民航工程类专业大学生创新能力培育体系研究——以中国民用航空飞行学院为例

朱贺，凌云，周星宇，朱琳

（中国民用航空飞行学院，四川广汉 618307）

2015 年3 月，《中共中央 国务院关于深化体制机制改革加快实施创新驱动发展战略的若干意见》提出：坚持人才为先，把人才作为创新的第一资源。因此，民航院校要重视培育创新人才，以创新人才培育为中心，提高育人能力。

民航工程类专业是民航院校的主干专业之一，以中国民用航空飞行学院为例，其包括飞行器动力工程、飞行器制造工程、航空电子电气及飞行器适航技术等细分专业。目前，民航工程技术正在向数字化、智能化方向发展。民航工程类专业大学生的创新能力是专业和行业发展的重要驱动力，民航院校应重视培养大学生的创新能力。

1 构建民航工程类专业大学生创新能力培育体系

民航工程类专业大学生创新能力培育体系主要由7 个模块构成：民航特色基础课程体系建设、民航特色创新型实验实训课程开发、大学生创新实验室建设、大学生创新实践社团的培育、大学生竞赛能力的培育、校企联动的创新型人才培育模式以及开拓新时代背景下融合型创新人才培养渠道。

其中：民航特色基础课程体系建设以及民航特色创新型实验实训课程开发是创新人才培育的基础。学生通过创新实验室和创新实践社团的培养和历练，初步具备了参加学科竞赛和创新创业大赛的能力，再经过参赛实践锻炼，可以具备一定的创新能力，这也是创新人才培育体系的核心。

创新人才还必须满足社会和行业发展的需求，因而学校需要建立校企联动的创新人才培育模式，开拓创新人才培养渠道，为民航工程类大学生的创新培育体系做好闭环反馈，最终形成良性循环。民航工程类专业大学生创新能力培育体系如图1 所示。

图1 民航工程类专业大学生创新能力培育体系

图2 近三届学生的机械设计基础课程设计课程满意度

2 基于OBE理念的民航特色基础理论课程改革

OBE 即基于成果产出的教育模式（Outcome-Based Education），也被称为成果导向教育。OBE 已成为高等教育的一种先进理念[1-3]，其核心是要求学校及教师必须明确学生学习的成果，基于学生预期的学习成果组织教学活动，让学生通过多元化、弹性的学习方式，达成预期目标。

2.1 基础理论课程的民航特色化改革

改革应面向创新人才培养的需求，从基础抓起。基于OBE 理念，学校建立基础理论课程的质量保证体系。首先，任课教师应了解学生的专业后续课程需求和就业需求，将课程划分为不同模块，各个模块的教学难度和教学内容应根据不同专业的学生进行具体设置。以高等数学课程为例，应将教学内容与解决实际问题紧密结合。例如，教师在民航交通运输类学生的教学中，应教授学生利用算法工具解决航班流量预测等问题，学生应掌握相应的知识模块。其次，学校应建立过程性、多样性的课程评价体系。以理论力学课程为例，应合理降低期末考试成绩在学生课程评价总成绩中的比例，针对不同专业学生，应增加课后作业、课堂提问、实验操作等环节的考核评价。此外，还应举办阶段性课程知识竞赛，将其作为总评价成绩的一部分。但是需要注意的是，要合理设置各个环节考核成绩的比重。

2.2 以创新能力培育为核心的专业设计类课程改革

传统的专业设计类课程，如航空机械类专业的机械设计基础、机械设计课程设计，航空电子类专业的电子线路课程设计等，课程内容雷同，没有根据专业不同加以区别，且课程内容更新缓慢，学生在练习设计的过程中缺乏团队合作意识。

专业设计类课程是创新人才培养的重要载体，也是民航工程类专业学生创新能力培养的基石。因此，专业设计类课程的改革必须以学生创新能力的培养为导向，契合工程实践教育的核心理念。

