寧培杰

摘 要：文章重點(diǎn)分析《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析》的課程特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和課程育人目標(biāo)，針對(duì)教學(xué)改革提出幾點(diǎn)措施。運(yùn)用多種現(xiàn)代化的教學(xué)資源，力求把枯燥的傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成以學(xué)生為中心的啟發(fā)式教學(xué)模式，以提升教學(xué)效果。再結(jié)合課程在航空航天領(lǐng)域的特殊地位，有機(jī)融入愛國、敬業(yè)等課程思政元素，全面落實(shí)課程的立德樹人目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī) AR 教學(xué)改革 課程思政

中圖分類號(hào)：F061.3；G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2023）07-184-03

一、引言

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析》是飛行器動(dòng)力工程專業(yè)的核心課程，其主要內(nèi)容是介紹發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的基本組成、工作原理、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、工藝特征等。通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)各主要部件的結(jié)構(gòu)特征和工作特性，能夠系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件和子系統(tǒng)之間的協(xié)同工作原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)原理、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等相關(guān)課程奠定良好基礎(chǔ)。

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教學(xué)效果欠佳，部分學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容枯燥、教學(xué)方式單一，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。通過分析與總結(jié)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足，筆者認(rèn)為主要存在以下幾點(diǎn)原因：

1.課程的知識(shí)體系繁雜。《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析》具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，是一門多學(xué)科交叉融合的課程，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、材料力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科知識(shí)。學(xué)生需要較好地掌握上述相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)，才能在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)融會(huì)貫通，這對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備提出了較高的要求。

2.教學(xué)方式單一。傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是老師教、學(xué)生學(xué)的灌輸式教育，這種教學(xué)模式側(cè)重于課堂講授，以知識(shí)解析、難點(diǎn)答疑、作業(yè)練習(xí)、筆試考核等方式開展。然而好的教學(xué)模式應(yīng)該是以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、認(rèn)知特點(diǎn)、學(xué)習(xí)興趣定制有針對(duì)性的教學(xué)方法，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的效率，同時(shí)要能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決工程問題的能力。

3.缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)和生活中，較少有機(jī)會(huì)看到發(fā)動(dòng)機(jī)零部件實(shí)物，也很難近距離接觸研發(fā)、生產(chǎn)、裝配、維護(hù)等一線工作，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。僅靠教材中的二維圖片，不易認(rèn)知零部件的真實(shí)結(jié)構(gòu)。為了解決這些問題，亟需在教學(xué)方法上做出有針對(duì)性的創(chuàng)新。

4.教學(xué)資料陳舊。在目前使用的經(jīng)典教材中列舉的發(fā)動(dòng)機(jī)款式較為陳舊（部分發(fā)動(dòng)機(jī)款式早已退役多年），所介紹的部分技術(shù)如今已過時(shí)。隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。課堂的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生了解新技術(shù)的發(fā)展趨勢。

二、教學(xué)改革措施

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)手段，對(duì)本課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革：以學(xué)生為中心，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，制定契合學(xué)情的教學(xué)方法，以提升學(xué)生自主分析專業(yè)工程問題的能力為主要教學(xué)目標(biāo)。

1.拓展線上渠道。豐富的教學(xué)資源是線上教學(xué)的主要優(yōu)勢。以慕課為例，學(xué)生可以在線觀看老牌航空航天院校推出的精品課程，如：《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)》《航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒學(xué)》《航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷》等。通過學(xué)習(xí)相關(guān)的細(xì)分學(xué)科，可以豐富學(xué)生的專業(yè)知識(shí)體系，提升其專業(yè)素養(yǎng)。

除了精品課程之外，圖書、論文、新聞報(bào)道、技術(shù)論壇、影像資料等都是優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資料。為了豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，可以通過特定的獎(jiǎng)勵(lì)方式鼓勵(lì)學(xué)生搜集和分享各類學(xué)習(xí)資料，以此引導(dǎo)師生積極探索優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源。

2.優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，本課程的實(shí)踐教學(xué)以參觀發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)為主，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，這不利于學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵知識(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理念。這種實(shí)踐教學(xué)方式在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能上收效甚微。

