基于ABET理念的“航空葉輪機械原理”課程教學改革思考

茅曉晨 高麗敏 趙磊

摘? 要：新工科背景下的航空發(fā)動機類專業(yè)卓越人才培養(yǎng)急需更先進的教學理念和創(chuàng)新教學方法，文章基于ABET認證的標準和理念，從教學內容、教學方法、學習成果評價以及課程思政四個維度出發(fā)，針對目前“航空葉輪機械原理”課程教學和人才培養(yǎng)中存在的問題進行現(xiàn)狀總結與改革思考，以期推進該課程建設的可持續(xù)發(fā)展，不斷提高航空發(fā)動機類工程技術人才培養(yǎng)質量，更好地與產業(yè)發(fā)展、社會需求、科技前沿等緊密銜接，為促進航空發(fā)動機產業(yè)的健康發(fā)展服務。

關鍵詞：航空發(fā)動機；ABET；教學改革；持續(xù)改進

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2024）17-0058-04

新工科建設是我國面對科技革命和產業(yè)變革給出的教育應答、時代應答、主動應答和中國應答。深入推進新工科建設中的理論研究、內容方式、組織模式及實踐體系創(chuàng)新，探索構建產學研用多要素融合、多主體協(xié)同的育人機制，對培養(yǎng)能夠解決我國“卡脖子”問題的卓越工程師和提升國家硬實力至關重要。［1-2］

航空發(fā)動機被譽為“工業(yè)皇冠上的明珠”，而我國的航空發(fā)動機技術一直落后于歐美、俄羅斯等航空強國，仍然是我國目前面臨的關鍵“卡脖子”技術之一，因此航空發(fā)動機研制已上升為國家戰(zhàn)略。在此發(fā)展形勢下，培養(yǎng)符合國家發(fā)展戰(zhàn)略、滿足與航空發(fā)動機行業(yè)發(fā)展相適應的技術人才成為發(fā)展相關產業(yè)的關鍵。

葉輪機械是航空發(fā)動機的核心部件，對發(fā)動機的性能至關重要。［3］“航空葉輪機械原理”課程是西北工業(yè)大學動力與能源學院飛行器動力工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修核心課程，也是我國航空發(fā)動機人才所必須具備的專業(yè)基礎。然而，國內行業(yè)特色鮮明的航空類院校，在培養(yǎng)航空發(fā)動機的技術人才方面與航空發(fā)動機研發(fā)和生產單位的需求有所脫節(jié)，特別是傳統(tǒng)的教育模式和理念對國家、社會、行業(yè)和用人單位的外部需求很難做到充分滿足。針對目前該課程教學和人才培養(yǎng)中存在的問題，圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，探索新工科背景下傳統(tǒng)航空發(fā)動機類課程的新時代實踐創(chuàng)新教學方法，對培養(yǎng)卓越的航空發(fā)動機專業(yè)人才具有重要意義。

一、ABET工程教育認證理念

美國工程與技術認證委員會（Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）是專門從事工程與技術教育認證的民間機構，是幫助美國等眾多國家的學校建立和完善專業(yè)課程體系的專業(yè)認證組織之一，其認證過400余所美國高校，包括卡內基梅隆、普林斯頓、哈佛等世界名校，可見其具有很高的認證權威性。［4］

以學生能力培養(yǎng)為導向，即從原來“以教師為中心”的教學模式轉向“以學生為中心”的新教育模式是現(xiàn)代高校工程教育的發(fā)展趨勢。［5］ABET專業(yè)認證的精髓正是引入了“以學生為中心”“以培養(yǎng)結果為導向”“持續(xù)改進”等先進的教育理念，注重教學過程的自我完善和持續(xù)改進，強調課程體系與產業(yè)、社會實踐的結合，注重課程體系的持續(xù)改進及其對培養(yǎng)目標達成的支撐，對專業(yè)建設起到了很好的推動作用。［3］

為了保證我國航空發(fā)動機類專業(yè)本科畢業(yè)生具有更加出色的學習和創(chuàng)造能力，建立更為高效的專業(yè)課程體系至關重要。文章借鑒了ABET認證的教育理念和課程建設經驗，對“航空葉輪機械原理”課程進行教學改革思考，更好地契合了新時代新工科背景下高素質復合型人才的培養(yǎng)目標。