实现以创新能力培养为核心的专业设计类课程的改革目标，要从以下几个方面着手：

（1）在满足专业涵盖面的前提下，设计题目应具有开放性和灵活性，同时与学生的能力适配。例如，对于民航机械类专业的学生，可以选择涵盖机械设计基础课程中的齿轮设计、涡轮蜗杆设计、带传动及链传动等内容的题目，并且应根据当前热门的运行机型的某些传动部件，如起落架的收放机构的某一部分进行设计。此外，设计题目的拟定应结合学生专业就业方向，将学生在校学习的设计内容进行串联。

（2）设计过程应该是团队分工协作的过程。学生可以自由组建团队，通过多方面查找资料并进行组内讨论，最终得出最佳的设计方案。在确定方案之后，团队成员可以对理论计算、设计绘图、三维参数化建模、仿真分析和加工制造等环节进行合理分工。

（3）课程设计应该满足实际加工要求，使用传统机加工的同时，也可以采用3D 打印、激光切割等先进加工方式，将学生的设计作品实物化并检验其设计水平。

（4）成绩考核应该多样化，不仅依据学生的计算说明书和设计图纸，还应该考查学生的设计能力和水平。例如，可以评价学生实物化制造模型的质量，采用PPT答辩的方式锻炼学生的文档制作能力和表达能力，从多个角度全方位考查学生的设计能力和水平。

以机械设计课程设计为例，建立以学生团队为基础的课程设计小组，设计题目分为教师拟定备选和学生自选，并考虑贴近民航工程实际，如“载重物流无人机承载机构设计”和“飞机油箱内螺栓的便捷拆装装置设计”等。同时，采用以答辩为主的考核方式，部分题目可用于申请实用新型或发明专利。中国民用航空飞行学院近三届民航工程类专业学生的机械设计课程设计满意度从82%提升至92%，表明课程改革效果较好。

3 民航实践实训类“金课”的开发

3.1 CDIO 模式下的民航特色金工实习课程改革

工程类专业大学生的金工实习课程教学，一般围绕车、铣、刨、磨、钳、热处理等传统加工工艺方法开展，课程内容偏向于通识教育，随着新加工技术和专业教育需求的出现，传统的金工实习已经很难满足创新人才培养的需要。通过CDIO 模式，即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运营（Operate）的工程教育模式，将课程内容与民航实际工作紧密相连，探索金工实习课程改革[4-7]。

传统的金工实习课程，学生通过单一化、重复化的加工操作锻炼操作技能，在学习过程中过于依赖教师，缺少独立解决工程问题和工程创新能力的培养，因此，应对金工实习课程进行改革。

3.1.1 CDIO 模式下的民航特色金工实习课程改革总体方案

根据学科专业的不同，将传统的金工实习教学内容模块化、层次化（模块化组织、菜单化选择的教学方案改革）。

各个学科大类传统的金工实习教学内容区别不大，未能针对性地训练学生的创新实践能力，难以满足不同专业学生对教学内容的不同需求。在金工实习课程改革方案中，首先，需要根据学科专业的不同，构建学科大类的工程实训平台，以现有的实训教学平台为基础，将学生的实训教学平台初步划分为民航机械类平台、民航电子与电气类平台、研究生类平台。其次，将教学内容划分为多个模块，各个模块又划分为必修和选修模块。必修模块的内容可根据每个教学平台的专业学科进行区别化分配，选修模块的内容需分为专业限定选修和任选模块。专业限定选修模块需要和之前的必修模块组成一个串联的整体，成为CDIO 模式教学的连贯性整体，而任选模块主要培养学生工程通识知识。将以上教学模块组合在一起，能够满足相应的培养计划的总学时要求，制定“菜单式”的学生金工实习教学大纲，并实施教学。以中国民用航空飞行学院现有及计划开设的金工实习教学内容为例，在民航机械类专业平台构建的模块化组织、菜单化选择的金工实习教学方案如表1 所示：

