面向大學生能力培養的《飛行器系統設計》課程教學探索

王菁+王曉璐+劉戰合+代君

摘要：飛行器系統設計是飛行器設計與工程專業的一門重要的專業選修課，可加深學生對飛機詳細設計的認識。同時該課程具有課程綜合性較強、內容復雜等特點，一定程度上制約了教學效果。本文進行了教學方法、教學內容和考核形式等多方面的教學探索，強調以學生為主導的模式，增強了學生的課堂參與度，有利于學生綜合能力的培養。

關鍵詞：飛行器系統設計；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0159-02

一、引言

“飛行器系統設計”是飛行器設計與工程專業的一門專業選修課，主要通過對飛機飛行控制系統、液壓與燃油系統的設計特點和應用的介紹，使學生對飛機的主要系統進行學習，了解飛機系統設計的主要步驟和流程，對飛機的詳細設計有更深刻的認識[1]。本課程開設于第七學期（大四上學期），是在與其相關的專業課程（如：飛行力學、結構力學、飛行控制和液壓流體力學等）的基礎上進行學習的。這門課程讓學生既對許多專業課程進行整體回顧，又是一次跨學科的綜合學習體驗，對學生今后的學習深造或工作都是重要和必要的。

大學生能力的培養是高等教育教育改革的核心內容，也是人才培養質量的關鍵。隨著社會需要的發展，獨立思考能力、團隊協作能力、表達能力、自主學習能力等的培養是高等教育要重視的問題。但在“飛行器系統設計”傳統的教學模式下，學生以通過考試為主要目的，這對學生綜合能力的提升并沒有太多幫助。針對此問題分析了課程教學過程中存在的問題，并提出了若干教學改革舉措。

二、教學實施中的問題分析

但在“飛機系統設計”的教學過程中，存在以下幾點問題：（1）教學方法單調，在本門課程的教學過程中，教師授課主要以理論講解為主，輔助以多媒體設備，手段較為單一，不能長時間地吸引學生的興趣，集中學生的注意力。（2）教學內容綜合性強，本課程涉及到飛行器的三個主要系統：飛行控制系統、液壓系統和燃油系統，需要學生對飛行力學、結構力學、液壓傳動、流體力學、自動控制、傳感器等課程有一定的了解。但由于學生對這些前導知識掌握不牢、遺忘率較高，導致學習過程中阻力較大。同時由于教學內容涉及范圍比較廣，對學生的歸納總結能力也是極大的考驗。（3）學生課堂參與度不高，缺乏獨立思考的過程；同時學生處于大四這一特殊階段，由于就業考研等方面的壓力，學生的學習興趣整體比較低迷。（4）考核方式單一，目前的考核主要以平時作業和期末試卷為主，考核內容偏重于教材理論重點知識，缺乏對學生思考能力和應用能力的考核評價手段[2]，不利于學生綜合能力的提高。

三、教學設計探索

針對《飛行器系統設計》教學過程中存在的以上幾點問題，提出若干教學改革舉措，并在實施后取得了較好的效果。

1.教學方法多樣化。本課程涉及的教學內容綜合性強，涉及知識范圍較廣，只采取單一的教學手段進行教學講解，不利于學生形成具體而系統的知識體系。通過對教學內容進行歸類，分析其知識結構特點，針對不同的教學內容，運用不同的且更有針對性的教學方法來進行相應環節的教學工作，更利于學生把握知識的重點。本課程的教學內容可歸納為以下幾個主要模塊：系統功用和組成介紹；系統設計要求；系統的具體設計。如在系統功用和組成等基本知識的講解過程中，利用多媒體的手段進行輔助教學工作，如動畫、視頻、CBT（Computer-Based Training，計算機輔助訓練）[3]等手段，使學生更直觀地認識系統的結構和組成元件，教學過程中引入空客A320的CBT進行教學，通過圖像、聲音、文字、仿真模擬操作等多方位體驗，使學生對系統的結構組成以及系統各種狀況下尤其是故障狀況下的情況都有了更多的了解和更真實的體會，對學生的實踐能力有一定的幫助。圖1為CBT中A320的液壓系統結構簡圖。而在飛機系統設計要求部分，可通過引導的方法使學生從不同角度出發，讓學生自主思考在系統設計時需要考慮的問題[4]。如在飛行控制系統的一般設計要求的講解過程中，提出一些問題引導學生思考，例：作為飛行員，如何通過操縱系統駕駛飛機？飛行員駕駛飛機可能會出現哪些誤操作？如何避免這些誤操作？作為維修人員，當飛行控制系統的傳動系統出現故障時，如何對傳動系統進行維護？學生對這些問題進行思考，不僅能夠掌握飛行控制系統設計的設計要求，也可以了解提出設計要求的目的。通過這種引導式的教學方式，使學生對設計要求的理解更加深刻，也鍛煉了他們獨立思考問題的能力。