二、“航空葉輪機械原理”課程教學現(xiàn)狀分析

“航空葉輪機械原理”課程內容是航空發(fā)動機葉輪機械部件設計人員所必須具備的專業(yè)知識，存在多學科知識交叉融合和晦澀難懂等特征。目前，國內開設相關課程的高校較少，各自的教學思路和方法也有一定差異，在一定程度上限制了該課程教學方法和課程內容的迭代更新與提升，總體來說該課程主要存在著以下問題：

（一）教學內容更新滯后

近年來，經過奮力追趕，我國航空發(fā)動機技術取得了明顯的進步，人工智能、機器學習、大數據、數字孿生等技術也逐漸在航空發(fā)動機領域嶄露頭角，促進了航空發(fā)動機技術的快速發(fā)展。［6］然而，目前該課程的教學內容卻在這些前沿技術方面出現(xiàn)缺失，已經明顯滯后于先進航空發(fā)動機技術的發(fā)展速度。

課程的教學內容不能較好地反映專業(yè)知識的高階性、前沿性、時代性以及趣味性，導致學生課堂互動的參與積極性低。工程教育專業(yè)認證已成為工科院校教育改革的主流，陳舊的教學內容無法使學生獲取前沿先進的專業(yè)知識，難以調動學生的學習積極性，［7］不利于ABET專業(yè)認證中要求的“課程學習成果指標”的達成，同時這也有悖于ABET認證中“持續(xù)自我改進與提升機制”理念。

（二）教學方法陳舊，理論與實踐脫節(jié)

目前，我國大多數高校的教學科研工作存在著“重科研，輕教學”的問題，而且仍然是以“教師、教材與課堂” 為中心組成課堂教學，這種模式雖然發(fā)揮了教師在課堂的權威性，但卻忽略了學生的自主性和創(chuàng)造性，這種傳統(tǒng)教學模式易使學生處于被動接受知識的狀態(tài)，難以養(yǎng)成主動探索的學習習慣，從而造成了課堂上教師一言堂、重“教”輕“學”、學習主體隱性缺位等現(xiàn)象。

該課程主要講授葉輪機械的工作原理與技術發(fā)展、航空壓氣機和燃氣渦輪的性能特點與設計方法等專業(yè)基礎知識，通常結合靜態(tài)圖片或示意圖進行講解，導致講解過程抽象、學生理解困難，無法有效達到理論聯(lián)系實際的效果。此外，高度抽象的課程內容不利于調動學生學習的積極性與創(chuàng)造性。以上與ABET專業(yè)認證中“以學生為中心”以及“注重理論聯(lián)系實際”的教育理念不符。因此，亟須探索教學新方法，體現(xiàn)“學生為主體”，提升互動積極性，又能較好地與實際工程背景相結合。

（三）學習成果評價方法傳統(tǒng)單一

學習成果評價始終是教學過程中不可忽視的一環(huán)，也是ABET專業(yè)認證的內在要求。傳統(tǒng)教學評價往往以終結性評價為主，以過程評價為輔，即注重學生課程知識的理解和掌握程度，而往往忽略學生實際應用知識的能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，教學質量得不到有效保證。ABET的新認證標準強調對學生的產出進行評價，這種成果導向的教育理念強調以教學成果為核心，通過遞進式教學方式，注重過程性評價，這意味著教師不能僅僅通過一次考試對學生的表現(xiàn)進行評價，而是應該采用多種途徑和方法對學生獲得的知識和能力進行考查，判斷學生是否達到既定的學習成果。然而，這正是“航空葉輪機械原理”課程目前采用的傳統(tǒng)評價體系的不足。

（四）課程思政元素缺乏

我國正處在新的科技變革和產業(yè)轉型關鍵時期，這給我國新工科背景下高等教育如何提升人才培養(yǎng)質量、如何設計課程體系等提出了挑戰(zhàn)。我國的社會制度、價值觀念、經濟結構體系與其他航空強國有著本質的不同，因此亟須結合我國國情和特色進行課程改革，提升我國高等教育的人才培養(yǎng)質量，加快中華民族偉大復興進程。

