王永華 于向財 譚巍

［摘 要］根據(jù)高校課程改革“兩性一度”的要求，文章對航空發(fā)動機原理課程進行了教學研究和探索，從課程內(nèi)容、信息資源建設(shè)、教材體系、教學模式、實踐教學、考核方式、教學團隊建設(shè)等七個方面進行了研究，形成了多元立體化教學體系，教學改革成效顯著。研究內(nèi)容可以為其他動力類相關(guān)課程提供參考，具有重要的推廣應(yīng)用價值。

［關(guān)鍵詞］多元立體化；課程改革；航空發(fā)動機原理

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）12-0086-03

航空發(fā)動機原理是海軍航空大學本科專業(yè)課程教學的一門主干必修課，是后續(xù)專業(yè)課的理論基礎(chǔ)課程。課程重點講授渦噴、渦扇、渦軸等現(xiàn)代航空發(fā)動機氣路部件和系統(tǒng)的原理及特性等內(nèi)容。要想掌握好課程內(nèi)容，并能科學使用、維護和監(jiān)管發(fā)動機，學生就必須具有較強的自主學習和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要高校將傳統(tǒng)的教學模式與創(chuàng)造性教學模式相結(jié)合，根據(jù)多元立體化的教育理論，探索多視角、多層面、多方位立體化的航空發(fā)動機原理課程教學模式改革，提升航空專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量[1-2]。根據(jù)高校課程改革“兩性一度”的要求，課程組結(jié)合學生的需求對課程教學進行了優(yōu)化，從空勤和地勤兩個角度進行航空發(fā)動機性能和故障的分析，探索出符合不同專業(yè)學生需求的航空發(fā)動機原理課程教學模式。

一、多元立體化課程教學體系研究

多元立體化教學理論由馬丁·特羅提出，該理論以系統(tǒng)科學為指導，以課程內(nèi)容整合和優(yōu)化為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為核心，利用各種教學要素，構(gòu)建多元化、立體化、全方位的教學體系[3-4]。航空發(fā)動機原理課程多元立體化教學體系主要包括課程內(nèi)容、信息資源建設(shè)、教材體系、教學模式、實踐教學、課程考核方式、教學團隊建設(shè)等七個方面。

（一）課程內(nèi)容的多元立體化

根據(jù)高等教育課程改革要求，課程組對航空發(fā)動機原理課程進行了多元立體化教學改革，重點對課程授課內(nèi)容進行改革重組，形成以學生為主導的教學模式。從多個角度、多個層次動態(tài)調(diào)整并優(yōu)化課程內(nèi)容，使得教學內(nèi)容融基礎(chǔ)性、實踐應(yīng)用性和前沿性于一體。航空發(fā)動機原理課程內(nèi)容體系從以單軸、雙軸渦噴發(fā)動機為研究主體，逐步優(yōu)化改革為以雙軸渦扇發(fā)動機為主要研究主體，結(jié)合對渦噴、活塞、渦軸、渦槳等多型發(fā)動機的研究。課程知識點從部件結(jié)構(gòu)—原理—特性，逐步優(yōu)化改革為部件原理—特性—總體，并對內(nèi)容進行動態(tài)調(diào)整，將課程內(nèi)容體系進行多層次融合，為后續(xù)專業(yè)課程和崗位職業(yè)教育奠定了堅實基礎(chǔ)，有效擴大了學生的知識面，使其能適應(yīng)未來崗位任職要求。

課程形成了以“結(jié)構(gòu)—原理—性能指標—特性分析—使用特點”為主線，以“活塞式發(fā)動機+渦扇發(fā)動機+渦軸發(fā)動機+渦槳發(fā)動機”內(nèi)容架構(gòu)為主體的教學體系，對課程內(nèi)容進行了多元立體化改革。

（二）信息資源多元立體化

在航空發(fā)動機原理課程信息資源建設(shè)方面，形成了以航空發(fā)動機原理網(wǎng)絡(luò)課程為主，以發(fā)動機三維交互式網(wǎng)絡(luò)訓練系統(tǒng)為輔，以多型號發(fā)動機三維數(shù)字模型為核心的多元立體化課程資源。建設(shè)了航空發(fā)動機原理課程網(wǎng)絡(luò)教學訓練系統(tǒng)、某型發(fā)動機綜合訓練系統(tǒng)，獲得了多型發(fā)動機三維數(shù)學模型資源等多元立體化的課程信息資源。課程組根據(jù)相應(yīng)的資源設(shè)計了靈活的教學形式和方法，改變了以往以教師、課本、課堂為中心的傳統(tǒng)教學方法。

