“动力机械测试技术”课程教学改革探索

2021-11-29吴锦武卢洪义胡晓安

南昌航空大学学报（自然科学版） 2021年1期

吴锦武，卢洪义，胡晓安，曾汕

（南昌航空大学飞行器工程学院，南昌 330063）

引言

研究生教育是高等教育强国的重要标志和集中体现，是国家拔尖创新人才的孵化基地[1]。而工程专业学位是培养高素质工程专门人才的主渠道之一。随着我国在2018年针对原工程专业学位进行了调整优化，现工程硕士调整为能源与动力、电子信息、机械、交通运输等8种专业学位类别。

2018年南昌航空大学与中国航空发动机集团共建了全国第一个航空发动机学院。航空发动机是作为“现代工业皇冠上的明珠”，其对应的工程专业学位主要偏向于能源与动力类。“动力机械测试技术”是我校能源与动力类专业研究生的重要专业课程之一。国内其他高校也有针对“动力机械测试技术”课程和相关专业人才培养进行改革与探索。如王本亮等[2]选用他人已有教材，教师利用专利成果，自主研发先进实验设备开设“动力机械测试技术”课程实验内容。刘启生等针对普通高校热能与动力工程专业人才培养方案和课程设置进行研讨[3]。何云信对热能工程与动力机械专业教学计划进行探讨[4]。另外由于“动力机械测试技术”是一门实践性较强课程，针对相关实验室建设和实验教学方法探讨也是教师关注点之一[5-8]。

以上“动力机械测试技术”课程教学改革成果多数适合本科生，针对层次较高的专业硕士研究生而言，上述讨论的手段和方法都有待进一步深入探讨。而且针对不同高校，不同层次和不同基础的硕士研究生而言，需采用不同的教学内容、方式及培养手段。为了更好激发研究生创新能力和增强研究生实践能力，本文结合我校航空发动机方向工程专业研究生招生现状，针对“动力机械测试技术”课程师资队伍、教学内容，实验实践手段以及教学方法等进行了分析与探讨，为高校专业学位研究生课程综合改革提供借鉴。

1 针对生源现状和课程内容，针对性成立课程教学团队

我院“动力机械测试技术”课程团队建设开始于2012年，现阶段课程主要针对航空发动机开展教学，特别是围绕微小型航空发动机的整机和部件进行教学科研活动。因此我校学习“动力机械测试技术”的研究生的主要方向有：小型航空发动机热与流场性能测试与分析；微小航空发动机整机测试；航空发动机部件噪声与振动测试；航空发动机结构强度；旋转机械的故障诊断等方向。

众所周知，国内很多工科院校都开设了“动力机械测试技术”课程，但大多数是本科生阶段课程。而我院根据研究生入学基础和拟开展的研究方向，“动力机械测试技术”课程主要讲述微小型航空发动机领域中主要参数的测量方法、测试系统和测量仪器的工作原理、测量误差分析和数据处理，故障诊断等相关内容。因此根据课程内容需要，我院组织成立了“动力机械测试技术”课程教学团队。本教学团队中包括6位高级职称主讲教师，同时配备了4位教师从事实践环节的指导工作。团队中各位教师长期从事航空发动机、热能与工程热物理、航空制造工程、测试技术等专业相关教学工作，积累了丰富的教学经验，并在科研和教学中取得了突出成绩。

2 融入学科前沿和工程实践，引导研究生开展个性化实验

“动力机械测试技术”课程教学团队根据每位教师自身科研方向和课程相应章节内容，由任课教师不时更新专业课程教学内容方面，开设交叉学科知识内容。如航空发动机燃烧、振动测试与故障诊断相关章节，添加了陶瓷基复合材料在航空发动机上应用，CT检测等内容，其目的是使课程内容尽可能与最新交叉学科方向结合，使研究生从比较枯燥的理论内容过渡到实际工程应用，从而提高学习的积极性以及拓展专业知识面，为研究生创新能力培养奠定基础。交叉学科知识既有利于提升研究生创新能力培养，也有利于激发研究生创新思维。

为了进一步提高研究生自主学习能力，课程教学团队在“动力机械测试技术”课程教学内容中增设了研究生自主开设实验内容。每位研究生根据自身的研究方向和课程内容，自己制定和在课堂讲述实验内容。如航空发动机燃烧方向的研究生自己开设一节有关燃烧方面的实验内容，从实验步骤，方法，原理和结论等进行讲述。此举既可提高研究生课程的自主学习能力，又能锻炼研究生动手实践能力。

3 开展多样化的实践性教学内容，锻炼研究生实践能力

“动力机械测试技术”是一门偏实践性较强的课程。本课程主要阐述航空发动机参数测试中设计的基本原理和方法，同时在学院相关实验室进行微小航空发动机零部件测试。本课程的教学内容强调学以致用，理论联系实际。学院建立江西省微小航空发动机重点实验室和通用涡轮动力技术教育部工程中心（培育），实验条件相对完善。首先，为了取得更好的教学效果，本课程大量授课时间转移到实验室进行。其次，以学院相关科研项目为牵引的大作业，让研究生积极参与实际测试工作和内容，真正做到理论联系实际。最后，某些实验实践内容与虚拟实验项目有机结合。针对复杂的航空发动机测试内容，借助虚拟实验进行相关的课程内容讲述，如航空发动机故障诊断分析相关内容就以虚拟实验项目进行教学。

4 以实践型人才培养为目标，改进课程教学方式

航空发动机是一门试验性学科，因此“动力机械测试技术”课程内容既含理论基础知识，同时又具有大量实践性内容。要提高研究生对课程的学习兴趣及达到理想中的教学效果，可通过大量的测试案例教学和实践教学来达到教学目标。因此引导研究生将基础理论与实践结合起来，成为这门课程的重点和难点所在。在教学中运用科研项目案例教学方法、课堂讨论教学法，试验大作业等尝试，大大丰富了研究生对课程的认识，是本课程教学方式改革重点。研究生不同于本科生，研究生更要强调自主学习能力的训练。因此“动力机械测试技术”课程教学方式主要如下：

首先，“动力机械测试技术”课堂授课以教师讲课为主，研究生互动提问为辅相结合来开展教学。提前布置每节课的教学学习任务和相关疑问，让研究生带着问题提前预习。

其次，研究生根据自身所在课题组研究方向，结合已讲述的章节内容，对本课程的习题库进行完善补充。一来可锻炼研究生查找资料的能力，熟悉本研究生方向内容，特别是国内外研究现状，二来进一步完善课程案例库。

最后开展部分章节内容的英文教学。为了提高研究生专业英语能力，利用相关导师外语优势，开展双语或全外文部分章节教学，以进一步提高研究生外文水平和国际视野。

5 改革效果

随着近3年硕士研究生规模的扩大，本课程改革取得了较好成绩。在从事航空发动机振动、噪声、结构强度等方向约40名硕士研究生中，其中研究方向与动力测试相关的12名硕士研究生获得了江西省研究生创新基金项目，2篇研究生硕士论文获得江西省级优秀硕士学位论文，5篇校级优秀硕士学位论文。2017年11月团队研制涡喷航空发动机型号“微小型通用航空发动机”获得了江西省青年科技创新项目大赛三等奖。同时针对“机械振动”课程的改革与探索，获得了校级教学成果二等奖一项。