以工程實(shí)例為牽引的航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度課程改革研究*

劉 玉 陳 柯 王 志

（沈陽航空航天大學(xué)航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)院 遼寧沈陽 110136）

一、研究背景及意義

現(xiàn)階段我國(guó)高校教育目標(biāo)旨在培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和社會(huì)道德感、責(zé)任感，能夠自主學(xué)習(xí)且學(xué)科基礎(chǔ)扎實(shí)，并且具備創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的人才，從而實(shí)現(xiàn)為企業(yè)輸送理論基礎(chǔ)扎實(shí)且具備實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。培養(yǎng)復(fù)合型人力不僅成為國(guó)家深化高等教育 改革的要求，而且是適應(yīng)國(guó)際高等教育發(fā)展與改革這一歷史潮流的需要。人才培養(yǎng)是多層次的，包括技術(shù)型人才的培養(yǎng)；應(yīng)用型人才的培養(yǎng)；職能管理人才的培養(yǎng)和基層管理人才的培養(yǎng)等，因此在高校課程計(jì)劃及課堂教學(xué)過程中需要因材施教。

沈陽航空航天大學(xué)是一所以航空宇航為特色，教育部、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)有限公司與遼寧省人民政府三方共建的高校，為我國(guó)航空航天事業(yè)輸送技術(shù)型人才。國(guó)防院所、高新民營(yíng)企業(yè)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)高素質(zhì)人才的需求，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)任務(wù)發(fā)生了革命性變化，特別是對(duì)實(shí)踐能力強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的需求越發(fā)突出[1]，因此高校不僅需要培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，還需要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)例分析能力。以我國(guó)航空航天科技適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)為目標(biāo)，改革人才培養(yǎng)模式，盡快培養(yǎng)出具有良好的綜合素質(zhì)的創(chuàng)新性人才，為我國(guó)航空航天事業(yè)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展提供智力支持與人才保證。本文以《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》這門課程為研究對(duì)象，對(duì)現(xiàn)階段教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行研究并提出解決辦法。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為“工業(yè)之花”，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要體現(xiàn)。目前國(guó)家航空航天業(yè)發(fā)展迅猛，航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)是目前國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略科技行業(yè)，對(duì)自主創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了迫切的需求[2]。而它的專業(yè)又非常“專”，其他專業(yè)根本不具備可替代性，加之有該專業(yè)的高校比較少，因此如何培養(yǎng)出合格的航空人才顯得尤為重要與迫切。

二、目前高校教學(xué)現(xiàn)狀

隨著我國(guó)素質(zhì)教育水平的逐漸提升，接受高等教育的學(xué)生也大幅增加，在這樣的一個(gè)背景下高校需要根據(jù)社會(huì)對(duì)人才的需求來進(jìn)行課程改革。我國(guó)目前高校教學(xué)現(xiàn)狀存在以下情況：

1.教學(xué)模式落后

目前高校雖然采取一系列措施進(jìn)行課程改革，且大部分老師都能夠熟練地應(yīng)用多媒體等現(xiàn)代化的教學(xué)方式。但是在教學(xué)過程中仍然存在很多問題：對(duì)于教學(xué)結(jié)構(gòu)而言，仍然存在以老師講授、灌輸知識(shí)為主的情況，并沒有強(qiáng)調(diào)出學(xué)生在課堂上的主體地位，以教師教授為主，雖然有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮、教師對(duì)課堂教學(xué)的組織、管理與控制，但它忽視學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，不可能培養(yǎng)出創(chuàng)造型人才，這是傳統(tǒng)的以教師為中心教學(xué)結(jié)構(gòu)的最大弊病。對(duì)于教學(xué)方式而言：仍然以應(yīng)試教學(xué)為主要手段，導(dǎo)致學(xué)生無法真正地對(duì)課程產(chǎn)生興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性。另一方面，以往的教學(xué)都是教師是知識(shí)的主要載體，學(xué)生主要從課堂上或者課后從圖書館查閱資料來獲取知識(shí)。但隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐步發(fā)展，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)新課程的時(shí)候不應(yīng)該僅僅局限于課本，也可以更多地關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)在線教育，在線教育是建立在大數(shù)據(jù)挖掘、云平臺(tái)、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)上，以互聯(lián)網(wǎng)為主要媒介，實(shí)現(xiàn)教育資源的數(shù)字化[3]。互聯(lián)網(wǎng)豐富的共享資源，多元化的教學(xué)方式能讓學(xué)生收獲良好的教育效果。