航空發(fā)動機原理課程網(wǎng)絡(luò)教學訓練系統(tǒng)借助校園網(wǎng)絡(luò)教學平臺，讓學生在課后業(yè)余時間進行自主學習，學生可通過教學訓練系統(tǒng)對航空發(fā)動機壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室和噴管等主要部件結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字模型的工作原理進行學習。學生通過利用課程網(wǎng)絡(luò)教學訓練系統(tǒng)中的典型故障排除案例、先進航空發(fā)動機地勤和空勤培訓技術(shù)資料、模擬試題庫等信息資源開展學習，掌握了基礎(chǔ)知識，夯實了理論基礎(chǔ)。教師利用業(yè)余時間在課程網(wǎng)絡(luò)教學訓練系統(tǒng)中對學生提出的疑問進行解答，學生也可以通過平臺進行問題討論和交流，實現(xiàn)了全方位開放性的“教”與“學”，解決了傳統(tǒng)課程課內(nèi)課時少、教學內(nèi)容多的矛盾，讓課程不再受時間和空間的限制，課程學習變得更加靈活，激發(fā)了學生學習的內(nèi)驅(qū)力，提高了教學效果。通過課程建設(shè)，形成了航空發(fā)動機課程信息資源多元化教學特色。

（三）教材體系立體化

航空發(fā)動機原理課程的教材包括主教材，并配套相應(yīng)的裝備型號文字教材、裝備型號示教訓練課件電子教材、網(wǎng)絡(luò)教材、實驗指導書等輔助教材。教材內(nèi)容始終結(jié)合裝備發(fā)展進行動態(tài)更新、改版或選配。為了緊跟世界先進發(fā)動機的技術(shù)發(fā)展，學校為本科生提供了英文原版書《The Jet Engine》作為輔助學習教材，制作了《航空發(fā)動機構(gòu)造與維護》視頻錄像教學片、發(fā)動機喘振電教片和發(fā)動機試車動畫影像等輔助教材，形成了以“主教材+輔助教材+型號電子教材+數(shù)字媒體資源教材+實驗指導書+習題集配套教材”的多元立體化教材體系。

（四）教學模式多樣化

課程組通過對教學模式進行探索，形成了“課堂教學+信息教學+實裝教學+模擬教學”的“四維一體式”航空發(fā)動機原理課程教學模式。

1.課堂教學：以“背景+理論+應(yīng)用”的知識模塊形式進行課堂教學，改革傳統(tǒng)的課堂純板書講授方式，利用電子白板進行交互式講授。將集文字、聲音、三維立體圖形為一體的多媒體電子教案融入課堂設(shè)計，做到電子白板的板書與多媒體手段的相輔相成，有利于學生掌握重點和難點內(nèi)容。強調(diào)知識的綜合運用和實踐訓練，保持課程教學內(nèi)容的系統(tǒng)性、科學性和前沿性。在課堂教學過程中，為激發(fā)學生的學習興趣，課程組采用任務(wù)驅(qū)動式、啟發(fā)式、案例式、問題引導式、小組研討式等教學手段，邀請飛行教官進校園開展航空發(fā)動機原理理論課堂教學，采用“雙師同堂”教學模式，將航空發(fā)動機原理與飛行實踐緊密結(jié)合，形成“學中用，用中學”的閉環(huán)學習模式，實現(xiàn)雙向互動式教學。

2.信息教學：以“自學+訓練+考核”的形式進行網(wǎng)絡(luò)教學，為了解決課程課內(nèi)課時不足的問題，學校開設(shè)了線上課程，學生可通過網(wǎng)絡(luò)教學平臺的試題庫進行練習和模擬考核，這種模式提高了學生的自學能力。學生通過航空發(fā)動機原理網(wǎng)絡(luò)教學平臺實現(xiàn)了對課程內(nèi)容的復習和自學。