表1 金工实习菜单式选择模块部分内容

3.1.2 对传统教学内容进行改革，体现民航特色

行业类院校传统的金工实习课程内容仅能满足学生工程通识知识学习的需要，因而，在不大幅度提高课程难度及授课时长的前提下，课程内容应体现民航行业特色，让学生在了解工程通识知识的过程中，提前接触行业工作，为后续创新能力培养奠定基础。

以传统金工实习教学内容中的钳工实践项目为例，教学内容是关于各种钳工工具、量具的操作，包括划线、锯切、钻孔等基本操作方法，来对一块碳钢毛坯料进行成型加工。改革后的钳工教学内容，可针对民航行业的飞机维修情况，在不大幅度改变教学大纲的前提下，引入飞机连接杆件、骨架、起落架等部分的钳工修理教学内容，并采用民航维修中最常见的工作单形式，向学生下达实习任务（见图3），让学生使用和传统钳工实践项目基本相同的工具，完成简单的飞机机械设备的维护和修理，实现教学联系航空维修一线工作，培养学生创新思维。

图3 仿民航一线工作式钳工操作工作单

3.1.3 结合大学生创新竞赛类项目开发教学项目内容

金工实习课程的改革，以及各高校的金工实习基地在向工程训练中心转型的过程中，需重视大学生竞赛对学生工程素养、创新能力培养的影响。针对各项比赛开展短时间的集中训练，虽然能够在一定程度上提高学生取得较好成绩的概率，但是很难促进学生创新能力的持续提升、竞赛团队的培养、竞赛氛围的营造。因此，开发金工实习等实训课程，可将授课内容与一些经典的大学生创新大赛项目相结合，以真实的大赛项目锻炼学生的创新能力和操作能力。如全国大学生工程训练大赛的经典赛项——“无碳小车越野竞赛”，以此竞赛项目为蓝本，开发无碳小车设计课程，要求学生制作所有动作所需的能量均由给定重力势能转换而得的小车。学生通过教师的理论指导、实践支持，完成小车的整体设计。课程成绩评价以小车的前行距离为主要参考，此课程相比工程训练大赛减少了对小车方向可控制的要求，在一定程度上降低了课程的难度，保证了大部分学生能在课程规定的时间内完成设计任务。此课程为学生后期参加全国大学生工程训练大赛奠定了坚实的基础。

3.2 建设在线实验实践教学“金课”

2019 年10 月，教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》，对一流本科课程（“金课”）的建设内容和要求进行了阐述。高校应把传统的工程实践课程的教学方式与数字化或网络化教学的优势结合，构建混合式教学方式，以提升教学效果，充分发挥教师和学生的自主性，提高学生学习的主动性、积极性和创造性[8-10]。建设在线实验实践教学，通过对课程内容进行拔高、补充，增加民航行业特色内容，结合“虚拟仿真”等前沿信息技术，将传统实践课程建设成为新型的在线实验实践教学“金课”。

创新人才的培育，要“以生为本”，学校既要通过相应的课程提供“软件”支撑，也要重视实验室、创新实践社团建设等“硬件”支撑，通过“软硬件”协同支撑，培养学生创新能力。

4 大学生创新实验室的建设

创新实验室是开展创新实验教育的物质保障，也是学生增强创新意识与提高创新能力的重要场所。大学生创新实验室需根据学校特色和任务需要，满足实验设备与物料的供给，实现不同实验之间技术与材料的共享。因此，建设大学生创新实验室是学校开展创新实验教育的重要基础。同时，应激发学生的创新热情，培养学生在实验中不断提问并主动解决问题的能力，让学生从中发掘乐趣并提高自己的综合素质。近年来，创新能力在人才培养中越发凸显其重要性，大学生创新实验室的建设成为众多高校普遍重视的问题[11-13]。大学生创新实验室建设的框架如图4所示。

