新工科背景下飛行器制造工程卓越工程師班培養模式探索

鮑益東 金霞 張恒

摘? 要：新工科建設背景下，南京航空航天大學機電學院對飛行器制造工程專業卓越工程師班的培養模式進行探索和實踐，將思想政治教育全方位貫穿、深層次融入航空航天新工科專業教育，基于馬克思主義理論聯系新時代實干精神樹立學生的航空報國信念；以產業需求為基本導向，針對航空制造需求夯實學術的專業基礎知識；多學科交叉融合，面向現代航空制造模式為學生設計柔性化專業培養方案；校企合作、多方協同培養學生的綜合實踐能力。通過上述措施，取得良好的教學成果。

關鍵詞：飛行器制造工程；新工科建設；卓越計劃；培養模式；思想政治教育

Abstract： Under the background of new engineering construction， College of Mechaical and Electrical Engineering of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics explored and practiced the training mode of excellent engineer class for aircraft manufacturing Engineering specialty. The ideological and political education is integrated into the new engineering education of aeronautics and astronautics. Students' faith in aviation to serve the country will be established based on Marxist theory related with the spirit of practical work in the new era. Students will take industrial demand as basic guidance to consolidate the basic academic and professional knowledge for aviation manufacturing needs. The college will design flexible professional training programs for students oriented to modern aviation manufacturing mode through interdisciplinary integration.And the college will cultivate students' comprehensive practical ability through university-enterprise cooperation and multi-party cooperation. Good results have been achieved through the above measures.

Keywords： aircraft manufacturing engineering; new engineering construction; excellence program; cultivation mode; the ideological and political education

為促進高等教育面向國家和行業需求培養人才，提高學生的工程實踐能力和創新能力，為未來工程領域培養優秀的工程師后備軍，教育部于2010年實施了“卓越工程師教育培養計劃”[1-4]。針對該計劃，南京航空航天大學（以下簡稱“南航”）于2013年起組建卓越學院，并開展了大量創新培養模式探索和改革，校內航空學院、能源與動力學院及機電學院成立飛行器設計工程卓越工程師班、飛行器動力工程卓越工程師班及飛行器制造工程卓越工程師班。飛行器制造工程卓越工程師班的目標是培養造就一大批在航空工程領域，能夠靈活運用專業基礎理論知識，具有發現系統問題的能力、解決工程實際問題的能力、良好的溝通能力及團隊合作能力，創新能力強，適應經濟社會發展需要的高質量飛行器制造工程方面的高級工程技術人才。

由于航空航天產品具有科技含量高、體系復雜、功能繁多和性能要求嚴格的特性，其制造自然而然成為一個包羅萬象的復雜系統工程，隨著“中國制造2025”將航空航天裝備列入十大重點領域[5-6]及工業4.0概念的普及，航空航天制造業朝著智能化、高端化、綜合化方向發展，而現有教學過程中存在的內容老化、學科交叉與融合不夠深入等問題則愈加突出。此外，傳統的教學模式存在重理論、輕實踐，重知識和輕能力的現象，使培養出的大多數學生缺乏創造性分析問題和解決問題的能力，越來越顯現出其弊端[7-8]。本文在新工科背景下[9-11]，立足高素質工程人才的培養目標，結合航空領域現狀與發展趨勢，全方位貫穿思想政治教育、緊抓專業基礎知識、融合多學科知識以及開展多方協同進行教學改革探索。