2.理論與實(shí)踐脫節(jié)

隨著高校課程改革的不斷深入，目前已經(jīng)取得了非常優(yōu)秀的成果。但是，社會(huì)對(duì)學(xué)校的要求也越來越高，要求高校培養(yǎng)出理論知識(shí)扎實(shí)并且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的復(fù)合型人才。為此高校在教學(xué)計(jì)劃中增加了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐等貼近工程實(shí)際的課程形式，但是仍存在一定問題。針對(duì)實(shí)踐教學(xué)，航空航天類專業(yè)的對(duì)口實(shí)習(xí)單位是國(guó)防領(lǐng)域相關(guān)單位，研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品大多有保密要求，這使得企業(yè)對(duì)接收生產(chǎn)實(shí)習(xí)任務(wù)的意愿程度降低，學(xué)生不能參與動(dòng)手實(shí)踐和深入了解航空航天產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程，而校內(nèi)實(shí)習(xí)基地存在投資建設(shè)周期長(zhǎng)，設(shè)備昂貴，場(chǎng)地和維護(hù)成本高等特點(diǎn)[4]。學(xué)生在參與實(shí)踐實(shí)習(xí)的過程中，并不能做到理論與實(shí)踐的有效結(jié)合。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課前老師按照教學(xué)計(jì)劃將實(shí)驗(yàn)課的原理以及實(shí)驗(yàn)過程講解得較為詳細(xì)，學(xué)生只需要按照老師教授的實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生失去了深入探索的興趣，課后也只需完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，無法進(jìn)行更深入的思考。由于時(shí)間、經(jīng)費(fèi)或者工程現(xiàn)場(chǎng)的安全等因素，大部分的實(shí)踐課實(shí)際上走馬觀花，學(xué)生并沒有真正地得到實(shí)踐，理論依舊是理論，沒有和實(shí)際相結(jié)合，學(xué)生也很難產(chǎn)生主動(dòng)的求知欲。因此學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到的內(nèi)容依舊無法充分轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，當(dāng)學(xué)生走到工作崗位的時(shí)候難以滿足企業(yè)要求。

3.評(píng)價(jià)方式有待完善

近些年高校也在嘗試新的評(píng)價(jià)方式，但是仍是以考試評(píng)價(jià)為主體。這種在教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后為判斷教學(xué)效果而進(jìn)行的以測(cè)試為主的終結(jié)性評(píng)價(jià)雖然很容易產(chǎn)生量化結(jié)果，但只能評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果而無法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中形成任何有效的監(jiān)控，缺乏一定 的科學(xué)性與合理性，在一定程度上也限制了學(xué)生自主研究的興趣，并且考試評(píng)價(jià)方式存在學(xué)生考前突擊現(xiàn)象，不能充分反映學(xué)生平時(shí)積累情況。我國(guó)高校的教育目標(biāo)是培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新能力和自主研究能力的人才，但考試評(píng)價(jià)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)所有學(xué)生，忽略了學(xué)生的個(gè)體差異性，不利于培養(yǎng)學(xué)生科研能力、創(chuàng)新精神。

三、改革必要性

《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》為飛行器動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生的主要專業(yè)課程之一，主要講授航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件及典型結(jié)構(gòu)，整機(jī)及葉片、輪盤等部件的強(qiáng)度振動(dòng)分析和計(jì)算方法，航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速及航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性等方面內(nèi)容，它與《葉片機(jī)原理》《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》等課程共同構(gòu)成飛行器動(dòng)力工程專業(yè)知識(shí)框架。通過《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度、壽命分析及計(jì)算方面的能力，為學(xué)生日后從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制、使用和維護(hù)等工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此該課程在學(xué)生知識(shí)體系建立和職業(yè)發(fā)展過程中起到了十分關(guān)鍵的作用。但是，在現(xiàn)階段的課程講授過程中卻面臨著一些問題：

首先，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，該課程中關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容非常多、知識(shí)量大，而強(qiáng)度部分涉及大量的公式推導(dǎo)及偏微分方程組求解，理論性較強(qiáng)、難度較大，課堂講授較為枯燥。并且課程中的強(qiáng)度計(jì)算方法已經(jīng)嚴(yán)重過時(shí)，在工程中早已不再使用，學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)心理。

