新工科背景下飞行器制造工程卓越工程师班培养模式探索

鲍益东 金霞 张恒

摘  要：新工科建设背景下，南京航空航天大学机电学院对飞行器制造工程专业卓越工程师班的培养模式进行探索和实践，将思想政治教育全方位贯穿、深层次融入航空航天新工科专业教育，基于马克思主义理论联系新时代实干精神树立学生的航空报国信念；以产业需求为基本导向，针对航空制造需求夯实学术的专业基础知识；多学科交叉融合，面向现代航空制造模式为学生设计柔性化专业培养方案；校企合作、多方协同培养学生的综合实践能力。通过上述措施，取得良好的教学成果。

关键词：飞行器制造工程；新工科建设；卓越计划；培养模式；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

為促进高等教育面向国家和行业需求培养人才，提高学生的工程实践能力和创新能力，为未来工程领域培养优秀的工程师后备军，教育部于2010年实施了“卓越工程师教育培养计划”[1-4]。针对该计划，南京航空航天大学（以下简称“南航”）于2013年起组建卓越学院，并开展了大量创新培养模式探索和改革，校内航空学院、能源与动力学院及机电学院成立飞行器设计工程卓越工程师班、飞行器动力工程卓越工程师班及飞行器制造工程卓越工程师班。飞行器制造工程卓越工程师班的目标是培养造就一大批在航空工程领域，能够灵活运用专业基础理论知识，具有发现系统问题的能力、解决工程实际问题的能力、良好的沟通能力及团队合作能力，创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量飞行器制造工程方面的高级工程技术人才。

由于航空航天产品具有科技含量高、体系复杂、功能繁多和性能要求严格的特性，其制造自然而然成为一个包罗万象的复杂系统工程，随着“中国制造2025”将航空航天装备列入十大重点领域[5-6]及工业4.0概念的普及，航空航天制造业朝着智能化、高端化、综合化方向发展，而现有教学过程中存在的内容老化、学科交叉与融合不够深入等问题则愈加突出。此外，传统的教学模式存在重理论、轻实践，重知识和轻能力的现象，使培养出的大多数学生缺乏创造性分析问题和解决问题的能力，越来越显现出其弊端[7-8]。本文在新工科背景下[9-11]，立足高素质工程人才的培养目标，结合航空领域现状与发展趋势，全方位贯穿思想政治教育、紧抓专业基础知识、融合多学科知识以及开展多方协同进行教学改革探索。

一  融合航空报国信念的课程思政体系

南航是一所具有航空航天民航特色的工信部高校，始终秉承“航空报国”“献身国防”的优良传统。首先，根据南航的人才培养特点，构建出新的教育理论体系、实践教育体系，与思想政治教育有机融合。鼓励学生积极参与院校两级青马工程培训班，向党组织靠拢，认真学习马克思主义理论知识，并且与学院学工紧密配合，要求卓越工程师班级学生参与以“红色基因与蓝色梦想”为核心、主题鲜明的社会实践活动，坚定理想信念，树立正确的价值观，树立航空报国的理想信念。然后，依托行业红色背景，前往军工单位进行支部共建活动，同时开展实践调研，探寻“航空报国”精神，弘扬军工特色文化，联系各种型号制造攻关中发挥重要作用的优秀校友与学生在线分享交流，鼓励学生投身国之重器制造伟业，坚定航空报国的理想信念。最后，为推进专业课课程改革进程，以经验丰富的专业任课老师为主导，成立课程教改组，统一制订课程教学大纲、讲稿，将融入了“航空报国”精神的课程思政贯彻到专业课教育的全过程环节之中，使思政教育融入每个专业课的教学大纲，以推进课程思政在人才培养方案中的全覆盖。

二  体现航空制造新工科的智慧教育教学模式

为实现航空强国的目标，需提高学生专业能力素质，提出如图1所示的智慧教育教学模式。首先，对航空制造业进行实地调研，根据调研结果对现有的课程体系进行调整，以使卓越工程师班级学生更加具备未来行业需求的能力，对部分课程进行增加、删减和更新；完善优化课程体系，对课程体系内的基础课、专业课进行重组和优化，增强课程之间的联系，建立完善培养方案，建立三大板块课程体系——理论课、实践与实验课、设计训练课。然后，创新授课方式，采用线上线下相结合授课模式，线上引入企业导师授课，远程参观制造业一线，了解最前沿的制造技术方法；线下采用翻转课堂等形式，让学生来主导课堂，提高学生研究、语言表达等方面综合素质；小组化教学，发布创新训练项目，提高团队协作能力和沟通能力，通过头脑风暴等形式，进行创新思维快速训练，提高发散思维能力；最后，转变考核方式，不以分数论高低，以学生的平时表现，学习思维能力等方面表现进行综合考评，强调过程化考核记录；注重实践，增加实验课程，给学生提供更多的实地实习机会；同时整个教学实践全过程均以CAD/CAM/CAE等工业软件应用为主线贯穿，保证学生能够有扎实的软件应用基础。

三  跟踪航空智能制造发展的柔性化培养方案

飞行器制造工程是南航特色专业，南航在2019年实体化建设长空学院进行航空航天类专业大类招生、大类培养，航空航天类分流方向主要包括飞行器设计与工程专业、飞行器环境与生命保障工程专业、飞行器动力工程专业及飞行器制造工程专业，学生本科前两年将于长空学院集中培养，大二下实施志愿优先、择优遴选机制进行专业分流。而飞行器制造工程卓越工程师班学生将在每届700余大类专业学生中提前进行面试选拔确认，保证卓越班学生整体水平处于高位且对自身专业志趣相投，如图2所示。

