“理論-實(shí)踐-創(chuàng)新”三位一體教學(xué)方法在《航空發(fā)動機(jī)原理》課程教學(xué)中的探索與實(shí)踐

孫振生 胡宇 華明軍 張世英

摘要：本文在深入剖析《航空發(fā)動機(jī)原理》課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對創(chuàng)新型復(fù)合型人才培養(yǎng)的需要，提出了以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向的“理論-實(shí)踐-創(chuàng)新”三位一體教學(xué)方法，在重構(gòu)理論教學(xué)體系、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動創(chuàng)新等方面進(jìn)行了探索與實(shí)踐。該方法充分利用了《航空發(fā)動機(jī)原理》課程的知識結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了“理論教學(xué)-實(shí)踐訓(xùn)練-創(chuàng)新發(fā)展”三者有機(jī)的融合，教學(xué)效果良好，可以為工科相關(guān)課程教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)原理;三位一體;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0177-02

一、引言

《航空發(fā)動機(jī)原理》是我校飛行器系統(tǒng)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要內(nèi)容包括航空發(fā)動機(jī)類型介紹和熱力循環(huán)過程、航空發(fā)動機(jī)五大主要部件（壓氣機(jī)、渦輪、燃燒室、進(jìn)氣道、尾噴管）的結(jié)構(gòu)組成和工作原理、航空發(fā)動機(jī)設(shè)計點(diǎn)和非設(shè)計點(diǎn)工作特性、航空發(fā)動機(jī)的控制規(guī)律和過渡工作狀態(tài)等[1]。

根據(jù)本校新版的人才培養(yǎng)方案，《航空發(fā)動機(jī)原理》課程開設(shè)于第七學(xué)期，培養(yǎng)目標(biāo)是通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)員了解航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，掌握主流航空發(fā)動機(jī)（渦噴、渦扇）的基本組成和工作原理，深刻理解發(fā)動機(jī)的工作特性和控制規(guī)律，為后續(xù)《航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)》等課程的學(xué)習(xí)和今后從事航空發(fā)動機(jī)的研制和維護(hù)等工作打下基礎(chǔ)。同時，培養(yǎng)目標(biāo)還要求該課程注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)員利用所學(xué)知識解決實(shí)際工程問題的能力。具體來說，是要求學(xué)員能夠運(yùn)用所學(xué)的知識組織部隊(duì)的操作訓(xùn)練，具備分析排除發(fā)動機(jī)相關(guān)故障的能力，為部隊(duì)動力系統(tǒng)相關(guān)的作戰(zhàn)指揮和技術(shù)保障培養(yǎng)“技指合一”的復(fù)合型人才。

從人才培養(yǎng)目標(biāo)可以看出，為適應(yīng)部隊(duì)武器裝備發(fā)展對人才的需求，新版人才培養(yǎng)方案更為注重學(xué)員專業(yè)素養(yǎng)和思維能力的培養(yǎng)，更加注重綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。

二、課程存在的主要問題分析

《航空發(fā)動機(jī)原理》是建立在《流體力學(xué)》《工程熱力學(xué)》《氣體動力學(xué)》《傳熱學(xué)》等課程基礎(chǔ)之上的一門具有理論基礎(chǔ)深、工程實(shí)踐強(qiáng)、知識融合多等特點(diǎn)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對照人才培養(yǎng)方案，結(jié)合筆者在教學(xué)實(shí)踐中的體會，筆者認(rèn)為目前《發(fā)動機(jī)原理》課程教學(xué)主要存在以下幾個方面的問題。

