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飞机性能课程设计工程化改革分析

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发布日期:2019-01-10 18:31

【摘要】“飞机性能课程设计”是交通运输专业的一门骨干专业实践课程,通过对“飞机性能课程设计”的全面分析,以及对工程化实践教学需求的深入研究,从教学内容、教学方式以及考核方式三个方面对飞机性能课程设计提出一整套构建方案,进行工程化改革,进一步培养提升学生的“工程化”素质,提升学生的团队意识与工程实践能力。

【关键词】飞机性能;课程设计;工程化教学改革

“飞机性能课程设计”课程是交通运输专业的一门骨干专业实践课程,对于学生有关飞机性能的“工程化”能力和创新能力的培养具有极其重要的作用。教研改革以前,“飞机性能课程设计”教学对实践教学重要性认识不足,导致培养出的学生虽具有较为扎实的基础知识,但在动手能力方面较差,普遍缺乏工程意识和创新能力,在竞争日益激烈的背景下缺乏竞争力。为此,课程组以教改项目为依托,确立“飞机性能课程设计”实验教学环节应突出“应用型、工程化”特点,将以往的“验证型”实验逐步向“综合型、实践型和创新性”实验转变,加强对学生发现与解决问题的能力、开拓与创新能力的培养。课程组以掌握飞机性能基本概念和理论为基础,以培养学生的“工程化”应用能力及创新意识为中心,将实验教学环节的改革紧密围绕提升学生的“工程化”素质这一根主线展开。

一、教学内容改革

课程设计题目选择直接关系到整个课程设计所能取得的训练效果,对学生“工程化”素养以及设计能力、创造精神的培养起到至关重要的作用。传统的设计题目类型较为单一陈旧,缺乏综合性题目,更多是针对某一方面的片段性训练,这样的题目更像是课后练习题的重复,严重束缚学生的创新思维,在设计过程中学生普遍感到枯燥无味,无法调动学生的学习积极性,滋生抄袭现象。为此,课程组成员在坚持阶梯形多元化的课题来源的同时结合教师自身的科研以及与企业的合作,如结合与中国航空无线电电子研究所615合作的项目“民用飞机性能管理技术研究项目”中针对737-800飞机的升力、阻力、推力等参数的计算方法与原理,融合到“实验一:基本飞行性能参数计算”中;将项目成员承担的中国民航局的“高原航线运行安全性分析”项目,将其中的航路发动机失效飘降策略研究的内容融合到“实验二:波音机型航线运行及安全性分析”与“实验四:高原航线限载确定及安全性分析”中。“实验三:公务机飞机性能分析方法研究”重点考查学生实际工作中搜集资料的能力,以及各种航空情报资料的处理与判读,搜集针对公务机小型飞机的飞机性能的规章要求,并结合性能图表确定飞机性能的分析方法。“实验五:非标准起飞分析案例”主要针对实际工作中有可能遇到的各类故障以及非标准起飞情况分别确定起飞性能,最后以防止系统不工作起飞且伴随起飞后起落架不能收上的案例要求学生自行设计处置策略,并评估可行性。通过对一线企业的调研,积累了一定的案例素材,开发积累了一定数量难度适中、又密切联系工程实际的设计题目。

二、教学方式改革

1.团队协作与单兵作战相结合的训练模式

以往的一人一题和多人一题的课程设计分组模式都存在较大弊端,由于学生此前并没有经历过系统的设计过程训练,学生的知识储备相对不足,工程实践经验也相对欠缺,加之课程设计周期短,完全靠单兵作战容易导致学生在指定时间无法完成设计,甚至出现设计结果不符合给定的设计要求等现象。相反组员人数过多,又会滋生部分学生“等、靠、要”的惰性现象出现。因此,应将两者有机结合,充分调动和发挥每一名学生的主观能动性和独立思考能力,培养其工程意识和创意意识同时也提高了学生的动手实践能力和团队合作精神。在各实验项目开展初期,以4人为小组,小组内针对实验项目进行充分讨论,确定解决问题的方法,明确解决方法后,教师针对每一个学生分配唯一的计算基本参数,学生根据分配的唯一参数以及组里讨论的方法撰写报告,避免出现抄袭报告的现象出现。

2.以学生为主,运用启发式教育模式

实验过程由教师为主变为以学生为主,改变以往以教师为主、学生被动学习的局面,在教师明确实验课题与要求之后,由学生分组讨论,教师在整个实验讨论环节深入到各讨论组中,当学生遇到问题时不直接给出学生所有问题的答案,更不能亲自动手代替学生解决实验中的问题,而要引导学生独立思考,自己找到问题原因并解决。如针对飘降的越障方式以及超障余度,可建议学生看CCAR121,至于规章的具体内容需要学生自己去查,公务机的飞机性能考虑的因素也应告诉学生参考23部及135部,而不是直接告诉他们如何来考虑。对于各组均遇到的共性问题且均难以解决时,教师可针对这一问题面向全员详细解答。

