民航工程類專業大學生創新能力培育體系研究
——以中國民用航空飛行學院為例

朱賀，凌云，周星宇，朱琳

（中國民用航空飛行學院，四川廣漢 618307）

2015 年3 月，《中共中央 國務院關于深化體制機制改革加快實施創新驅動發展戰略的若干意見》提出：堅持人才為先，把人才作為創新的第一資源。因此，民航院校要重視培育創新人才，以創新人才培育為中心，提高育人能力。

民航工程類專業是民航院校的主干專業之一，以中國民用航空飛行學院為例，其包括飛行器動力工程、飛行器制造工程、航空電子電氣及飛行器適航技術等細分專業。目前，民航工程技術正在向數字化、智能化方向發展。民航工程類專業大學生的創新能力是專業和行業發展的重要驅動力，民航院校應重視培養大學生的創新能力。

1 構建民航工程類專業大學生創新能力培育體系

民航工程類專業大學生創新能力培育體系主要由7 個模塊構成：民航特色基礎課程體系建設、民航特色創新型實驗實訓課程開發、大學生創新實驗室建設、大學生創新實踐社團的培育、大學生競賽能力的培育、校企聯動的創新型人才培育模式以及開拓新時代背景下融合型創新人才培養渠道。

其中：民航特色基礎課程體系建設以及民航特色創新型實驗實訓課程開發是創新人才培育的基礎。學生通過創新實驗室和創新實踐社團的培養和歷練，初步具備了參加學科競賽和創新創業大賽的能力，再經過參賽實踐鍛煉，可以具備一定的創新能力，這也是創新人才培育體系的核心。

創新人才還必須滿足社會和行業發展的需求，因而學校需要建立校企聯動的創新人才培育模式，開拓創新人才培養渠道，為民航工程類大學生的創新培育體系做好閉環反饋，最終形成良性循環。民航工程類專業大學生創新能力培育體系如圖1 所示。

圖1 民航工程類專業大學生創新能力培育體系

圖2 近三屆學生的機械設計基礎課程設計課程滿意度

2 基于OBE理念的民航特色基礎理論課程改革

OBE 即基于成果產出的教育模式（Outcome-Based Education），也被稱為成果導向教育。OBE 已成為高等教育的一種先進理念[1-3]，其核心是要求學校及教師必須明確學生學習的成果，基于學生預期的學習成果組織教學活動，讓學生通過多元化、彈性的學習方式，達成預期目標。

2.1 基礎理論課程的民航特色化改革

改革應面向創新人才培養的需求，從基礎抓起。基于OBE 理念，學校建立基礎理論課程的質量保證體系。首先，任課教師應了解學生的專業后續課程需求和就業需求，將課程劃分為不同模塊，各個模塊的教學難度和教學內容應根據不同專業的學生進行具體設置。以高等數學課程為例，應將教學內容與解決實際問題緊密結合。例如，教師在民航交通運輸類學生的教學中，應教授學生利用算法工具解決航班流量預測等問題，學生應掌握相應的知識模塊。其次，學校應建立過程性、多樣性的課程評價體系。以理論力學課程為例，應合理降低期末考試成績在學生課程評價總成績中的比例，針對不同專業學生，應增加課后作業、課堂提問、實驗操作等環節的考核評價。此外，還應舉辦階段性課程知識競賽，將其作為總評價成績的一部分。但是需要注意的是，要合理設置各個環節考核成績的比重。

2.2 以創新能力培育為核心的專業設計類課程改革

傳統的專業設計類課程，如航空機械類專業的機械設計基礎、機械設計課程設計，航空電子類專業的電子線路課程設計等，課程內容雷同，沒有根據專業不同加以區別，且課程內容更新緩慢，學生在練習設計的過程中缺乏團隊合作意識。

專業設計類課程是創新人才培養的重要載體，也是民航工程類專業學生創新能力培養的基石。因此，專業設計類課程的改革必須以學生創新能力的培養為導向，契合工程實踐教育的核心理念。

