“航空材料与工艺”课程综合教学改革实践与研究

王毅强+卢翔+谭娜+郝鹏

摘要：在综合分析目前航空材料类教材基础上，编写出反映我校民航特色类讲义。项目研究型教学将尝试把授课教师本身承担或参与过的科研工作与项目成果带到课堂上来，同时引导学生主动研究。最后通过课程考核改革，例如分成研究小组，并以答辩的形式进行期末考核，锻炼学生表达能力。

关键词：教学内容整合；项目研究型教学；课程考核改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）32-0045-02

“航空材料与工艺”是我校民航特有专业——飞行器制造工程专业新版培养方案的一门重要公共主干课程，也是该专业的核心课程之一。随着我国民航运输业的高速增长以及大飞机项目的启动，空客A320系列飞机天津总装线建成投产，直升机产业基地等项目开工建设，对民航企业维修能力的要求不断升级，对民航维修专业人才的需求也日益增加。航空工业的发展离不开航空材料的进步，航空类专业的从业人员必须对航空材料有所了解和掌握，所以航空材料类课程也就作为一门重要的专业基础课而被写入我校飞行器制造工程专业新版教学大纲。如何适应新版大纲要求，探索出一套适应民航院校机务类学生的教学方法体系，培养学生研究分析和解决与材料科学与工程学科相关的航空设计、制造、维护和维修等工程技术问题的能力，成为我们航空材料课程组的一项重要教学研究课题。通过前期调研发现，美国麻省理工学院、法国国立高等机械与航空技术学校等，本科教育更加注重学科交叉，教学过程中强调新技术及工艺的应用，十分重视学生工程能力的培养。如：材料课程设置很早的麻省理工学院，拥有独立的“材料工艺中心”，它还研究社会可以接受的成本低的节约能源的工艺技术，对专业工程师和科学工作者进行继续教育；法国国立高等机械与航空技术学校与CNRS（法国国家科学研究院）为长期合作关系，同时与SNECMA、AIRBUS、Renault、PSA、EADS、CNES、ALSTOM、Dassault等企业联系紧密，有助于将企业、工程界最新成果及时传授给学生。因此，结合上述国内外航空院校教学现状分析，我们“航空材料与工艺”课程组在教学体系综合改革中，坚持立足民航、服务民航的教学宗旨，围绕我校飞行器制造工程专业新版培养方案，以科研项目引导教学、网络学术资源自主搜索为特色，重点从课程内容整合、课程教学方法创新、考核方式改革建设等几个方面展开并取得突破性进展。

一、课程教学内容的整合

航空材料类课程的教学内容应该始终围绕航空工业中所使用到的材料，包括其冶炼、成型、组织结构和性能特点等内容。但是目前市场上适合教学的教材少，就目前市面上材料类教材而言，存在一个共性：没有摆脱机械类工程材料课程的痕迹。主要讲述的是金属材料、材料力学性能、钢的热处理和材料成型等传统材料科学基础，机械类工程材料教材的痕迹非常浓，而真正涉及的航空材料少。其原因：一方面，可能是传统的机械工程材料课程建设比较完善，教学资源相对丰富，因而对于传统的金属材料、钢铁热处理介绍更为详细，对于航空界新兴的复合材料则介绍相对不足。而航空材料是一门新兴课程，建设时间较短，无论是在教材方面还是教学方法方面积累的经验较少；另一方面，国内一些高校飞行器制造工程专业主要面向航空军工科研生产单位，与我校民航特色专业侧重不一。对于我校飞制专业的学生来讲，他们没有系统学习材料类知识而直接用现有教材，学生难免将其看成“天书”，对书存在大量的材料学概念和术语难于理解。所以我们对课程内容根据需要进行整合，重新编写讲义，对传统钢铁材料篇幅减少，舍去一些过深的理论，重点讲述航空工业中所涉及的铝、镁、钛等轻金属和发动机用的高温金属结构材料、先进航空用复合材料等，并将航空材料的最新科研成果带入课堂，及时吸收航空材料新理论新技术，突出民航特色，让学生能够接触到航空材料研究的最前端，达到培养学生从事民用飞机结构深度维修工作的教学目的。