图4 大学生创新实验室建设的框架

5 大学生创新实践社团的建设

大学生创新社团是培养大学生创新能力的重要平台之一。社团的建设需要打破不同年级、专业的壁垒，以创新目标需求为导向，组织有创新能力和意愿的学生共同开展创新活动。社团可以为有创新能力的学生提供展示平台，让学校发现创新人才，促进学生开展创新实践和发挥潜力。学校应根据学院和专业特色提供资金支持和配备社团活动的指导教师。大学生创新社团培育的三个重点是以创会友、以学会友、以研会友。创新社团要以创新思维训练为核心，定期开设讨论式的创新实践课程，并鼓励开展讨论与总结，创新思维的锻炼可以采用多种项目练习的方式。创新需要有丰富的知识储备，因此，大学生创新社团的培育需要以学习为基础，支持不同年级和专业的学生加入。大学生创新实践社团的培育框架如图5 所示。

图5 大学生创新实践社团的培育框架

6 大学生竞赛能力的培养

2015 年5 月，国务院办公厅印发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，提出：深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措。大学生竞赛能力的培养在于为学生提供一个平台，引导学生深入学习专业领域知识技能，提高团队协作能力，形成提出问题并解决问题的思维。大学生竞赛能力的培养，是以学校支持为前提、以教师指导为基石、以学生合作为重点，将三方力量聚焦在一起，鼓励学生参加各项大学生竞赛并形成创新能力。大学生竞赛能力培养的框架如图6 所示。

图6 大学生竞赛能力培养的框架

7 校企联动的创新人才培育模式

以中国民用航空飞行学院为例，民航工程类专业大学生毕业后，大部分会进入航空公司或机场工作，其创新能力的培养需适应行业的发展，因此，学校要与相关企业联合，共同培养学生的创新能力。中国民用航空飞行学院与某通用航空公司建立了创新人才联合培养模式，该模式主要有三个方面的内容：一是结合CCAR-66R3《民用航空器维修人员执照管理规则》，改革机务维修人才培养模式，加大校企联合培养力度，在教学安排及学习地点方面进行相应革新；二是以项目为依托，建立本科生、研究生联合培养基地，项目既可以是大学生创新创业项目，又可以是以导师为负责人的科研、教研项目，企业为学生提供实习和研究的机会，与学校联合培养、合作完成相关项目；三是建立双导师制度[14]，目前学校在本科及研究生阶段的人才培养中，都可以选择校外企业中具有相应资质的资深工程师作为校外导师，这也是现代学徒制的延伸，使学生在校园内所学可以运用到民航业实际工作中，结合其毕业论文的撰写，为实际工程问题提出解决方案，对于提高本科生、研究生的培养质量，增强创新人才培育能力具有重要意义。

8 开辟新时代背景下融合型创新人才培养渠道

随着时代的发展和知识生产方式的转变，以互联网为中心，大数据、区块链、元宇宙、物联网等新一代信息技术促进了生产方式的变革。在此背景下，高等院校的人才培养不能局限于本学科、本专业或行业的知识，而应注重知识的跨学科交叉融合，兼顾实用性，加强知识流动，促进学科、专业、行业之间加强联系，提升融合型创新人才培养能力。以中国民用航空飞行学院为例，传统的“院校—航司/机场—民航局”的闭环依赖关系应向开源多元化集合发展。在以民航产业链为依托、以服务民航业发展为目的的前提下，开发更多有前瞻性、可操作性和可持续性的创新人才培养方式。例如，在2022 届毕业生就业工作中，中国民用航空飞行学院开展了“校长书记联系百家企业活动”，由学院主要领导带队走访相关用人单位，重点了解互联网、铁路、水运、物流等行业，拓宽融合型人才培养渠道。又如，国家电网组建了国家电网通用航空公司，学校将其作为新的创新人才培养渠道，为行业内其他院校的创新人才培养提供了新思路。

9 结语

总的来说，对于具有行业性质的高等院校来说，建立以学校自身特色为基础、服务行业和地方经济发展的创新人才培育体系是一项非常复杂和艰巨的任务。中国民用航空飞行学院通过对民航工程类专业大学生创新能力的全面和系统培养，不仅可以为民航业的发展奠定坚实的人才基础，也可以为其他行业领域高校的创新人才培养提供新的思路。