實現以創新能力培養為核心的專業設計類課程的改革目標，要從以下幾個方面著手：

（1）在滿足專業涵蓋面的前提下，設計題目應具有開放性和靈活性，同時與學生的能力適配。例如，對于民航機械類專業的學生，可以選擇涵蓋機械設計基礎課程中的齒輪設計、渦輪蝸桿設計、帶傳動及鏈傳動等內容的題目，并且應根據當前熱門的運行機型的某些傳動部件，如起落架的收放機構的某一部分進行設計。此外，設計題目的擬定應結合學生專業就業方向，將學生在校學習的設計內容進行串聯。

（2）設計過程應該是團隊分工協作的過程。學生可以自由組建團隊，通過多方面查找資料并進行組內討論，最終得出最佳的設計方案。在確定方案之后，團隊成員可以對理論計算、設計繪圖、三維參數化建模、仿真分析和加工制造等環節進行合理分工。

（3）課程設計應該滿足實際加工要求，使用傳統機加工的同時，也可以采用3D 打印、激光切割等先進加工方式，將學生的設計作品實物化并檢驗其設計水平。

（4）成績考核應該多樣化，不僅依據學生的計算說明書和設計圖紙，還應該考查學生的設計能力和水平。例如，可以評價學生實物化制造模型的質量，采用PPT答辯的方式鍛煉學生的文檔制作能力和表達能力，從多個角度全方位考查學生的設計能力和水平。

以機械設計課程設計為例，建立以學生團隊為基礎的課程設計小組，設計題目分為教師擬定備選和學生自選，并考慮貼近民航工程實際，如“載重物流無人機承載機構設計”和“飛機油箱內螺栓的便捷拆裝裝置設計”等。同時，采用以答辯為主的考核方式，部分題目可用于申請實用新型或發明專利。中國民用航空飛行學院近三屆民航工程類專業學生的機械設計課程設計滿意度從82%提升至92%，表明課程改革效果較好。

3 民航實踐實訓類“金課”的開發

3.1 CDIO 模式下的民航特色金工實習課程改革

工程類專業大學生的金工實習課程教學，一般圍繞車、銑、刨、磨、鉗、熱處理等傳統加工工藝方法開展，課程內容偏向于通識教育，隨著新加工技術和專業教育需求的出現，傳統的金工實習已經很難滿足創新人才培養的需要。通過CDIO 模式，即構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運營（Operate）的工程教育模式，將課程內容與民航實際工作緊密相連，探索金工實習課程改革[4-7]。

傳統的金工實習課程，學生通過單一化、重復化的加工操作鍛煉操作技能，在學習過程中過于依賴教師，缺少獨立解決工程問題和工程創新能力的培養，因此，應對金工實習課程進行改革。

3.1.1 CDIO 模式下的民航特色金工實習課程改革總體方案

根據學科專業的不同，將傳統的金工實習教學內容模塊化、層次化（模塊化組織、菜單化選擇的教學方案改革）。

各個學科大類傳統的金工實習教學內容區別不大，未能針對性地訓練學生的創新實踐能力，難以滿足不同專業學生對教學內容的不同需求。在金工實習課程改革方案中，首先，需要根據學科專業的不同，構建學科大類的工程實訓平臺，以現有的實訓教學平臺為基礎，將學生的實訓教學平臺初步劃分為民航機械類平臺、民航電子與電氣類平臺、研究生類平臺。其次，將教學內容劃分為多個模塊，各個模塊又劃分為必修和選修模塊。必修模塊的內容可根據每個教學平臺的專業學科進行區別化分配，選修模塊的內容需分為專業限定選修和任選模塊。專業限定選修模塊需要和之前的必修模塊組成一個串聯的整體，成為CDIO 模式教學的連貫性整體，而任選模塊主要培養學生工程通識知識。將以上教學模塊組合在一起，能夠滿足相應的培養計劃的總學時要求，制定“菜單式”的學生金工實習教學大綱，并實施教學。以中國民用航空飛行學院現有及計劃開設的金工實習教學內容為例，在民航機械類專業平臺構建的模塊化組織、菜單化選擇的金工實習教學方案如表1 所示：

表1 金工實習菜單式選擇模塊部分內容

3.1.2 對傳統教學內容進行改革，體現民航特色

行業類院校傳統的金工實習課程內容僅能滿足學生工程通識知識學習的需要，因而，在不大幅度提高課程難度及授課時長的前提下，課程內容應體現民航行業特色，讓學生在了解工程通識知識的過程中，提前接觸行業工作，為后續創新能力培養奠定基礎。

