“航空材料與工藝”課程綜合教學改革實踐與研究

王毅強+盧翔+譚娜+郝鵬

摘要：在綜合分析目前航空材料類教材基礎上，編寫出反映我校民航特色類講義。項目研究型教學將嘗試把授課教師本身承擔或參與過的科研工作與項目成果帶到課堂上來，同時引導學生主動研究。最后通過課程考核改革，例如分成研究小組，并以答辯的形式進行期末考核，鍛煉學生表達能力。

關鍵詞：教學內容整合；項目研究型教學；課程考核改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0045-02

“航空材料與工藝”是我校民航特有專業——飛行器制造工程專業新版培養方案的一門重要公共主干課程，也是該專業的核心課程之一。隨著我國民航運輸業的高速增長以及大飛機項目的啟動，空客A320系列飛機天津總裝線建成投產，直升機產業基地等項目開工建設，對民航企業維修能力的要求不斷升級，對民航維修專業人才的需求也日益增加。航空工業的發展離不開航空材料的進步，航空類專業的從業人員必須對航空材料有所了解和掌握，所以航空材料類課程也就作為一門重要的專業基礎課而被寫入我校飛行器制造工程專業新版教學大綱。如何適應新版大綱要求，探索出一套適應民航院校機務類學生的教學方法體系，培養學生研究分析和解決與材料科學與工程學科相關的航空設計、制造、維護和維修等工程技術問題的能力，成為我們航空材料課程組的一項重要教學研究課題。通過前期調研發現，美國麻省理工學院、法國國立高等機械與航空技術學校等，本科教育更加注重學科交叉，教學過程中強調新技術及工藝的應用，十分重視學生工程能力的培養。如：材料課程設置很早的麻省理工學院，擁有獨立的“材料工藝中心”，它還研究社會可以接受的成本低的節約能源的工藝技術，對專業工程師和科學工作者進行繼續教育；法國國立高等機械與航空技術學校與CNRS（法國國家科學研究院）為長期合作關系，同時與SNECMA、AIRBUS、Renault、PSA、EADS、CNES、ALSTOM、Dassault等企業聯系緊密，有助于將企業、工程界最新成果及時傳授給學生。因此，結合上述國內外航空院校教學現狀分析，我們“航空材料與工藝”課程組在教學體系綜合改革中，堅持立足民航、服務民航的教學宗旨，圍繞我校飛行器制造工程專業新版培養方案，以科研項目引導教學、網絡學術資源自主搜索為特色，重點從課程內容整合、課程教學方法創新、考核方式改革建設等幾個方面展開并取得突破性進展。

一、課程教學內容的整合

航空材料類課程的教學內容應該始終圍繞航空工業中所使用到的材料，包括其冶煉、成型、組織結構和性能特點等內容。但是目前市場上適合教學的教材少，就目前市面上材料類教材而言，存在一個共性：沒有擺脫機械類工程材料課程的痕跡。主要講述的是金屬材料、材料力學性能、鋼的熱處理和材料成型等傳統材料科學基礎，機械類工程材料教材的痕跡非常濃，而真正涉及的航空材料少。其原因：一方面，可能是傳統的機械工程材料課程建設比較完善，教學資源相對豐富，因而對于傳統的金屬材料、鋼鐵熱處理介紹更為詳細，對于航空界新興的復合材料則介紹相對不足。而航空材料是一門新興課程，建設時間較短，無論是在教材方面還是教學方法方面積累的經驗較少；另一方面，國內一些高校飛行器制造工程專業主要面向航空軍工科研生產單位，與我校民航特色專業側重不一。對于我校飛制專業的學生來講，他們沒有系統學習材料類知識而直接用現有教材，學生難免將其看成“天書”，對書存在大量的材料學概念和術語難于理解。所以我們對課程內容根據需要進行整合，重新編寫講義，對傳統鋼鐵材料篇幅減少，舍去一些過深的理論，重點講述航空工業中所涉及的鋁、鎂、鈦等輕金屬和發動機用的高溫金屬結構材料、先進航空用復合材料等，并將航空材料的最新科研成果帶入課堂，及時吸收航空材料新理論新技術，突出民航特色，讓學生能夠接觸到航空材料研究的最前端，達到培養學生從事民用飛機結構深度維修工作的教學目的。

