校企合作背景下“計算機輔助飛機制造”教學改革探索

葉海潮 孫士平 常方飛

[摘 要] “計算機輔助飛機制造”是一門多學科交叉的、具有鮮明工程背景的課程，也是南昌航空大學飛行器制造工程專業(yè)的核心課程之一。隨著信息技術的快速發(fā)展，航空制造日益走向數(shù)字化。為適應新形勢下對應用型人才的需求，同時也為了進一步提升教師的專業(yè)知識水平，促進本專業(yè)特色化課程建設的可持續(xù)發(fā)展，就校企合作背景下的“計算機輔助飛機制造”課程教學改革進行探討。通過分析該課程在專業(yè)教學中的教學現(xiàn)狀，分別從教學方法、課程資源建設、師資建設以及實踐教學等方面進行了相應改革。教學實踐表明，通過將高校的理論教學與企業(yè)實踐深度融合，不僅有助于改善學生的知識結(jié)構，提高綜合素質(zhì)，而且能夠更有效地推進人才培養(yǎng)供給側(cè)和企業(yè)需求側(cè)的匹配。

[關鍵詞] 航空制造;校企合作;教學改革

[基金項目] 2017年度南昌航空大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程“計算機輔助飛機制造”培育項目（KCPY1721）

[作者簡介] 葉海潮（1979—），男，河南洛陽人，碩士，南昌航空大學航空制造工程學院講師，主要從事CAD/CAM/CAE方面的研究;孫士平（1972—），男，湖北潛江人，博士，南昌航空大學航空制造工程學院教授，主要從事航空數(shù)字化制造方面的研究;常方飛（1983—），陜西商洛人，碩士，江西科技師范大學理工學院講師，主要從事信息數(shù)字化方面的研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）17-0100-04? ?[收稿日期] 2020-11-04

一、引言

隨著信息技術的迅速發(fā)展及其與制造業(yè)的融合，航空制造日益走向數(shù)字化[1，2]。數(shù)字化已經(jīng)滲透到飛機產(chǎn)品的整個生命周期中，出現(xiàn)了飛機產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬制造、仿真等技術。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施，給我國的工程教育帶來了機遇，也提出了更高的要求[3-5]。

二、“計算機輔助飛機制造”課程改革目的和意義

“計算機輔助飛機制造”課程是飛行器制造工程本科專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，也是本專業(yè)與洪都企業(yè)聯(lián)合成立的“航空實踐班”的核心課程之一。相對于傳統(tǒng)的設計制造課程，“計算機輔助飛機制造”在內(nèi)容體系的安排上，突出了以數(shù)字化設計制造為核心的先進制造系統(tǒng)，不僅代表著當前航空制造行業(yè)對數(shù)字化技術的實際工程需求，也代表著今后學生的培養(yǎng)方向，因此國內(nèi)很多航空類高校都將其作為飛行器制造專業(yè)的必修課程。然而由于課程內(nèi)容涉及大量與航空工程實際應用相關的專業(yè)知識，學生在缺乏航空企業(yè)實踐經(jīng)歷的前提下，對課程內(nèi)容理解和運用難度較大。同時由于航空類企業(yè)的涉密性質(zhì)，雖然有畢業(yè)實習這類實踐課程，但學生和教師很難真正參與到企業(yè)的實際生產(chǎn)中去，使得教師教學理論脫離實際，教學方法和手段嚴重滯后甚至脫離企業(yè)的發(fā)展需求，人才培養(yǎng)供給側(cè)更是和企業(yè)需求側(cè)不匹配。隨著“軍民融合”的推進，充分利用校企合作的背景，培養(yǎng)“雙師型”教師，轉(zhuǎn)變工程教育理念，優(yōu)化理論教學體系，完善實踐教學體系，培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，有效提高教育質(zhì)量，成為應用型本科院校人才培養(yǎng)需要不懈努力的方向。

本研究旨在以“產(chǎn)教融合”為指引，結(jié)合應用型本科人才培養(yǎng)的特點，改變現(xiàn)有的教育理念，優(yōu)化課堂教學，培養(yǎng)學生的實際應用能力，探索符合我校人才培養(yǎng)特色、和軟硬件條件的“計算機輔助飛機制造”教學內(nèi)容和方法，為后續(xù)精品課程的創(chuàng)建打下基礎。