3.實裝教學：實裝教學由課程實驗教學、裝備教學、工廠實習、畢業(yè)設(shè)計等部分組成。課程實驗教學包括壓氣機流量特性試驗和航空發(fā)動機工作過程模擬兩個部分。課程裝備教學在航空裝備中心進行，主要進行典型發(fā)動機基本結(jié)構(gòu)和工作原理的教學。航空裝備中心內(nèi)陳列了航空燃氣渦輪噴氣發(fā)動機、航空燃氣渦輪風扇發(fā)動機和航空燃氣渦輪軸發(fā)動機等多種典型航空發(fā)動機裝備。工廠實習在校外實習基地進行，實踐保障條件齊全，效果良好。學生畢業(yè)設(shè)計選題緊密結(jié)合裝備使用和科研項目，針對性強。學生解決發(fā)動機使用問題的能力得到了大幅度提高。

4.模擬教學：學生可通過“航空發(fā)動機綜合模擬訓練系統(tǒng)”，自主學習典型航空發(fā)動機原理、結(jié)構(gòu)、現(xiàn)役發(fā)動機地勤維護等知識。開展部附件結(jié)構(gòu)的拆裝訓練，通過訓練更好地理解航空發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。教師通過開展模擬考試對學生自學效果進行考核和評價，最終形成課程考核的過程評價結(jié)果。

（五）實踐教學的多元立體化

目前高校課程改革要求課程建設(shè)須具備創(chuàng)新性和高階性，要培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維，而實踐教學是實現(xiàn)創(chuàng)新性和高階性目標的重要途徑。航空發(fā)動機原理課程實踐教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析與解決問題能力的重要教學環(huán)節(jié)。實踐教學的多元立體化主要體現(xiàn)在實驗教學多元化和實踐教學科研化兩個方面。

1.實驗教學多元化

課程通過設(shè)計不同層次的實驗開展具有一定挑戰(zhàn)度的實驗教學，滿足本科生、碩士生和博士生的實驗需求。在同一層次上通過對實驗參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，讓學生像打游戲一樣遞進完成實驗，從中獲得完成實驗挑戰(zhàn)的成就感。課程組基于信息技術(shù)建立了航空發(fā)動機原理課程立體化自主研究式教學保障體系，該體系由發(fā)動機參數(shù)采集分析系統(tǒng)、發(fā)動機參數(shù)測試與分析訓練系統(tǒng)、發(fā)動機綜合模擬訓練系統(tǒng)和三維交互式網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)構(gòu)成，能夠為學生提供實驗條件，充分發(fā)揮學生的主體地位，提升實踐教學訓練水平。立體化自主研究式教學保障體系建設(shè)框架如圖1所示。

2.實踐教學科研化

航空發(fā)動機原理課程是一門具有較強實踐性的專業(yè)課程，通過將科研成果引入課程，能夠滿足課程改革創(chuàng)新的要求，使課程內(nèi)容更具前沿性、先進性和時代性。課程組積極開展航空發(fā)動機領(lǐng)域科研工作，將先進的科研成果融入課堂教學，通過課堂教學的實踐環(huán)節(jié)進一步提升學生的崗位任職能力，形成“科研成果—課堂教學”的良性循環(huán)。課程組成員共主持了30余項科研課題，課題研究成果涵蓋了航空發(fā)動機主機結(jié)構(gòu)原理、航空發(fā)動機滑油、控制、起動等各個工作系統(tǒng)以及航空發(fā)動機主軸和整機振動等多方面知識點。這些研究成果或形成輔助教材，或與航空發(fā)動機原理課程相對應(yīng)的內(nèi)容知識點進行優(yōu)化組合。課程組在將科研成果融入課程教學內(nèi)容的過程中，依據(jù)學生的不同能力要求進行組合，滿足了課程改革的高階性要求。優(yōu)化后的內(nèi)容作為航空發(fā)動機原理課程實踐教學的輔助教學資源。

（六）考核方式多元立體化

航空發(fā)動機原理課程考核改革的總體思路是加強學生形成性考核，形成注重過程考核的多元立體化考核體系[5]。課程考核體系為形成性考核成績占40%、閉卷考試成績占60%。形成性考核主要包括過程考核成績和階段性測驗成績兩部分，其中過程考核成績占總成績的15%，階段性測驗成績占總成績的25%。