2.教學內容豐富化。本門課程的教學內容主要以飛行控制系統、液壓系統以及燃油系統這三大系統為主。但在教學過程中，授課教師可通過案例教學法向學生介紹其他較為簡單的系統，如防冰防雨系統、近地警告系統等作為補充講解，拓展學生知識面[5]。如在燃油惰化系統的講解中，搜集了1996年環球航空800航班由于油箱內燃油自燃引發爆炸。通過此具體案例的講解，闡明燃油惰化系統設計的原因，以及在設計過程中的重要事項，以此引發學生的興趣和學習欲望。在這部分知識的授課過程中，可在案例講解之后補充采用翻轉課堂的形式，增加學生課堂參與度，幫助學生進一步學習：學生以組為單位，選取感興趣的系統進行資料查找、整理并準備小組成果展示PPT；學生在課堂上以講解的形式展示課下學習內容；同學和教師一起聽取其講解過程，并針對內容進行提問與討論；授課教師進行最后總結與補充講解的工作。通過這種形式，既拓寬了學生的知識面，使學生的視野不局限于教材，又增加了學生的學習興趣，達到比較好的學習氛圍，同時在學生課下準備、課上講解的過程中也著重考察了學生的自學能力，表述能力，自我展示能力、團隊合作能力等，對學生綜合素質有著極大的提升。

3.考核形式多元化。傳統的考核方式以分數為標準，以卷面成績為依據，著重考查學生的知識掌握情況。在本門課程的考核中，加重了平時成績的比例，采取平時成績和卷面成績各占50%的考核方式。平時成績的評判以學生課堂表現、小組討論情況、個人在小組中發揮的作用以及課堂匯報展示情況等作為依據。這種考核方式與卷面考試相比，更注重學生對個人綜合能力，如獨立思考能力、團隊協作能力、溝通能力和語言表達能力等的判定。通過平時成績的考核，進一步激發學生參與討論、自主學習以及自我展示的積極性，從而達到學生課堂參與度和個人能力培養的良性循環。

四、結論

“飛行器系統設計”是飛行器設計與工程專業一門重要的專業選修課。通過對該課程的學習，學生可掌握飛機系統設計的主要步驟和流程，加深其對飛機詳細設計的認識。本文提出了若干教學方法，使學生處于主體地位，教師處于主導地位，在實踐中強調對學生自主學習思考能力、自我展示能力和團隊合作能力的培養，較好地提高了學生學習的積極性，教學效果良好。

參考文獻：

[1]酈正能.飛機部件與系統設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]羅先文，陶琳，莫曉輝，等.以學生能力形成為中心的課程體系構建研究[J].玉溪師范學院學報，2007，（7）：80-85.

[3]鄭藍.飛機試飛培訓CBT教材開發研究[J].科技創新導報，2015，（15）：32-33，35.

[4]王曉璐，代君，劉戰合，等.引導式教學方法在"空氣動力學"課程上的應用[J].教育教學論壇，2016，（23）：170-171.

[5]王娟，樊智勇，栗中華，等.基于航空事故的飛機系統工程案例教學實踐[J].教學研究，2014，37（6）：83-85.

Teaching Exploration of "Aircraft System Design" Course for University Students' Capability Training

WANG Jing，WANG Xiao-lu，LIU Zhan-he，DAI Jun

（School of Aeronautical Engineering，Zhengzhou University of Aeronautics，Zhengzhou，Henan 450046，China）

Abstract：Aircraft System Design is one of the important professional optional courses for the aircraft design and engineering major，which help the students to learn more about the process of aircraft detailed design. However，due to the comprehensive and complex course contents and other factors，the teaching effect is not very satisfactory. In this paper，through the exploration of teaching approach，teaching contents and examination method，the student-led model is emphasized，the students' participation in the classroom and comprehensive ability are enhanced.

Key words：Aircraft System Design；teaching method；teaching innovation