三、“計算機輔助飛機制造”課程改革內(nèi)容

（一）專題式教學方法的探索

“計算機輔助飛機制造”課程內(nèi)容不僅涉及航空CAD/CAM/CAE等有關產(chǎn)品數(shù)字化工程應用方面的內(nèi)容，還涉及有關數(shù)字化管理等先進制造理念的內(nèi)容，整個課程內(nèi)容跨度較大，幾乎涉及產(chǎn)品整個生命周期的每個重要環(huán)節(jié)。而本課程實際理論課時的安排只有32個課時，使得教師對很多知識內(nèi)容無法完整講授，且不同教師授課內(nèi)容側(cè)重點不一，學生在課程的學習中無法抓住學習重點。為了應對教學內(nèi)容與課時不匹配的問題，通過刪減與其他課程重疊的章節(jié)內(nèi)容，削枝強干、優(yōu)化課程教學。同時，緊密聯(lián)系工程實際，將本門課的講授與航空制造企業(yè)對計算機輔助制造手段、方法的需求結(jié)合起來，并輔以相關案例，形成專題內(nèi)容，深入體現(xiàn)“節(jié)節(jié)是專題，堂堂是講座”的教學特點。由于本課程的教學對象是大三年級學生，學生已經(jīng)完成了“航空航天概論”“飛機構造”“飛機數(shù)字化裝配技術”“計算機輔助幾何造型”等基礎理論課程，也已經(jīng)完成了金工實習這樣的實踐課程，具有了一定的航空基礎知識累積，同時對一些簡單的加工方法和機床設備以及數(shù)字化技術也有了初步的了解，這些為實施專題式教學創(chuàng)造了條件。專題按章節(jié)來提煉，通過對章節(jié)內(nèi)容凝煉組合形成若干專題內(nèi)容，每個專題內(nèi)容則安排兩個課時來完成。如將產(chǎn)品數(shù)字化建模章節(jié)根據(jù)內(nèi)容提煉為數(shù)字化樣機、參數(shù)化設計和并行設計三大模塊;將數(shù)字化設計部分提煉為CATIA在航空制造中的應用、虛擬現(xiàn)實技術、有限元分析技術、3D打印技術四大模塊等。通過專題式教學有助于學生更深入地了解計算機輔助飛機制造技術在航空制造領域中的具體應用情況，提升學生學習的興趣。

（二）特色化課程資源的建設

專業(yè)課程建設的過程，也是一系列配套教學資源的建設過程。飛機制造屬于特殊的行業(yè)，學校的實訓內(nèi)容很難符合企業(yè)的實際。在產(chǎn)教融合的大背景下，利用航空企業(yè)作為教學實踐基地，通過項目合作、聯(lián)立航空實踐班等合作形式，將實踐內(nèi)容、科研成果轉(zhuǎn)化成教學資源，完善教學課件、教學素材。同時，課題組根據(jù)理論教學計劃，合理完善了上機實踐內(nèi)容，編訂了具有航空特色的上機實踐指導書，融入工程實踐設計案例，使之適應“計算機輔助飛機制造”課程的教學需要。

另外，借助網(wǎng)絡平臺充分融合信息技術與教學資源，發(fā)揮線上教學的優(yōu)越性，利用學習通和微信平臺及時發(fā)布或推送數(shù)字化技術的發(fā)展現(xiàn)狀，幫助學生了解數(shù)字化技術的前沿知識和最新成果。同時，利用學校資源建立虛擬裝配仿真平臺（圖1），使學生足不出戶就可實現(xiàn)線上模擬操作，以提高學生的學習積極性，擴展學生知識面，改善學生的知識結(jié)構，提高綜合素質(zhì)。通過一系列課程資源建設，不僅可以改變傳統(tǒng)“填鴨式”“灌輸式”的被動教學，使學生變被動學習為主動學習，而且可以延伸課堂教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生學習熱情，降低學習難度。

（三）教師實踐教學能力的構建

專業(yè)課程內(nèi)容枯燥單調(diào)，要調(diào)動學生學習的積極性和增強教學的生動性，僅僅依靠教學方法的改進是無法辦到的。然而，擁有豐富專業(yè)實踐背景的教師進行專業(yè)課程教學時，往往能事半功倍，輕松講授就能激發(fā)學生的學習熱情。這是因為依附于實踐故事的專業(yè)知識能激發(fā)學生的興趣，也容易被理解掌握。而且教師在專業(yè)課程講授中會不斷深化對專業(yè)知識的理解，有助于提高教師的專業(yè)實踐和科研能力。因此，要形成具有特色的課程，有必要利用校企合作機遇，開展本專業(yè)學科的實踐活動，構建教師實踐發(fā)展平臺，形成支撐專業(yè)教學的研究方向。通過鼓勵任課教師“走出去，帶回來”，深入航空企業(yè)參與企業(yè)生產(chǎn)，將航空制造的實際案例引入教學，適時更新課程內(nèi)容，將科研實踐與教學相結(jié)合，以科研實踐促教學，豐富教師專業(yè)教學實踐背景，進一步提高師資隊伍的理論和實踐教學水平，建設一支教學和科研實踐相結(jié)合的師資隊伍。據(jù)統(tǒng)計，在本校飛行器制造工程專業(yè)近幾年的課程設計、畢業(yè)設計等綜合實踐環(huán)節(jié)中，60%以上的題目涉及航空數(shù)字化相關的設計、仿真及分析。圖2為飛行器制造工程專業(yè)近五年畢業(yè)設計航空數(shù)字化制造類題目占比。由圖2可以看出，該類題目呈逐年上升趨勢。其中，超過50%的題目來自指導教師的項目課題，形成了以科研促教學的良性發(fā)展態(tài)勢。