課程思政是新時代適應新需求的課程觀和教育理念。2020年教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，專業(yè)教育課程要根據不同學科專業(yè)的特色和優(yōu)勢，深入研究不同專業(yè)的育人目標，深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵。［8］因此教師要結合不同學科專業(yè)的特點、價值理念和育人目標，深入挖掘知識體系中的思政元素，科學合理地融入課程教學過程中，對學生的思想意識及行為方式產生潤物無聲的育人效果。開展新工科背景和AEBT認證體系下課程思政教學的探索與實踐，對培養(yǎng)適應我國社會和經濟發(fā)展新形勢的高素質人才具有重要意義。

三、基于ABET教育理念的改革措施

當前，我國正處在經濟轉軌和社會轉型加速期，也是實現(xiàn)中華民族偉大復興的關鍵時期。隨著國家對航空發(fā)動機自主研發(fā)的力度加大以及“航空發(fā)動機與燃氣輪機”重大科技專項的實施，我國正處在航空發(fā)動機發(fā)展的重大歷史機遇。為了應對新一輪科技革命和產業(yè)變革，主動服務于國家創(chuàng)新驅動發(fā)展的人才培養(yǎng)計劃，研究指出基于ABET教育理念的“航空葉輪機械原理”課程改革措施如下：

（一）重構教學內容體系

第一，科研與教學相融合，及時更新教學內容。為避免教學內容落伍，緊跟知識的前沿性和時代性，授課教師需要保持對學術前沿的敏感度，積極跟蹤相關專業(yè)方向的最新學術動態(tài)，將最新科研成果及時、合理地融入教學活動中，提升教學內容的前瞻性和綜合性，有助于激發(fā)學生學習的積極性，開拓學生的視野，啟發(fā)學生尋找創(chuàng)新的基點。為了增加教學內容的趣味性和情景性，基于航空葉輪機械方向的學科前沿動態(tài)以及國家“航空發(fā)動機與燃氣輪機”重大專項的實施情況，動態(tài)更新學習知識體系與教學內容，提升教學內容對學生的吸引力。

第二，積極探索基于認知建構式教育模型的教學內容改革。積極推動建設面向航空發(fā)動機葉輪機械方向的學科優(yōu)質教學資源平臺，通過邀請中國航發(fā)集團主機院所的一線航空發(fā)動機葉輪機方向的技術人員進行課程內容建設研討，既能達到更好的教學效果，又可以讓畢業(yè)生更符合用人單位的需求。通過教學內容的持續(xù)自我改進與提升，達到更好的課程學習成果指標，其是符合ABET專業(yè)認證理念的。

（二）創(chuàng)新教學方法

第一，積極推進“自主性、探究式、合作式”的教學模式，提升學生創(chuàng)新能力。以“學生為中心”提升學生在課堂教學中的主體地位，積極鼓勵學生自主實踐，并改變傳統(tǒng)的“滿堂灌”“注入式”教學方法，運用多種互聯(lián)網智慧教學手段，在課堂上進行SPOC混合教學，方便快速獲取每位學生對專業(yè)知識點掌握情況的有效反饋，提升師生之間的互動反饋頻率和時效，實時掌握學生參加學習的狀態(tài)，同時以啟發(fā)、互動、討論的方式為學生提供有針對性的指導，這將有助于解決學習主體隱性缺位的問題，實現(xiàn)學生從“被動學習”向“主動探索”的轉變。課后，定性和定量了解學生學習情況，整理教學數據，并及時反思和改進教學手段。

第二，開展與航空發(fā)動機主機所的研究與合作，突破理論知識與工程實踐的銜接不足問題。利用豐富的校友資源，邀請行業(yè)總師進課堂，采用“云授課”或線下授課方式，讓學生切實了解工程需求，以實際工程問題為驅動，讓學生所學理論知識與工程實踐更加密切結合，提升學習效果和創(chuàng)新能力。在教學過程中，注重工程師思維和理論聯(lián)系工程實踐能力的培養(yǎng)。利用高校和三大主機研究院所等探索全方位協(xié)同育人模式，推進研究性教學，解決國家戰(zhàn)略支持的航空發(fā)動機葉輪機械設計相關人才培養(yǎng)問題，為培養(yǎng)復合型新工科專業(yè)創(chuàng)新人才提供支撐與服務。這將很好地契合ABET專業(yè)認證中“以學生為中心”以及“注重理論知識和實踐的結合”的教育理念。