為了提升教學(xué)成效，應(yīng)適當(dāng)增加課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重。本專業(yè)目前有2臺(tái)WP-6渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、3臺(tái)WJ-5渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)以及1臺(tái)JT-8D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)用于實(shí)踐教學(xué)。在拆裝實(shí)訓(xùn)中，要求每位學(xué)生自主完成零部件的拆卸、裝配工作，主要包含葉片、輪盤、機(jī)匣、轉(zhuǎn)子、燃燒室等。通過豐富實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，可以加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。例如通過拆裝燃燒室，可以了解火焰筒的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)傳焰管、點(diǎn)火器、旋流器、燃油噴嘴等零部件的工作原理。

3.豐富教學(xué)手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被逐漸引入航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作中。通過VR、AR技術(shù)的使用，可以提升研發(fā)效率、降低研發(fā)成本。

本專業(yè)搭建了供學(xué)生實(shí)訓(xùn)用的發(fā)動(dòng)機(jī)AR實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，手機(jī)和電腦均可登錄。該平臺(tái)包含4個(gè)主要功能模塊：認(rèn)知、原理、拆裝和考核。在“認(rèn)知”模塊下，學(xué)生可以360°觀察各發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)，提升了學(xué)習(xí)效率?！霸怼蹦K通過文字說明、語音解說和動(dòng)畫演示，清晰展示發(fā)動(dòng)機(jī)各環(huán)節(jié)的工作原理。“拆裝”模塊提供發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件的拆裝實(shí)訓(xùn)功能，學(xué)生通過拆裝練習(xí)，學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件之間的裝配關(guān)系，了解發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配流程。在學(xué)習(xí)上述內(nèi)容后，學(xué)生可以在“考核”模塊中答題，以檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)成果。

通過AR技術(shù)建立豐富的發(fā)動(dòng)機(jī)模型庫，讓學(xué)生學(xué)習(xí)不同的設(shè)計(jì)理念和新技術(shù)。學(xué)生可以在手機(jī)APP上運(yùn)用碎片化的時(shí)間學(xué)習(xí)，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)習(xí)效果。

除了發(fā)動(dòng)機(jī)AR實(shí)訓(xùn)室之外，本專業(yè)還建設(shè)了空氣動(dòng)力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室（基于VR技術(shù)），學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上開展虛擬氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中空氣的流動(dòng)以流線、箭頭等可視化的方式呈現(xiàn)，層流、湍流等流動(dòng)狀態(tài)清晰可見，再輔以文字、動(dòng)畫和語音講解，學(xué)生可近距離觀察各種各樣的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，加深對(duì)氣體動(dòng)力學(xué)的理解，從而提升教學(xué)效果。

4.改善考核方式。傳統(tǒng)的課程考核方式以考試（筆試）為主，而筆試的命題形式較為固定，考試結(jié)果主要反映學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶情況，分?jǐn)?shù)的高低難以反映學(xué)生的專業(yè)能力水平。

為了重點(diǎn)考查學(xué)生的分析能力，應(yīng)調(diào)整課程考核方式。在過去兩個(gè)年度的教學(xué)中，均采用答辯的方式進(jìn)行考核。學(xué)生自由組隊(duì)（3人以內(nèi)），根據(jù)自己的興趣選擇一款航空發(fā)動(dòng)機(jī)，針對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)在研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)營、維護(hù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作特性等方面的情況進(jìn)行分析，并撰寫結(jié)課小論文。該考核方式以學(xué)生為中心，既能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，也能激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，講解發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)和使用過程中遇到的工程問題，重點(diǎn)考核了他們自主分析問題的能力。這種考查方式更能體現(xiàn)學(xué)生的專業(yè)綜合能力，受到學(xué)生的普遍好評(píng)。

三、課程思政元素分析

在全國高校思想政治工作會(huì)議上，習(xí)近平總書記特別強(qiáng)調(diào)了思想政治工作對(duì)高等教育的重要影響。大學(xué)的立身之本在于立德樹人，要幫助青年學(xué)生樹立正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀，培養(yǎng)“有理想、有道德、有文化、有紀(jì)律”的新時(shí)代大學(xué)生。