以傳統金工實習教學內容中的鉗工實踐項目為例，教學內容是關于各種鉗工工具、量具的操作，包括劃線、鋸切、鉆孔等基本操作方法，來對一塊碳鋼毛坯料進行成型加工。改革后的鉗工教學內容，可針對民航行業的飛機維修情況，在不大幅度改變教學大綱的前提下，引入飛機連接桿件、骨架、起落架等部分的鉗工修理教學內容，并采用民航維修中最常見的工作單形式，向學生下達實習任務（見圖3），讓學生使用和傳統鉗工實踐項目基本相同的工具，完成簡單的飛機機械設備的維護和修理，實現教學聯系航空維修一線工作，培養學生創新思維。

圖3 仿民航一線工作式鉗工操作工作單

3.1.3 結合大學生創新競賽類項目開發教學項目內容

金工實習課程的改革，以及各高校的金工實習基地在向工程訓練中心轉型的過程中，需重視大學生競賽對學生工程素養、創新能力培養的影響。針對各項比賽開展短時間的集中訓練，雖然能夠在一定程度上提高學生取得較好成績的概率，但是很難促進學生創新能力的持續提升、競賽團隊的培養、競賽氛圍的營造。因此，開發金工實習等實訓課程，可將授課內容與一些經典的大學生創新大賽項目相結合，以真實的大賽項目鍛煉學生的創新能力和操作能力。如全國大學生工程訓練大賽的經典賽項——“無碳小車越野競賽”，以此競賽項目為藍本，開發無碳小車設計課程，要求學生制作所有動作所需的能量均由給定重力勢能轉換而得的小車。學生通過教師的理論指導、實踐支持，完成小車的整體設計。課程成績評價以小車的前行距離為主要參考，此課程相比工程訓練大賽減少了對小車方向可控制的要求，在一定程度上降低了課程的難度，保證了大部分學生能在課程規定的時間內完成設計任務。此課程為學生后期參加全國大學生工程訓練大賽奠定了堅實的基礎。

3.2 建設在線實驗實踐教學“金課”

2019 年10 月，教育部印發《關于一流本科課程建設的實施意見》，對一流本科課程（“金課”）的建設內容和要求進行了闡述。高校應把傳統的工程實踐課程的教學方式與數字化或網絡化教學的優勢結合，構建混合式教學方式，以提升教學效果，充分發揮教師和學生的自主性，提高學生學習的主動性、積極性和創造性[8-10]。建設在線實驗實踐教學，通過對課程內容進行拔高、補充，增加民航行業特色內容，結合“虛擬仿真”等前沿信息技術，將傳統實踐課程建設成為新型的在線實驗實踐教學“金課”。

創新人才的培育，要“以生為本”，學校既要通過相應的課程提供“軟件”支撐，也要重視實驗室、創新實踐社團建設等“硬件”支撐，通過“軟硬件”協同支撐，培養學生創新能力。

4 大學生創新實驗室的建設

創新實驗室是開展創新實驗教育的物質保障，也是學生增強創新意識與提高創新能力的重要場所。大學生創新實驗室需根據學校特色和任務需要，滿足實驗設備與物料的供給，實現不同實驗之間技術與材料的共享。因此，建設大學生創新實驗室是學校開展創新實驗教育的重要基礎。同時，應激發學生的創新熱情，培養學生在實驗中不斷提問并主動解決問題的能力，讓學生從中發掘樂趣并提高自己的綜合素質。近年來，創新能力在人才培養中越發凸顯其重要性，大學生創新實驗室的建設成為眾多高校普遍重視的問題[11-13]。大學生創新實驗室建設的框架如圖4所示。