3.开放式设计型、综合型实验课题设计

强调实验过程、内容与航空公司实际情况的“真实性”的同时,学习兴趣和主动性也很重要,兴趣和主动性是进行创新活动、培养创新思维动力和源泉。每一个实验,指导教师只是给出实验课题的基本要求和部分参考资料,学生可以在此基础上自由发挥,开放式课题需要学生自己去规划实验过程和步骤,迫使学生必须认真预习、准备,不再亦步亦趋地依赖实验指导书。完成实验项目需要学生掌握“空气动力学”“飞机性能工程”“航空情报”以及一定的计算机处理数据分析数据的能力。如针对“实验一:基本飞行性能参数计算”,学生解决的途径就至少有四种:一是遍历法,即从马赫数0.3至0.8以小间隔密点遍历计算,可以得到详细的数据,但时间会很长,且计算量也很大;二是缩小区间搜索法,即先大区间搜索,得到特征参数的大致区间后,再缩小区间逐级搜索;三是曲线拟合法,即随机计算一定数量的点后,根据计算结果采用拟合工具,求得各曲线函数,再针对不同函数求特征点;四是计算机编程,将各类型数据建立性能数据库,通过计算机编程的形式处理各类数据,并用计算机搜索各特征位置。针对“实验五:非标准起飞分析案例”中起落架不能收上的空中应急情况,就需要学生根据航线周边机场的分布情况,选择不同的处置方案,并针对自己的处置方案进行安全评估。针对“航路单发飘降方案”的制定,就可以采用不同的工具对航线障碍物及飘降轨迹进行仿真模拟,确定的方案也会有差异性。

三、考核方式改革

与理论学习不同,在实践中遇到的各种实际问题没有现成的“标准答案”,学生必须积极主动地思考,寻求属于自己的解决方法。实验成绩不但要准确、全面、公平、合理地评价学生在实验中的表现,更要体现出对创新活动的鼓励,否则容易伤害学生的积极性和主动性。1.平时上实验课的出勤情况将学生的平时出勤情况计入最后成绩,不但是对学生参与教学过程的有效督促,也是培养学生严格的组织纪律性以及团队意识的必要手段,同时也是学校有关教学管理文件的规定。2.学生期末成绩学生期末成绩,由5个报告分别打分,最后取平均成绩作为期末成绩。为在教务系统正常登录成绩,以100分计,各报告成绩又分为如下两项:(1)团队协作成绩。上述教学方式改革中提到实验采用“团队协作与单兵作战相结合的训练模式”,为了充分调动各组成员参与讨论的积极性,也为了防止团队协作不能落到实处,将对各讨论组中随机抽取组员,对其所在组的讨论情况作答辩。从方案正确性、方案可行性与讨论充分性三方面,教师根据答辩情况进行评分,作为整个组的每个人的团队协作成绩。(2)个人实验成绩。该部分成绩由格式规范性、计算正确性、方案熟悉程度以及逻辑连贯性四部分组成。其中计算正确性成绩教师采用单独面试,根据学生报告的计算结果,选取4个有可能有问题的参数,让学生现场计算,检查计算过程的正确性以及与实验报告结论是否能一致,作为正确性检验。以上的考核方式,要求学生能够主动参与小组讨论确定方案,能力强与能力弱的学生都能够充分沟通,畅所欲言,同时也通过这种方式让能力强的学生明白“个人强不是真的强,只有整个团队强,才是真的强”。学生必须平时认真弄懂每一次实验的方案设计,熟悉其中蕴含的飞机性能原理,能熟练使用实验中用到的各种飞机性能图表与数据,并准确计算和分析数据。有了这种压力和激励,学生会认真对待每一次实验,养成认真严谨、科学负责的工作作风,避免了学生实验过程中混乱无序、实验课教学质量下降的可能,大大减少了抄袭现象。“飞机性能课程设计”课程改革是对该课程的一次全面梳理与评价,结合2012年工程认证期间的各指标体系的理解以及专家组的意见,从工程化实践需求的角度贴近“工程教育”的要求,使学生对该课程的重视程度与教学效果都得到了极大的提高,学生满意度进一步提高,考核结果也较为满意,可以为民航一线输送更多具备实践能力的优秀毕业生。

参考文献:

[1]李正,林凤.从工程的本质看工程教育的发展趋势[J].高等工程教育研究,2007,(2):19-25.

[2]祝海林,邹旻,李方俊,等.“工程化”实践教学体系的探索[J].太原理工大学学报(社会科学版),2003,(3):86-89.

[3]王淑芳,金涌.大工程观教育理念下工程教育课程体系与教学改革[J].化工高等教育,2011,(1):13-19.

[4]彭小平,郑建生.地方本科院校科研对教学的促进作用[J].中国成人教育,2010,(6):45-46.

作者:王玉 单位:中国民航大学空中交通管理学院

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