其次，此門課程開設(shè)于大四學(xué)年，學(xué)生即將進(jìn)入工作單位，對(duì)實(shí)例以及貼近工作的教學(xué)內(nèi)容十分渴望，對(duì)枯燥的理論教學(xué)明顯興趣不足。因此，在傳統(tǒng)理論教學(xué)方式下，學(xué)生們實(shí)際的聽課狀態(tài)并不好。

此外，盡管學(xué)生對(duì)現(xiàn)階段航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度和航空發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用實(shí)例非常感興趣，但是由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)涉密等原因，學(xué)生們能接觸到的現(xiàn)代航空實(shí)例非常少，從而導(dǎo)致學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣不能得到充分滿足。

因此面對(duì)大四年級(jí)的學(xué)生和十分重要的《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》課程，教師需要擺脫教學(xué)內(nèi)容的束縛，深入研究能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的授課方式和授課內(nèi)容，吸引學(xué)生聽課興趣，突出學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位。

四、改革具體實(shí)踐

隨著教育理念的不斷發(fā)展，課程改革的理念也在逐步完善，從填鴨式教學(xué)逐步發(fā)展成“一切為了每一位學(xué)生”的教學(xué)理念。現(xiàn)階段我國(guó)課程改革具體目標(biāo)如下：一、實(shí)現(xiàn)課程功能的轉(zhuǎn)變。改變傳統(tǒng)枯燥的理論知識(shí)授課方式，更加注重學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課程中的主體地位。二、體現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)的均衡性、綜合性和選擇性。在進(jìn)行課程改革的時(shí)候需要老師認(rèn)真研究課程結(jié)構(gòu)，課程應(yīng)能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。三、加強(qiáng)課程內(nèi)容與生活實(shí)際的密切聯(lián)系。在高校的課程改革中應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)例相結(jié)合，不能紙上談兵，這樣才能培養(yǎng)應(yīng)用型人才。四、改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。高校老師應(yīng)熟練運(yùn)用多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)，有能力的情況下邀請(qǐng)行業(yè)專家進(jìn)行講座或者安排實(shí)習(xí)。五、建立與素質(zhì)教育理念相一致的評(píng)價(jià)與考試制度。改變以往考試強(qiáng)調(diào)分?jǐn)?shù)的教育方式，轉(zhuǎn)變?yōu)樘岢鲆粋€(gè)學(xué)科問題讓學(xué)生自主研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行考核的方式，從而培養(yǎng)學(xué)生科研和自主解決問題的能力。根據(jù)課程改革的目標(biāo)，結(jié)合《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》課程及我校學(xué)生實(shí)際情況，具體改革措施如下：

（1）在課程內(nèi)容范圍內(nèi)，以學(xué)生興趣需求為導(dǎo)向，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造、維護(hù)的實(shí)例為牽引，使學(xué)生的注意力集中到課堂內(nèi)容之中。避免照本宣科式講課方式。針對(duì)每節(jié)課的內(nèi)容，找到對(duì)應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例作為引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生們的興趣，在每節(jié)課課程中安排3-5個(gè)實(shí)例，在吸引學(xué)生注意力的同時(shí)能夠讓學(xué)生從實(shí)例中學(xué)到知識(shí)點(diǎn)。

（2）課程內(nèi)容不局限于老舊的課本，新型的機(jī)型結(jié)構(gòu)和熱門的相關(guān)實(shí)例要及時(shí)加到課程教學(xué)內(nèi)容中。例如在北京航空航天大學(xué)開展的本課程中，展示了很多較新機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，這一點(diǎn)是需要我們學(xué)習(xí)的。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件要帶到課堂中，在講解過程中要讓學(xué)生親自看到、摸到真實(shí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。在條件允許的情況下，本課程要在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配大廳中進(jìn)行授課，讓學(xué)生能夠更直觀地學(xué)習(xí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的知識(shí)。