一? 融合航空報國信念的課程思政體系

南航是一所具有航空航天民航特色的工信部高校，始終秉承“航空報國”“獻身國防”的優良傳統。首先，根據南航的人才培養特點，構建出新的教育理論體系、實踐教育體系，與思想政治教育有機融合。鼓勵學生積極參與院校兩級青馬工程培訓班，向黨組織靠攏，認真學習馬克思主義理論知識，并且與學院學工緊密配合，要求卓越工程師班級學生參與以“紅色基因與藍色夢想”為核心、主題鮮明的社會實踐活動，堅定理想信念，樹立正確的價值觀，樹立航空報國的理想信念。然后，依托行業紅色背景，前往軍工單位進行支部共建活動，同時開展實踐調研，探尋“航空報國”精神，弘揚軍工特色文化，聯系各種型號制造攻關中發揮重要作用的優秀校友與學生在線分享交流，鼓勵學生投身國之重器制造偉業，堅定航空報國的理想信念。最后，為推進專業課課程改革進程，以經驗豐富的專業任課老師為主導，成立課程教改組，統一制訂課程教學大綱、講稿，將融入了“航空報國”精神的課程思政貫徹到專業課教育的全過程環節之中，使思政教育融入每個專業課的教學大綱，以推進課程思政在人才培養方案中的全覆蓋。

二? 體現航空制造新工科的智慧教育教學模式

為實現航空強國的目標，需提高學生專業能力素質，提出如圖1所示的智慧教育教學模式。首先，對航空制造業進行實地調研，根據調研結果對現有的課程體系進行調整，以使卓越工程師班級學生更加具備未來行業需求的能力，對部分課程進行增加、刪減和更新；完善優化課程體系，對課程體系內的基礎課、專業課進行重組和優化，增強課程之間的聯系，建立完善培養方案，建立三大板塊課程體系——理論課、實踐與實驗課、設計訓練課。然后，創新授課方式，采用線上線下相結合授課模式，線上引入企業導師授課，遠程參觀制造業一線，了解最前沿的制造技術方法；線下采用翻轉課堂等形式，讓學生來主導課堂，提高學生研究、語言表達等方面綜合素質；小組化教學，發布創新訓練項目，提高團隊協作能力和溝通能力，通過頭腦風暴等形式，進行創新思維快速訓練，提高發散思維能力；最后，轉變考核方式，不以分數論高低，以學生的平時表現，學習思維能力等方面表現進行綜合考評，強調過程化考核記錄；注重實踐，增加實驗課程，給學生提供更多的實地實習機會；同時整個教學實踐全過程均以CAD/CAM/CAE等工業軟件應用為主線貫穿，保證學生能夠有扎實的軟件應用基礎。

三? 跟蹤航空智能制造發展的柔性化培養方案

飛行器制造工程是南航特色專業，南航在2019年實體化建設長空學院進行航空航天類專業大類招生、大類培養，航空航天類分流方向主要包括飛行器設計與工程專業、飛行器環境與生命保障工程專業、飛行器動力工程專業及飛行器制造工程專業，學生本科前兩年將于長空學院集中培養，大二下實施志愿優先、擇優遴選機制進行專業分流。而飛行器制造工程卓越工程師班學生將在每屆700余大類專業學生中提前進行面試選拔確認，保證卓越班學生整體水平處于高位且對自身專業志趣相投，如圖2所示。

為向航空制造領域輸送專業性人才同時進一步滿足學生深度需求，飛行器制造工程卓越工程師班級學生在長空學院集中培養具備專業基礎知識后，再為其設計一套柔性化的專業培養方案。航空宇航制造有多個研究發展方向，首先基于學生需求開展學科前沿方向科普課程以及科學技術講座，使學生能夠對所學專業的未來發展前景和發展方向有充分的了解，從而根據自己的興趣選擇未來意向從事的科研方向。然后在學院開展咨詢活動，航空宇航制造工程不同研究方向課題組派出教師與飛行器制造工程卓越班學生進行導師學生互選交流，完成雙向選擇，同時各研究方向導師根據結對學生特點幫助其規劃發展方向，并可在圖3中飛機結構與系統、飛機制造技術、航空維修技術等不同模塊的專業選修課中選擇該方向課程，設計完成多學科知識交叉的個性化柔性培養方案。

除了專業必修課和專業選修課，學校還開設公共選修課、學科拓展課（新生研討課、跨學科選修課）及校企合作課程可供學生在導師指導下跨專業跨學科選擇涉及自己發展方向的課程進行學習，進一步達成卓越班學生培養方案最柔化。