課程思政是教學(xué)改革的重要組成部分。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，是航空航天事業(yè)的動(dòng)力保障，是國防軍事力量的重要支撐，發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)能力對(duì)提升國防安全意義重大。本課程具有豐富的思政元素，授課時(shí)有機(jī)融入思政教育，可以提升學(xué)生的思想道德修養(yǎng)，有助于達(dá)成立德樹人的課程育人目標(biāo)。

1.以國際視野為眼。在教學(xué)過程中，通過介紹通用電氣、普惠、羅爾斯·羅伊斯等世界著名的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商，分析國際發(fā)動(dòng)機(jī)市場的競爭格局，剖析現(xiàn)有格局背后的國家政治博弈，引導(dǎo)學(xué)生拓寬國際視野。通過美俄競爭的例子，強(qiáng)調(diào)國家力量在國際政治舞臺(tái)中一錘定音的作用，引導(dǎo)學(xué)生了解世界競爭格局，樹立大局觀，進(jìn)而培養(yǎng)居安思危的意識(shí)。

2.以科學(xué)態(tài)度為心。以超音速客機(jī)為例，說明超聲速進(jìn)氣道對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要作用。通過對(duì)比歐洲“協(xié)和號(hào)”和俄羅斯Tu-144超音速客機(jī)的運(yùn)營情況，說明發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)飛機(jī)安全、可靠、高效飛行的重要性。進(jìn)而強(qiáng)調(diào)：實(shí)事求是、尊重科學(xué)是科研事業(yè)的基本要求；基礎(chǔ)扎實(shí)、工作踏實(shí)是項(xiàng)目安全開展的堅(jiān)定基礎(chǔ)；科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度是科研工作順利開展的重要保障。每一個(gè)航空航天項(xiàng)目都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須考慮多方因素的相互制約，堅(jiān)持精益求精、認(rèn)真負(fù)責(zé)、腳踏實(shí)地、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

3.以家國情懷為骨。結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史，重點(diǎn)介紹行業(yè)發(fā)展的重大事跡，讓學(xué)生了解航空航天事業(yè)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。例如以C919為例，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)航空產(chǎn)業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、國防安全的關(guān)鍵支撐作用，提升學(xué)生對(duì)課程和專業(yè)的重視程度，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)興趣。

在講授渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，以我國自主研發(fā)的高性能AES100民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的重要性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的熱情。通過分享我國航空航天事業(yè)的重大成果，激發(fā)學(xué)生的集體榮譽(yù)感和民族自豪感，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、愛國愛家的精神內(nèi)核。

4.以航空航天精神為魂。1968到1978年間，高歌教授在青海沙漠地區(qū)工作。他通過觀察沙丘的月牙形狀，研究沙丘保持穩(wěn)定的原理，在此基礎(chǔ)上發(fā)明了沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器。這款穩(wěn)定器提高了燃燒效率與火焰穩(wěn)定性，降低了流體阻力和振蕩損失，推廣使用后大幅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的合格率，使中國在這一技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)入世界前列。通過了解高歌教授的先進(jìn)事跡，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)他勤于探索、勇于創(chuàng)新、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶氋F品質(zhì)，培養(yǎng)艱苦奮斗、敢于創(chuàng)新、鍥而不舍、勇于擔(dān)當(dāng)?shù)钠床瘛?/p>

四、結(jié)語

在過去兩年的教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)小組不斷引入新的教學(xué)手段，通過線上渠道、AR技術(shù)、拆裝實(shí)訓(xùn)等方式豐富教學(xué)方法，將專業(yè)知識(shí)以更清晰的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，降低學(xué)習(xí)難度，提升教學(xué)效果。采用以檢驗(yàn)學(xué)生能力為核心的考查方式，幫助學(xué)生培養(yǎng)工程問題分析思維。在教學(xué)過程中有機(jī)融入課程思政元素，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)品學(xué)兼優(yōu)的有志青年。

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（作者單位：桂林航天工業(yè)學(xué)院 廣西桂林 541004）（責(zé)編：呂尚）