1.課程內(nèi)容體系與人才培養(yǎng)目標(biāo)不相適應(yīng)。《航空發(fā)動機(jī)原理》是后續(xù)專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)，為后續(xù)專業(yè)課程教學(xué)服務(wù)，最終目的是讓學(xué)員能夠掌握發(fā)動機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)和工作原理，具備一定的專業(yè)素養(yǎng)，為部隊(duì)的任職打下基礎(chǔ)。一方面，隨著武器裝備的發(fā)展，部隊(duì)的組訓(xùn)方式和操作模式已發(fā)生了很大的變化，要求相關(guān)的課程體系進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;另一方面，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機(jī)技術(shù)本身的發(fā)展也是日新月異，現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中對發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)涉及較少。為提高教學(xué)的針對性，培養(yǎng)適應(yīng)部隊(duì)需要的復(fù)合型人才，必須對課程體系進(jìn)行調(diào)整。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)偏少，且與理論教學(xué)脫節(jié)[2，3]。實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)作為最基本、最經(jīng)常的教學(xué)組織形式，都對人才培養(yǎng)起著重要的支撐作用。《航空發(fā)動機(jī)原理》作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)、且與武器裝備結(jié)合密切的課程，更需要注重理論和實(shí)踐的結(jié)合。但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)資源的限制以及歷史傳統(tǒng)的原因，該課程并未開設(shè)相應(yīng)的實(shí)踐課程，只是在理論課程體系內(nèi)分出4學(xué)時進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，且實(shí)踐環(huán)節(jié)沒有統(tǒng)一的安排。這就造成時間環(huán)節(jié)偏少，且與理論教學(xué)脫節(jié)，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果，限制了學(xué)員把理論知識與實(shí)踐技能相結(jié)合的能力。

3.教學(xué)過程中創(chuàng)新環(huán)節(jié)設(shè)計不足，限制了學(xué)員創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。目前，課程的教學(xué)方式仍然以講授型教學(xué)為主，以板書和多媒體作為呈現(xiàn)方式。多媒體教學(xué)作為一種現(xiàn)代教學(xué)模式，在增大教學(xué)信息量、增強(qiáng)教學(xué)直觀性方面發(fā)揮了重要作用[4，5]。但從本門課程的教學(xué)實(shí)踐來看，過度依賴多媒體對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維并不利。例如，對于發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)以及發(fā)動機(jī)工作過程的多媒體演示，反而束縛了學(xué)員的想象空間，束縛了學(xué)員本應(yīng)自己建立的結(jié)構(gòu)—原理轉(zhuǎn)換能力。

三、“理論-實(shí)踐-創(chuàng)新”三位一體教學(xué)方法

為配合院校的教學(xué)改革，對接部隊(duì)對新形勢下人才培養(yǎng)的需求，本課程從重塑課程內(nèi)容體系、研究實(shí)踐教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動創(chuàng)新等方面進(jìn)行了改革，創(chuàng)建了“理論-實(shí)踐-創(chuàng)新”三位一體的《航空發(fā)動機(jī)原理》教學(xué)方法，在實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果。

1.以型號武器裝備為依托，以部隊(duì)人才需要為牽引，深入剖析第一任職需要與學(xué)員長遠(yuǎn)發(fā)展的共性需求，結(jié)合課程特點(diǎn)，重構(gòu)課程知識理論體系。具體如下：①加強(qiáng)與前面所學(xué)課程的銜接。例如，在教學(xué)過程中回顧了熱力循環(huán)過程、總溫、總壓等概念，并側(cè)重講解它們與本課程相關(guān)的部分，做到課程內(nèi)容的連續(xù)性。②增刪部分教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系。如進(jìn)氣道和尾噴管部分，雖然二者均為航空發(fā)動機(jī)的重要組成部件，但其結(jié)構(gòu)比較簡單，且在前面所學(xué)的課程中已有所涉及，特別是尾噴管一章，在前面的《氣體動力學(xué)》《工程熱力學(xué)》等課程中均有詳細(xì)的講解。因此，將進(jìn)氣道一章壓縮至2學(xué)時，尾噴管一章作為學(xué)員自學(xué)內(nèi)容，騰出相應(yīng)的時間加時間教學(xué)環(huán)節(jié)。③重新調(diào)整課程教學(xué)的基本思路，按照“工作原理（整體）—部件特性（部分）—工作特性（整體）”的思路安排教學(xué)內(nèi)容。即首先從發(fā)動機(jī)的整體性能指標(biāo)出發(fā)，講解其工作原理，然后分部件講述部件級的結(jié)構(gòu)、原理和工作特性，再由部件級的工作特性曲線作為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)工作特性和控制規(guī)律的分析，使得課程的整體脈絡(luò)清晰。

