(yǎng)方案對于理論知識部分的學(xué)分和課時不斷壓縮，教師要真正做到課堂時間的有效利用，而非簡單地縮減知識點范圍。

四、教學(xué)內(nèi)容改革初探

（一）基礎(chǔ)與進(jìn)階要求有所區(qū)分

“航空材料學(xué)基礎(chǔ)”部分的內(nèi)容是以材料科學(xué)與工程學(xué)科入門知識為基礎(chǔ)和主體的，涉及范圍較廣，既包含材料、冶金、制造中或淺或深的大量知識點，也有和力學(xué)、熱力學(xué)、物理、化學(xué)等密切相關(guān)的知識點。從學(xué)生的角度看，學(xué)習(xí)內(nèi)容十分繁雜且難懂。教師必須有針對性地對教學(xué)知識點根據(jù)難易水平、重要程度等進(jìn)行區(qū)分，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。同時，民航機務(wù)專業(yè)的培養(yǎng)方案還需要顧及147部合格證培訓(xùn)大綱和66部執(zhí)照考試大綱的要求，教學(xué)內(nèi)容上也需要注意哪些是和考試大綱密切相關(guān)的重點。

但是，從學(xué)生知識、能力和視野培養(yǎng)的角度看，課程教學(xué)不可能只局限于有限的教學(xué)內(nèi)容，還有必要往更加深入的方向稍做擴展。因此，內(nèi)容上也涵蓋了材料科學(xué)與工程一些較深的問題，例如強韌化原理的力學(xué)闡釋、相圖中特定合金的組織轉(zhuǎn)變過程等。尤其值得注意的是，飛行器及動力裝置在結(jié)構(gòu)材料的選用上由各類合金材料的廣泛使用轉(zhuǎn)向復(fù)合材料的大量運用，而目前在147部大綱、66部大綱和實際工作中尚缺少對復(fù)合材料維護(hù)知識的要求和能力的培養(yǎng)，因此有必要在教學(xué)內(nèi)容中加以拓展和突出，這也能加強課程與后續(xù)復(fù)合材料相關(guān)課程之間的聯(lián)系。

（二）航空材料及結(jié)構(gòu)損傷的檢測、預(yù)防、維護(hù)

“航空材料腐蝕與防護(hù)”部分目前主要講授腐蝕防護(hù)的重要性，腐蝕的機理、類型、特點，腐蝕的檢測、預(yù)防、修復(fù)的方法等內(nèi)容。腐蝕是以運輸航空、通用航空運行為主的民航飛機及其發(fā)動機結(jié)構(gòu)遭受的重要損傷之一，也是造成故障和事故的原因之一。但是，從更廣的角度來看，民航機務(wù)工作遇到的損傷情況類型很多、情況也很復(fù)雜。飛行器及其動力裝置除了腐蝕損傷之外，通常還可能遭受外物沖擊、疲勞裂紋、涂層剝落、燃?xì)鉀_蝕等各類損傷，其成因既有力的因素，也有環(huán)境的因素（如溫度、濕度、介質(zhì)等），通常又是多種因素的耦合。為了能夠更加全面地介紹航空材料及結(jié)構(gòu)可能遇到的損傷情形，教師要在教學(xué)材料準(zhǔn)備上拓展這部分內(nèi)容，并且相應(yīng)地增加檢測、預(yù)防、維護(hù)等方法和技能知識介紹。這是目前在教學(xué)內(nèi)容方面開展改革的一個思路。但是由于培養(yǎng)方案中總的課時和學(xué)分逐漸壓縮，造成了一定的矛盾，需要結(jié)合調(diào)整方案綜合考慮解決的辦法。

五、結(jié)束語

本文圍繞面向民航機務(wù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的航空材料與腐蝕課程，主要介紹了近年來該課程在教學(xué)實踐過程中展現(xiàn)的顯著特色，同時針對教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容方面的改革進(jìn)行了思考和討論，給出了相應(yīng)的改革方案以供參考和后續(xù)實踐。航空材料與腐蝕課程是航空機械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，開展教學(xué)研究和教學(xué)改革十分必要，有助于彌補行業(yè)人才缺口，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進(jìn)民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展。期望后續(xù)通過改革實踐，形成一種更好的教學(xué)模式，以利于學(xué)生的成長成才。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]