四? 面向科研創新工程實踐能力的多渠道強化提升

為培養航空航天領域的高級工程技術人才，在學生具備基礎知識的基礎上需要強化學生發現問題、解決工程實際問題及從事本專業范圍內的新技術研究與開發的能力。首先對于基礎工程實踐能力的培養，一些專業性課程開設課程設計，如表1所示卓越工程師班專業實踐能力課程有機械設計課程設計、機械原理課程設計、飛機裝配技術課程設計等課程，這類課程在強化學生專業知識的同時，也讓學生可以將理論知識應用于實踐，初步培養其實踐能力。以飛機裝配課程設計為例，每屆課程班學生將針對一線裝配實際問題進行零部件設計驗證、模型建模、裝配檢驗，在整個過程中體會到實際生產制造裝配中將遇到的問題，在學、思、辯中逐步形成自己解決問題的想法并付諸行動。方案開設的實驗課程保證每個學生都參與其中，培養提升學生動手實踐能力。

大三、大四期間開設如表2所示校企合作課程，該類別課程采取學校與企業聯合講授的方式，將飛機結構與系統、航空發動機原理與構造作為專業核心課程，飛機裝配技術作為必修、飛機制造新技術導論作為選修，來滿足層次多樣的學生需求。課程模式為邀請相關企業技術人員開展主講課程、隨堂講座、專題報告和實踐指導等多種形式的聯合授課模式。

同時合理安排學生暑期時間，執行圖4實習計劃，按照“大一暑期企業認知實習（時長一周）、大二暑期企業生產實習（時長一周）、大三暑期企業下廠實習（時長兩周）”的模式開展卓越工程師實習模塊，大四期間可以深入企業進行綜合實習，在企業完成畢業設計內容，使學生的研究更貼合工程實際。最后，學院開展具有航空特色的科研項目及科創競賽，可進行學分認定鼓勵學生積極參加，跟隨專業老師從實踐中學習，鍛煉科研創新能力，培養學生的創新思維能力、思辨能力，使學生具有綜合運用所學科學理論方法和技術手段分析并解決飛行器制造、維修與機械制造工程實際問題的能力。

五? 卓越班綜合培養模式下的豐碩成果

經過長期摸索與實踐，飛行器制造工程卓越班培養模式探索與實踐已經逐漸達成一定的預期成效。據校內統計近年來，飛行器制造工程卓越工程師班本科生在“互聯網+”“挑戰杯”“機器人大賽”等多項大型賽事中均有參與并獲獎；卓工班學生利用學校成飛智匯藍天等科創平臺得到校內外導師指導發表專利論文若干；飛行器制造卓工班學生畢業后在升學、就業等方面表現突出，概況如圖5所示，連續多屆學生班級保研人數達到50%以上（校內該專業保研率20%），考研上岸率近100%，升學后主要去向為北京航空航天大學（北航）、西北工業大學（西工大）、華中科技大學（華科）和南京航空航天大學等國內知名高校，還有部分學生出國前往克蘭菲爾德大學等航空背景高校留學深造，并且在研究生階段表現優秀。卓工班同學在科研實訓培養體系下，提前與企業互相了解，形成通過一次項目結識一位導師、熟悉一家企業、完成擇業就業的良好循環。該班長期保持百分百就業率，就業情況則呈以國防科技工業為主體、民航和世界500強企業為兩翼的局勢，方向繁多、層次豐富。主要前往商飛、成飛、中航工業航空凌峰、中國航空工業集團公司金城南京機電液壓工程研究中心等國防軍工單位就業，并且發展穩定，逐漸成為行業領軍人才。

六? 結束語

經過逐步的教學改革探索和實踐，飛行器制造工程專業卓越班的學生培養質量顯著提高。通過全培養環節融入航空報國思政內容，堅定了學生的“航空報國”信念；貫徹智慧教學理念的教學方法提升了學生專業能力素質；通過緊跟新時代背景的培養方案，使學生兼具多學科知識，為就業以及科研創新打下了基礎；全面深入的實踐教學針對性地提升強化了學生的基礎專業課程學習，并有效鍛煉了學生的工程實踐能力和科研創新能力，未來也將對新工科背景下的卓越計劃人才培養模式進行新的探索和研究，進一步提升人才培養實效。

參考文獻：

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