航空發(fā)動機原理課程考核改革的具體實施方案如下：過程考核成績占總成績的15%，主要有課堂綜合表現(xiàn)（如回答問題情況、上課秩序）、課后作業(yè)和實驗報告三方面。階段性測驗成績占總成績的25%，分兩次進行階段性測驗，一次在部件基本學習完成后進行閉卷階段性測驗，一次在完成對整機熱力循環(huán)和熱力計算內(nèi)容學習后進行開卷階段性測驗。學生自行編制程序進行航空發(fā)動機設(shè)計點性能參數(shù)的熱力計算，通過改變熱力循環(huán)參數(shù)探討提高航空發(fā)動機整機性能的方法，對整個熱力循環(huán)和熱力計算進行分析并撰寫報告，由此加強學生對航空發(fā)動機熱力循環(huán)參數(shù)與總體性能關(guān)聯(lián)性的理解，實現(xiàn)學生綜合能力的提高。期末閉卷考試成績占總成績的60%，主要側(cè)重于考核學生綜合分析和解決實際問題的能力。

（七）教學團隊人才培養(yǎng)多元化

課程組成員每年都參加學校和教育系統(tǒng)組織的教學比賽，形成了“以賽促教+以研促教”的教學能力培養(yǎng)模式；每個學期定期開展飛行教官和理論教學教師的代職鍛煉，每半年開展一次雙向交流，開展“理論培訓+飛行實踐培訓”的教學實踐活動，形成以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的多元化人才培養(yǎng)模式。

航空發(fā)動機原理教學團隊由7名教師組成，其中教授1人、副教授2人、講師3人、助教1人；年齡結(jié)構(gòu)為50歲以上1人、40-50歲2人、30-40歲3人、30歲以下1人。人員結(jié)構(gòu)合理，是一支教學科研能力強、充滿活力的教學創(chuàng)新團隊。以賽促教、以研促教、理論培訓+飛行實踐培訓等多元化的培養(yǎng)方式，有效提高了教師的教學理論水平和實踐能力。

團隊注重對教師的課堂授課能力和組訓能力的培養(yǎng)，團隊成員積極參加全軍協(xié)作區(qū)、海軍教學比賽和學校舉辦的各種教學比賽，通過比賽不斷地提升自身的教學能力和水平。團隊成員1人獲全軍五協(xié)作區(qū)教學法觀摩競賽二等獎；1人獲大學課堂教學競賽二等獎；1人獲學校金鷹杯教學比賽二等獎；團隊進行的航空發(fā)動機原理課程線上線下混合式教學模式改革獲學校教學比賽二等獎。

團隊成員長期致力于課程建設(shè)、教學資源開發(fā)和建設(shè)、航空發(fā)動機維護保障、故障診斷等領(lǐng)域的教學科研工作，以研促教。團隊成員將科研成果融入課程教學實踐，實現(xiàn)科研和教學的相互促進和良性互動。將這些科研成果與航空發(fā)動機原理課程相關(guān)知識點融合，增強了課程內(nèi)容的針對性和先進性，有效調(diào)動了學生課堂學習、思考、發(fā)言的積極性和主動性，對小組研討式、任務(wù)驅(qū)動式、自主學習式等課堂教學模式的改革起到了良好的促進作用，提高了學生綜合應(yīng)用所學知識分析和解決問題的能力。

二、改革成效

航空發(fā)動機原理課程改革效果顯著，學生課程考核平均成績穩(wěn)步提高，學生畢業(yè)設(shè)計優(yōu)秀率逐年提高，2019年飛行器工程專業(yè)學生畢業(yè)設(shè)計優(yōu)秀率比2018年提高5%。學生利用航空發(fā)動機綜合模擬訓練系統(tǒng)對發(fā)動機實裝的原理、結(jié)構(gòu)進行學習，并開展虛擬維修訓練，提前熟悉了裝備，縮短了崗前培訓時間。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 李娜，商慶清.土木工程制圖課程體系多元化綜合教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2019（10）：90-92.

[2] 袁小翠，于禎，郭波，等.單片機原理及應(yīng)用課程多元化教學改革與實踐：以南昌工程學院為例[J].科技視界，2019（22）：108-109.

[3] 于娟.工程類基礎(chǔ)課程多元化教學模式及評價：以工程熱力學教學實踐為例[J].高等工程教育研究，2017（4）：174-177.

[4] 袁志紅.教學與測評“多元化”模式探討：以高校公共體育課程為例[J].中國民航飛行學院學報，2017（4）：77-80.

[5] 王永華，蔣科藝，沈偉，等.航空發(fā)動機原理課程考核方法改革探討[J].大學教育，2016（1）：159-160.

［責任編輯：蘇祎穎］