2.根據(jù)課程特點(diǎn)和知識體系要求設(shè)計教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。教學(xué)組依托院校的基礎(chǔ)條件建設(shè)，建成了航空動力系統(tǒng)教學(xué)訓(xùn)練中心和航空發(fā)動機(jī)專業(yè)教室，擁有豐富的教學(xué)資源和成品裝備，包括航空發(fā)動機(jī)整機(jī)4套、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件及零部件600余件，模擬裝備5臺套，完全可以支撐本課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。但實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)并不一定就是實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計。例如，對于發(fā)動機(jī)的工作過程進(jìn)行了演示實(shí)驗(yàn)，而對于發(fā)動機(jī)的推理、耗油率等參數(shù)則讓學(xué)員自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)完成，對于發(fā)動機(jī)的設(shè)計點(diǎn)性能計算則要求學(xué)員發(fā)動機(jī)一維建模，根據(jù)模型編程計算發(fā)動機(jī)的設(shè)計點(diǎn)和非設(shè)計點(diǎn)性能。通過實(shí)踐環(huán)節(jié)的精心設(shè)計，培養(yǎng)了學(xué)員多方面的綜合能力。

3.以自設(shè)的小型項(xiàng)目為驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新思維。教學(xué)組擁有自主研發(fā)的吸氣式發(fā)動機(jī)教學(xué)科研試驗(yàn)平臺，既可以用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，也可用于科學(xué)研究。依托該平臺，以“三創(chuàng)”比賽、畢業(yè)設(shè)計、各類競賽為契機(jī)，以創(chuàng)新項(xiàng)目為牽引，通過教員命題、學(xué)員自主選題相結(jié)合的方式，開展創(chuàng)新研究。內(nèi)容涵蓋了發(fā)動機(jī)部件級的建模、原理分析、信號測試、發(fā)動機(jī)控制、流場仿真等各個方面。這一環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施，不僅顯著提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)主動性和積極性，而且兼顧了學(xué)員個性特長的發(fā)展，對學(xué)員創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大有裨益。

四、結(jié)語

軍隊(duì)院校是為部隊(duì)培養(yǎng)指揮軍官和專業(yè)技術(shù)人才的搖籃，軍隊(duì)院校的人才培養(yǎng)必須以部隊(duì)的人才需求為牽引。隨著部隊(duì)武器裝備的發(fā)展，對人才的需求發(fā)生了根本性的變化，使得院校專業(yè)基礎(chǔ)教育與人才培養(yǎng)目標(biāo)的矛盾日益凸顯。《航空發(fā)動機(jī)原理》作為一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，對理論層次和思維能力的培養(yǎng)都有著很高的要求。筆者結(jié)合本人的教學(xué)體會與實(shí)踐，在分析《航空發(fā)動機(jī)原理》課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從課程體系重構(gòu)、實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計、創(chuàng)新項(xiàng)目驅(qū)動等方面進(jìn)行了一些探索，在實(shí)踐中也取得了較好的教學(xué)效果。但教學(xué)改革是一個永恒的話題，如何在課程教學(xué)中平衡第一任職與長遠(yuǎn)發(fā)展的矛盾，探索理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的有效方法，進(jìn)而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量仍是一個亟需研究的課題。

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Abstract：The teaching approach based on the trinity of theory-practice-innovation，which aims at fostering students' innovative ability，is proposed in the present paper based on the analysis of the characteristic of the principle of the aero-engine course and the requirement of training students into innovative applied talents.This approach forms the "three-in-one" talent training mode by optimizing the curriculum teaching content，strengthening the practice activity and conducting the innovation project.The teaching practice has shown this reform approach can realize the trinity of theory-practice-innovation and thus has a better teaching effect.This approach can also provide some meaningful reference for the relevant course reform.

Key words：principle of Aero-engine;trinity teaching approach;teaching reform