圖4 大學生創新實驗室建設的框架

5 大學生創新實踐社團的建設

大學生創新社團是培養大學生創新能力的重要平臺之一。社團的建設需要打破不同年級、專業的壁壘，以創新目標需求為導向，組織有創新能力和意愿的學生共同開展創新活動。社團可以為有創新能力的學生提供展示平臺，讓學校發現創新人才，促進學生開展創新實踐和發揮潛力。學校應根據學院和專業特色提供資金支持和配備社團活動的指導教師。大學生創新社團培育的三個重點是以創會友、以學會友、以研會友。創新社團要以創新思維訓練為核心，定期開設討論式的創新實踐課程，并鼓勵開展討論與總結，創新思維的鍛煉可以采用多種項目練習的方式。創新需要有豐富的知識儲備，因此，大學生創新社團的培育需要以學習為基礎，支持不同年級和專業的學生加入。大學生創新實踐社團的培育框架如圖5 所示。

圖5 大學生創新實踐社團的培育框架

6 大學生競賽能力的培養

2015 年5 月，國務院辦公廳印發《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，提出：深化高等學校創新創業教育改革，是國家實施創新驅動發展戰略、促進經濟提質增效升級的迫切需要，是推進高等教育綜合改革、促進高校畢業生更高質量創業就業的重要舉措。大學生競賽能力的培養在于為學生提供一個平臺，引導學生深入學習專業領域知識技能，提高團隊協作能力，形成提出問題并解決問題的思維。大學生競賽能力的培養，是以學校支持為前提、以教師指導為基石、以學生合作為重點，將三方力量聚焦在一起，鼓勵學生參加各項大學生競賽并形成創新能力。大學生競賽能力培養的框架如圖6 所示。

圖6 大學生競賽能力培養的框架

7 校企聯動的創新人才培育模式

以中國民用航空飛行學院為例，民航工程類專業大學生畢業后，大部分會進入航空公司或機場工作，其創新能力的培養需適應行業的發展，因此，學校要與相關企業聯合，共同培養學生的創新能力。中國民用航空飛行學院與某通用航空公司建立了創新人才聯合培養模式，該模式主要有三個方面的內容：一是結合CCAR-66R3《民用航空器維修人員執照管理規則》，改革機務維修人才培養模式，加大校企聯合培養力度，在教學安排及學習地點方面進行相應革新；二是以項目為依托，建立本科生、研究生聯合培養基地，項目既可以是大學生創新創業項目，又可以是以導師為負責人的科研、教研項目，企業為學生提供實習和研究的機會，與學校聯合培養、合作完成相關項目；三是建立雙導師制度[14]，目前學校在本科及研究生階段的人才培養中，都可以選擇校外企業中具有相應資質的資深工程師作為校外導師，這也是現代學徒制的延伸，使學生在校園內所學可以運用到民航業實際工作中，結合其畢業論文的撰寫，為實際工程問題提出解決方案，對于提高本科生、研究生的培養質量，增強創新人才培育能力具有重要意義。

8 開辟新時代背景下融合型創新人才培養渠道

隨著時代的發展和知識生產方式的轉變，以互聯網為中心，大數據、區塊鏈、元宇宙、物聯網等新一代信息技術促進了生產方式的變革。在此背景下，高等院校的人才培養不能局限于本學科、本專業或行業的知識，而應注重知識的跨學科交叉融合，兼顧實用性，加強知識流動，促進學科、專業、行業之間加強聯系，提升融合型創新人才培養能力。以中國民用航空飛行學院為例，傳統的“院校—航司/機場—民航局”的閉環依賴關系應向開源多元化集合發展。在以民航產業鏈為依托、以服務民航業發展為目的的前提下，開發更多有前瞻性、可操作性和可持續性的創新人才培養方式。例如，在2022 屆畢業生就業工作中，中國民用航空飛行學院開展了“校長書記聯系百家企業活動”，由學院主要領導帶隊走訪相關用人單位，重點了解互聯網、鐵路、水運、物流等行業，拓寬融合型人才培養渠道。又如，國家電網組建了國家電網通用航空公司，學校將其作為新的創新人才培養渠道，為行業內其他院校的創新人才培養提供了新思路。

9 結語

總的來說，對于具有行業性質的高等院校來說，建立以學校自身特色為基礎、服務行業和地方經濟發展的創新人才培育體系是一項非常復雜和艱巨的任務。中國民用航空飛行學院通過對民航工程類專業大學生創新能力的全面和系統培養，不僅可以為民航業的發展奠定堅實的人才基礎，也可以為其他行業領域高校的創新人才培養提供新的思路。