二、教學方法的研究和實踐

航空材料課程所涉及的內容廣、學時短，且為一門較為新興的課程，建設時間較短，教學方法積累的經驗較少。因此，有必要對其教學方法進行探討和整理，以提高教學效果和教學質量。充分利用多媒體課件特點進行教學，通過多媒體教學，加入圖片、動畫和字體變化來突出重點，如用圖片展示材料在飛機上的應用區域，三維演示晶胞立體模型，把金屬晶粒生長過程、金相晶粒度分析、航空材料的制造過程做成動畫等，可將抽象的知識直觀化、形象化。并且多媒體教學還可增大信息量，有效擴展課時容量，將一些課本上沒有提及的學科前沿知識帶入課堂，提高教學效率，拓展學生視野。注重教師與學生之間的互動也很重要，互動不是在講課過程中向學生提一些概念性的簡單問題，而是設置一些能引發學生思考的問題。這時候，就可以采用問題—發現模式，即啟發式教學。教師在講概念之前，首先提出問題：隨著我國神州十號發射以及和天宮一號成功對接，現在我國的探月工程可以說是如火如荼。如果要想從地球上到月球，能不能在地球和月球之間直接搭個梯子呢？這樣一下激發學生的學習興趣，緊接著讓學生討論什么樣的材料適合建造梯子而不至于由于本身重量而拉斷。這個時候再向學生介紹比強度，并介紹如果用一種材料來做從地球到月球的梯子，碳纖維是唯一的候選材料。這樣描述碳纖維方法讓學生同時記住了比強度和碳纖維，印象深刻而持久。在教學與科研結合方面，由于筆者在博碩士期間在航空企業實習一年，對航空企業特別是材料類的生產流程和生產工藝較為熟悉，在授課過程中結合自己博碩士期間所做科研項目，以科研項目為引導，給學生介紹陶瓷基復合材料性能特點與制造工藝，由于學生對傳統金屬材料較為熟悉，對陶瓷基復合材料聞所未聞，因此學生學習興趣很高。同時穿插地講述一些航空企業里的生產實踐和有意思的事情，不僅能夠活躍課堂氣氛，還能讓學生對企業生產有個前期認識，為以后工作積累經驗，認識到學有所用的道理。

三、利用網絡資源引導學生查找學術資料

航空材料知識僅來源于教師和書本上的資源必定是不夠的。航空材料技術發展日新月異，引導學生在課外通過網絡資源如國內CNKI、國外Elsevier、Springer、Willey等知名出版數據庫積極查找資料，針對某一問題，大量查閱資料，進行整理，形成綜述性報告，并安排一定的時間讓大家分成幾個小組彼此交流，相互提高。這種方法能開闊學生視野、增加學生研究和探索科學的興趣，使其主動探索學科領域的新知識和新觀點，跟蹤航空材料的最新研究成果和科研的最前端。

四、改革考核方式和考核內容

對于專業課程的考核，單憑期末一張試卷來評定學生對該課程的掌握程度顯然不科學，結合航空材料這門課程的特點，可實行平時考核與期末考試相結合的方式。平時通過學生主動查閱資料，就某個感興趣方向提出自己見解，進而撰寫研究報告，并在期末考試前組織學生答辯，通過類似項目組匯報的形式，提高學生的自主學習能力、團隊合作能力和口頭表達能力。期末考試通過主觀題考查學生對所學知識的理解，而不是考察概念，應多考一些諸如“以某型號的飛機為例，簡述鋁、鎂、鈦在該型號飛機上的使用量及其使用位置”和“你認為航空材料中的鋁合金未來的發展趨勢如何”等題型，這樣才能更好地檢驗學生對航空材料這門課程掌握的情況。航空材料課程建設的最終目標就是根據專業培養要求，培養學生研究分析和解決與材料科學與工程學科相關的航空設計、制造、維護和維修等工程技術問題的能力。通過對課程的教學內容整合、教學方法創新、改革考核方式和考核內容等，“航空材料與工藝”課程取得了良好的教學效果，進而拉動了我校飛行器制造工程專業的整體教學體系改革，為適應新世紀民航運輸業對機務高端人才的深層次要求提供了必要的教學基礎。

基金項目：2012年中國民航大學教育教學改革研究重大課題立項；基于卓越計劃的“飛機制造與維修”課程群綜合化改革研究與實踐，項目編號：xjz2012002。

作者簡介：王毅強（1980-），男，博士，講師，研究方向：航空復合材料制備與加工。endprint