（3）針對(duì)強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容，適當(dāng)減少公式推導(dǎo)過程，針對(duì)強(qiáng)度課程，學(xué)生們更需要學(xué)習(xí)的是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵的理解，比如深入理解航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部分結(jié)構(gòu)件受到的載荷形式，可能產(chǎn)生的破壞形式和避免破壞的設(shè)計(jì)方法。強(qiáng)度部分授課重點(diǎn)是要讓學(xué)生理解強(qiáng)度計(jì)算的流程，并能掌握結(jié)構(gòu)的載荷和破環(huán)形式，對(duì)公式推導(dǎo)過程了解即可。基于工程實(shí)例引入有限元計(jì)算演示，課程中不講授有限元基礎(chǔ)理論和操作，只針對(duì)工程中分析流程進(jìn)行演示，將載荷、破壞形式等演示結(jié)果與教材中的理論結(jié)果進(jìn)行相互對(duì)比驗(yàn)證，加深學(xué)生對(duì)強(qiáng)度計(jì)算的掌握。

（4）針對(duì)課程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算兩部分內(nèi)容，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)研究所或工廠專家和技術(shù)人員進(jìn)行講座式授課（1-2課時(shí)）。這些內(nèi)容是學(xué)生最迫切想要學(xué)習(xí)的。一線的專家和技術(shù)人員能夠?yàn)閷W(xué)生帶來最新的工程上的知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)課程的理解。讓學(xué)生們了解工程上的需求方向。從而讓學(xué)生們?cè)趥€(gè)人職業(yè)規(guī)劃和未來科研的道路上能夠做到有的放矢。

五、改革成效

近年來國(guó)家強(qiáng)調(diào)高校精品課程的建設(shè)，一方面可以借助互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀教育資源共享，另一方面可以提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)真正具備科研能力的優(yōu)質(zhì)人才。通過《航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度》課程的改革，力爭(zhēng)打造國(guó)家級(jí)精品課程，使課程有實(shí)際性、創(chuàng)新性和高階性，既能夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)又能聯(lián)系工程實(shí)際，既能夠培養(yǎng)學(xué)生的科研和創(chuàng)新能力，又能夠因材施教充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)。在打造精品課程過程中也能夠提高教師隊(duì)伍的教學(xué)能力、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研素養(yǎng)。為了鞏固改革效果學(xué)校可以采取以下措施：

1.建立有效的管理機(jī)制

為了保證精品課程建設(shè)過程的順利進(jìn)行，需要建立有效的管理機(jī)制。校領(lǐng)導(dǎo)以及各個(gè)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)帶頭推進(jìn)精品課程，建立獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，對(duì)精品課程建設(shè)中較為優(yōu)秀的教師及專業(yè)課團(tuán)隊(duì)給予獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)而形成良好的氛圍。

2.校本研發(fā)

高校具備自己的行業(yè)特色，因此需要根據(jù)本校的教育目的、行業(yè)背景等因素開發(fā)和利用校本，既能解決以往教材老舊的問題又能貼合本校特色，只有立足校本才能得到真正有特色的品牌課程。同時(shí)在進(jìn)行校本研發(fā)的過程中應(yīng)以學(xué)科帶頭人為引領(lǐng)，全體教師共同參加并進(jìn)行培訓(xùn)，來促進(jìn)老師專業(yè)發(fā)展，提升全體教師隊(duì)伍的水平。

3.師資隊(duì)伍建設(shè)

在精品課程建設(shè)過程中師資隊(duì)伍的建設(shè)是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。首先，要提高教師的綜合素質(zhì)。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上通過進(jìn)修、培訓(xùn)等方式提高教師隊(duì)伍的綜合素質(zhì)。鼓勵(lì)參加各種學(xué)術(shù)研討會(huì)和企業(yè)交流，了解行業(yè)前沿技術(shù)和熱門研究。其次，要樹立以學(xué)生為本的教學(xué)意識(shí)。在教學(xué)活動(dòng)中要堅(jiān)持以人為本的教學(xué)理念，充分發(fā)揮每名學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)。最后，實(shí)現(xiàn)教、研相濟(jì)。在教學(xué)過程中要做到教學(xué)科研不分家，以教學(xué)促進(jìn)科研，以科研引領(lǐng)教學(xué)。

結(jié)語

以航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度課程的教學(xué)改革為例，分析了高校教學(xué)模式的現(xiàn)狀和存在的問題。以滿足航空事業(yè)對(duì)理論基礎(chǔ)扎實(shí)且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的復(fù)合型人才的需求為目標(biāo)導(dǎo)向，重點(diǎn)闡述了航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及強(qiáng)度的課程改革的建設(shè)思路和具體舉措，并展望課程改革的預(yù)期成效。