（三）建立多元化評價體系

基于“成果導向”教育理念，打破傳統(tǒng)的“一考定評價”的模式，采用“全方位”和“多維度”的過程性評價方式對本課程教學效果與目標進行評價，不但注重學生對專業(yè)知識的獲取，還強調對學生工程思維方式、實踐動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如利用智慧教學軟件，將期末考試變?yōu)檫^程性多次、多方位的評測。此外，在期末考核中布置有分工協(xié)作的工程實踐作業(yè)，突出工程師思維和工程實踐能力培養(yǎng)，也有助于解決專業(yè)課學習時存在的“平時不學、考前突擊、考完就忘”的問題。

將平時線上慕課學習的表現(xiàn)納入最終成績的考核中，建立同時包含線上學習情況與線下考核維度的考核方式，對學生學習成效進行過程性客觀綜合評價。課后通過向學生公布課堂表現(xiàn)，督促學生自我改進學習方法。通過學生反饋、問卷調查、專家評測等多種方式對學生的學習效果進行評測，根據學生學習成果的達成度和評價結果及時對課程內容和教學方法進行動態(tài)調整，進一步提升教學質量，并建立有效的持續(xù)改進機制，從而滿足ABET認證對學習成果評價與持續(xù)改進方面的內在要求。

（四）挖掘和開拓思政元素

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應。［9］“航空葉輪機械原理”課程是一門具有悠久歷史和文化底蘊的國防特色鮮明的航空航天類專業(yè)課程，本研究認為可以先從以下兩個方面著手實現(xiàn)課程教學與思政的有機融合：第一，以“愛國報國，奉獻航空”為精神傳承，提高教學團隊自身的政治素養(yǎng)，不斷提升自身育人能力，深入理解社會主義核心價值觀，努力踐行習近平新時代中國特色社會主義思想，培育堅定的理想信念，厚植家國情懷，做好學生的引路人。第二，提煉課程思政元素，做到與教學內容有機融合。結合國家重大戰(zhàn)略需求，充分挖掘與時俱進的思政元素，通過列事實、擺理論、講故事等多種形式進行思政教育改革，在實現(xiàn)知識傳承、能力培養(yǎng)、價值引領目標下，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和愛國精神，為促進我國工程教育的快速發(fā)展奠定基礎。

四、總結

本研究基于美國ABET工程技術認證標準，從教學內容、教學方法、學習成果評價以及課程思政等四個方面對我國航空發(fā)動機類基礎專業(yè)課——“航空葉輪機械原理”課程進行了現(xiàn)狀問題分析和改革思考，希望能夠為培養(yǎng)面向我國國家重大戰(zhàn)略需求、現(xiàn)代化需求以及國際化需求的航空發(fā)動機類卓越工程技術人才提供必要參考。

參考文獻：

［1］ 吳巖. 中國式現(xiàn)代化與高等教育改革創(chuàng)新發(fā)展［J］. 中國高教研究，2022（11）：21-29.

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［3］ 高麗敏，趙磊，曹志遠，等. “教學并重、主體突出”的葉輪機械原理課程改革［J］. 高等工程教育研究，2019（S1）：97-98.

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［5］ 李三平，孫雪，王揚威. 基于OBE理念的課程教學改革探索與實踐——以“機器人技術”課程為例［J］. 黑龍江教育：高教研究與評估，2022（04）：56-58.

［6］ 苗強，蔣京，張恒，等. 工業(yè)大數據背景下的航空智能發(fā)動機：機遇與挑戰(zhàn)［J］. 儀器儀表學報，2019，40（07）：1-12.

［7］ 鄒杰，胡乾苗，鄔楊波，等. 基于OBE理念下的汽車電子技術課程改革初探［J］. 現(xiàn)代職業(yè)教育，2020（32）：1-3.

［8］ 中華人民共和國教育部. 教育部關于印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知［EB/OL］. （2021-06-02）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

［9］ 全國高校思想政治工作會議情況綜述［EB/OL］. （2018-01-03）. http：//www.moe.gov.cn/s78/A12/s8352/moe1445/201801/t2018 0103_323619.html.

（責任編輯：邵秋露）