（四）以創(chuàng)新實踐為導向的第二課堂的開辟

實踐是實現(xiàn)創(chuàng)新的動力和源泉，實踐教學則是保證應用型高校教學質(zhì)量的主要模式[6]，也是提高學生創(chuàng)新動力和源泉的重要環(huán)節(jié)。由于“計算機輔助飛機制造”在課程的安排上沒有單獨設置實踐教學環(huán)節(jié)，同時課程前后相關的實踐活動缺乏整體規(guī)劃和安排，沒有形成行之有效的課程實踐方案，而缺少實踐環(huán)節(jié)支撐的理論教學，難以獲得較好的教學效果，因此需要借助多途徑的實踐形式作為課堂教學的延伸、補充和發(fā)展，激發(fā)學生潛能，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，促進學生素質(zhì)的全面優(yōu)化及提高，因此第二課堂的開辟顯得尤為重要。第二課堂活動是對第一課堂學習的延伸、補充、發(fā)展，通過一定形式的第二課堂（尤其是應用實踐類），將企業(yè)實踐經(jīng)驗傳遞給學生，旨在激發(fā)學生潛能、發(fā)揮其特長、培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，促進學生素質(zhì)的全面優(yōu)化及提高。

為了提升學生實踐應用能力，本課程設置了基礎訓練—實戰(zhàn)進階—綜合練習—創(chuàng)新訓練逐級遞進的多層次實踐能力培養(yǎng)目標，課程實踐主要分校內(nèi)上機、校外實踐、綜合訓練和學科競賽四種形式進行，如表1所示。

CATIA實訓環(huán)節(jié)設置于“計算機輔助飛機制造”課程之前，共安排了40個學時的軟件上機訓練，目的是培養(yǎng)學生三維零件設計、裝配設計、工程圖設計等基本建模能力，因此，該課程可作為“計算機輔助飛機制造”課程的校內(nèi)基礎實踐環(huán)節(jié)。除必要的集中上機實訓外，通過校外實踐則能將學生校內(nèi)所學理論與校外生產(chǎn)應用進行有機銜接[7]。除了全員參加的航空企業(yè)實習外，近兩年系部與洪都工裝所聯(lián)合成立了航空實踐班，選拔部分學生進入企業(yè)接受飛機工裝數(shù)字化設計的學習、培訓、項目參與等實踐活動。通過校外實踐，不僅有助于學生了解數(shù)字化制造在航空企業(yè)中的應用現(xiàn)狀，而且也增強了學生的實際應用能力和企業(yè)參與感。

同時，一定的數(shù)字化綜合訓練有助于學生綜合應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前，本校飛行器制造工程專業(yè)針對本專業(yè)學生專門配備了高性能計算中心、3D打印設備以及虛擬制造平臺等先進數(shù)字化實訓設施。基于這些資源，充分利用專業(yè)課程設計、畢業(yè)設計等綜合實踐環(huán)節(jié)，增加航空數(shù)字化制造內(nèi)容，增大相關應用類課題占比，使學生在學習訓練中對自身技能進行相應提升。另外，本課程課題組還通過成立三維數(shù)字化大賽指導小組等形式，鼓勵學生積極參與競技類比賽，以賽促教、以賽促學，培養(yǎng)學生的核心競爭力，增強學生的就業(yè)能力，提升學生的綜合素質(zhì)和能力。

四、結(jié)語

在產(chǎn)教融合的背景下，推進人才培養(yǎng)供給側(cè)和企業(yè)需求側(cè)的匹配是產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式的基本目標，因此本研究對促進教學工作、提高教學質(zhì)量具有重要作用和積極意義。教學改革是一個動態(tài)的、長期的過程，還需要后期逐漸的更新、完善，只有在改革中不斷完善，才能構建出更合理、更科學的具有典型航空特色的課程體系。

參考文獻

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Exploration on the Teaching Reform in the Course of Computer-aided Aircraft Manufacturing under the Background of School-Enterprise Cooperation

YE Hai-chao1， SUN Shi-ping1， CHANG Fang-fei2

（1. School of Aeronautical Manufacturing Engineering， Nanchang Hangkong University， Nanchang， Jiangxi 330063， China; 2. Polytechnic Institute of Jiangxi Science and Technology Normal University， Nanchang， Jiangxi 330100， China）

Abstract： Computer-aided Aircraft Manufacturing is a multidisciplinary course with distinct engineering background， and it is also one of the core courses of aircraft manufacturing engineering major in our university. With the rapid development of information technology， aviation manufacturing is becoming digitizatied. In order to meet the needs of application-oriented talents in the new situation， and to further improve the professional knowledge level of teachers and promote the sustainable development of the construction of specialized courses， the teaching reform of the Computer-aided Aircraft Manufacturer course is discussed under the background of school-enterprise cooperation. Based on the analysis of the current situation of this course in professional teaching， the corresponding reform has been carried out from the aspects of teaching methods， curriculum resources construction， teacher construction and practice teaching. Teaching practice shows that it can not only help to improve students knowledge structure and comprehensive quality， but also can more effectively promote the matching between the supply side of talent training and the demand side of enterprises through the deep integration of theoretical teaching in colleges and universities and enterprise practice.

Key words： aviation manufacturing; school-enterprise cooperation; teaching reform