二、教学方法的研究和实践

航空材料课程所涉及的内容广、学时短，且为一门较为新兴的课程，建设时间较短，教学方法积累的经验较少。因此，有必要对其教学方法进行探讨和整理，以提高教学效果和教学质量。充分利用多媒体课件特点进行教学，通过多媒体教学，加入图片、动画和字体变化来突出重点，如用图片展示材料在飞机上的应用区域，三维演示晶胞立体模型，把金属晶粒生长过程、金相晶粒度分析、航空材料的制造过程做成动画等，可将抽象的知识直观化、形象化。并且多媒体教学还可增大信息量，有效扩展课时容量，将一些课本上没有提及的学科前沿知识带入课堂，提高教学效率，拓展学生视野。注重教师与学生之间的互动也很重要，互动不是在讲课过程中向学生提一些概念性的简单问题，而是设置一些能引发学生思考的问题。这时候，就可以采用问题—发现模式，即启发式教学。教师在讲概念之前，首先提出问题：随着我国神州十号发射以及和天宫一号成功对接，现在我国的探月工程可以说是如火如荼。如果要想从地球上到月球，能不能在地球和月球之间直接搭个梯子呢？这样一下激发学生的学习兴趣，紧接着让学生讨论什么样的材料适合建造梯子而不至于由于本身重量而拉断。这个时候再向学生介绍比强度，并介绍如果用一种材料来做从地球到月球的梯子，碳纤维是唯一的候选材料。这样描述碳纤维方法让学生同时记住了比强度和碳纤维，印象深刻而持久。在教学与科研结合方面，由于笔者在博硕士期间在航空企业实习一年，对航空企业特别是材料类的生产流程和生产工艺较为熟悉，在授课过程中结合自己博硕士期间所做科研项目，以科研项目为引导，给学生介绍陶瓷基复合材料性能特点与制造工艺，由于学生对传统金属材料较为熟悉，对陶瓷基复合材料闻所未闻，因此学生学习兴趣很高。同时穿插地讲述一些航空企业里的生产实践和有意思的事情，不仅能够活跃课堂气氛，还能让学生对企业生产有个前期认识，为以后工作积累经验，认识到学有所用的道理。

三、利用网络资源引导学生查找学术资料

航空材料知识仅来源于教师和书本上的资源必定是不够的。航空材料技术发展日新月异，引导学生在课外通过网络资源如国内CNKI、国外Elsevier、Springer、Willey等知名出版数据库积极查找资料，针对某一问题，大量查阅资料，进行整理，形成综述性报告，并安排一定的时间让大家分成几个小组彼此交流，相互提高。这种方法能开阔学生视野、增加学生研究和探索科学的兴趣，使其主动探索学科领域的新知识和新观点，跟踪航空材料的最新研究成果和科研的最前端。

四、改革考核方式和考核内容

对于专业课程的考核，单凭期末一张试卷来评定学生对该课程的掌握程度显然不科学，结合航空材料这门课程的特点，可实行平时考核与期末考试相结合的方式。平时通过学生主动查阅资料，就某个感兴趣方向提出自己见解，进而撰写研究报告，并在期末考试前组织学生答辩，通过类似项目组汇报的形式，提高学生的自主学习能力、团队合作能力和口头表达能力。期末考试通过主观题考查学生对所学知识的理解，而不是考察概念，应多考一些诸如“以某型号的飞机为例，简述铝、镁、钛在该型号飞机上的使用量及其使用位置”和“你认为航空材料中的铝合金未来的发展趋势如何”等题型，这样才能更好地检验学生对航空材料这门课程掌握的情况。航空材料课程建设的最终目标就是根据专业培养要求，培养学生研究分析和解决与材料科学与工程学科相关的航空设计、制造、维护和维修等工程技术问题的能力。通过对课程的教学内容整合、教学方法创新、改革考核方式和考核内容等，“航空材料与工艺”课程取得了良好的教学效果，进而拉动了我校飞行器制造工程专业的整体教学体系改革，为适应新世纪民航运输业对机务高端人才的深层次要求提供了必要的教学基础。

基金项目：2012年中国民航大学教育教学改革研究重大课题立项；基于卓越计划的“飞机制造与维修”课程群综合化改革研究与实践，项目编号：xjz2012002。

作者简介：王毅强（1980-），男，博士，讲师，研究方向：航空复合材料制备与加工。endprint