为向航空制造领域输送专业性人才同时进一步满足学生深度需求，飞行器制造工程卓越工程师班级学生在长空学院集中培养具备专业基础知识后，再为其设计一套柔性化的专业培养方案。航空宇航制造有多个研究发展方向，首先基于学生需求开展学科前沿方向科普课程以及科学技术讲座，使学生能够对所学专业的未来发展前景和发展方向有充分的了解，从而根据自己的兴趣选择未来意向从事的科研方向。然后在学院开展咨询活动，航空宇航制造工程不同研究方向课题组派出教师与飞行器制造工程卓越班学生进行导师学生互选交流，完成双向选择，同时各研究方向导师根据结对学生特点帮助其规划发展方向，并可在图3中飞机结构与系统、飞机制造技术、航空维修技术等不同模块的专业选修课中选择该方向课程，设计完成多学科知识交叉的个性化柔性培养方案。

除了专业必修课和专业选修课，学校还开设公共选修课、学科拓展课（新生研讨课、跨学科选修课）及校企合作课程可供学生在导师指导下跨专业跨学科选择涉及自己发展方向的课程进行学习，进一步达成卓越班学生培养方案最柔化。

四  面向科研创新工程实践能力的多渠道强化提升

为培养航空航天领域的高级工程技术人才，在学生具备基础知识的基础上需要强化学生发现问题、解决工程实际问题及从事本专业范围内的新技术研究与开发的能力。首先对于基础工程实践能力的培养，一些专业性课程开设课程设计，如表1所示卓越工程师班专业实践能力课程有机械设计课程设计、机械原理课程设计、飞机装配技术课程设计等课程，这类课程在强化学生专业知识的同时，也让学生可以将理论知识应用于实践，初步培养其实践能力。以飞机装配课程设计为例，每届课程班学生将针对一线装配实际问题进行零部件设计验证、模型建模、装配检验，在整个过程中体会到实际生产制造装配中将遇到的问题，在学、思、辩中逐步形成自己解决问题的想法并付诸行动。方案开设的实验课程保证每个学生都参与其中，培养提升学生动手实践能力。

大三、大四期间开设如表2所示校企合作课程，该类别课程采取学校与企业联合讲授的方式，将飞机结构与系统、航空发动机原理与构造作为专业核心课程，飞机装配技术作为必修、飞机制造新技术导论作为选修，来满足层次多样的学生需求。课程模式为邀请相关企业技术人员开展主讲课程、随堂讲座、专题报告和实践指导等多种形式的联合授课模式。

同时合理安排学生暑期时间，执行图4实习计划，按照“大一暑期企业认知实习（时长一周）、大二暑期企业生产实习（时长一周）、大三暑期企业下厂实习（时长两周）”的模式开展卓越工程师实习模块，大四期间可以深入企业进行综合实习，在企业完成毕业设计内容，使学生的研究更贴合工程实际。最后，学院开展具有航空特色的科研项目及科创竞赛，可进行学分认定鼓励学生积极参加，跟随专业老师从实践中学习，锻炼科研创新能力，培养学生的创新思维能力、思辨能力，使学生具有综合运用所学科学理论方法和技术手段分析并解决飞行器制造、维修与机械制造工程实际问题的能力。

五  卓越班综合培养模式下的丰硕成果

经过长期摸索与实践，飞行器制造工程卓越班培养模式探索与实践已经逐渐达成一定的预期成效。据校内统计近年来，飞行器制造工程卓越工程师班本科生在“互联网+”“挑战杯”“机器人大赛”等多项大型赛事中均有参与并获奖；卓工班学生利用学校成飞智汇蓝天等科创平台得到校内外导师指导发表专利论文若干；飞行器制造卓工班学生毕业后在升学、就业等方面表现突出，概况如图5所示，连续多届学生班级保研人数达到50%以上（校内该专业保研率20%），考研上岸率近100%，升学后主要去向为北京航空航天大学（北航）、西北工业大学（西工大）、华中科技大学（华科）和南京航空航天大学等国内知名高校，还有部分学生出国前往克兰菲尔德大学等航空背景高校留学深造，并且在研究生阶段表现优秀。卓工班同学在科研实训培养体系下，提前与企业互相了解，形成通过一次项目结识一位导师、熟悉一家企业、完成择业就業的良好循环。该班长期保持百分百就业率，就业情况则呈以国防科技工业为主体、民航和世界500强企业为两翼的局势，方向繁多、层次丰富。主要前往商飞、成飞、中航工业航空凌峰、中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心等国防军工单位就业，并且发展稳定，逐渐成为行业领军人才。

六  结束语

经过逐步的教学改革探索和实践，飞行器制造工程专业卓越班的学生培养质量显著提高。通过全培养环节融入航空报国思政内容，坚定了学生的“航空报国”信念；贯彻智慧教学理念的教学方法提升了学生专业能力素质；通过紧跟新时代背景的培养方案，使学生兼具多学科知识，为就业以及科研创新打下了基础；全面深入的实践教学针对性地提升强化了学生的基础专业课程学习，并有效锻炼了学生的工程实践能力和科研创新能力，未来也将对新工科背景下的卓越计划人才培养模式进行新的探索和研究，进一步提升人才培养实效。

参考文献：

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