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飛機性能課程設(shè)計工程化改革分析

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飛機性能課程設(shè)計工程化改革分析

【摘要】“飛機性能課程設(shè)計”是交通運輸專業(yè)的一門骨干專業(yè)實踐課程,通過對“飛機性能課程設(shè)計”的全面分析,以及對工程化實踐教學(xué)需求的深入研究,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方式三個方面對飛機性能課程設(shè)計提出一整套構(gòu)建方案,進行工程化改革,進一步培養(yǎng)提升學(xué)生的“工程化”素質(zhì),提升學(xué)生的團隊意識與工程實踐能力。

【關(guān)鍵詞】飛機性能;課程設(shè)計;工程化教學(xué)改革

“飛機性能課程設(shè)計”課程是交通運輸專業(yè)的一門骨干專業(yè)實踐課程,對于學(xué)生有關(guān)飛機性能的“工程化”能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有極其重要的作用。教研改革以前,“飛機性能課程設(shè)計”教學(xué)對實踐教學(xué)重要性認(rèn)識不足,導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生雖具有較為扎實的基礎(chǔ)知識,但在動手能力方面較差,普遍缺乏工程意識和創(chuàng)新能力,在競爭日益激烈的背景下缺乏競爭力。為此,課程組以教改項目為依托,確立“飛機性能課程設(shè)計”實驗教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)突出“應(yīng)用型、工程化”特點,將以往的“驗證型”實驗逐步向“綜合型、實踐型和創(chuàng)新性”實驗轉(zhuǎn)變,加強對學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力、開拓與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程組以掌握飛機性能基本概念和理論為基礎(chǔ),以培養(yǎng)學(xué)生的“工程化”應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識為中心,將實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改革緊密圍繞提升學(xué)生的“工程化”素質(zhì)這一根主線展開。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

課程設(shè)計題目選擇直接關(guān)系到整個課程設(shè)計所能取得的訓(xùn)練效果,對學(xué)生“工程化”素養(yǎng)以及設(shè)計能力、創(chuàng)造精神的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的設(shè)計題目類型較為單一陳舊,缺乏綜合性題目,更多是針對某一方面的片段性訓(xùn)練,這樣的題目更像是課后練習(xí)題的重復(fù),嚴(yán)重束縛學(xué)生的創(chuàng)新思維,在設(shè)計過程中學(xué)生普遍感到枯燥無味,無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,滋生抄襲現(xiàn)象。為此,課程組成員在堅持階梯形多元化的課題來源的同時結(jié)合教師自身的科研以及與企業(yè)的合作,如結(jié)合與中國航空無線電電子研究所615合作的項目“民用飛機性能管理技術(shù)研究項目”中針對737-800飛機的升力、阻力、推力等參數(shù)的計算方法與原理,融合到“實驗一:基本飛行性能參數(shù)計算”中;將項目成員承擔(dān)的中國民航局的“高原航線運行安全性分析”項目,將其中的航路發(fā)動機失效飄降策略研究的內(nèi)容融合到“實驗二:波音機型航線運行及安全性分析”與“實驗四:高原航線限載確定及安全性分析”中?!皩嶒炄汗珓?wù)機飛機性能分析方法研究”重點考查學(xué)生實際工作中搜集資料的能力,以及各種航空情報資料的處理與判讀,搜集針對公務(wù)機小型飛機的飛機性能的規(guī)章要求,并結(jié)合性能圖表確定飛機性能的分析方法。“實驗五:非標(biāo)準(zhǔn)起飛分析案例”主要針對實際工作中有可能遇到的各類故障以及非標(biāo)準(zhǔn)起飛情況分別確定起飛性能,最后以防止系統(tǒng)不工作起飛且伴隨起飛后起落架不能收上的案例要求學(xué)生自行設(shè)計處置策略,并評估可行性。通過對一線企業(yè)的調(diào)研,積累了一定的案例素材,開發(fā)積累了一定數(shù)量難度適中、又密切聯(lián)系工程實際的設(shè)計題目。

二、教學(xué)方式改革

1.團隊協(xié)作與單兵作戰(zhàn)相結(jié)合的訓(xùn)練模式

以往的一人一題和多人一題的課程設(shè)計分組模式都存在較大弊端,由于學(xué)生此前并沒有經(jīng)歷過系統(tǒng)的設(shè)計過程訓(xùn)練,學(xué)生的知識儲備相對不足,工程實踐經(jīng)驗也相對欠缺,加之課程設(shè)計周期短,完全靠單兵作戰(zhàn)容易導(dǎo)致學(xué)生在指定時間無法完成設(shè)計,甚至出現(xiàn)設(shè)計結(jié)果不符合給定的設(shè)計要求等現(xiàn)象。相反組員人數(shù)過多,又會滋生部分學(xué)生“等、靠、要”的惰性現(xiàn)象出現(xiàn)。因此,應(yīng)將兩者有機結(jié)合,充分調(diào)動和發(fā)揮每一名學(xué)生的主觀能動性和獨立思考能力,培養(yǎng)其工程意識和創(chuàng)意意識同時也提高了學(xué)生的動手實踐能力和團隊合作精神。在各實驗項目開展初期,以4人為小組,小組內(nèi)針對實驗項目進行充分討論,確定解決問題的方法,明確解決方法后,教師針對每一個學(xué)生分配唯一的計算基本參數(shù),學(xué)生根據(jù)分配的唯一參數(shù)以及組里討論的方法撰寫報告,避免出現(xiàn)抄襲報告的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.以學(xué)生為主,運用啟發(fā)式教育模式

實驗過程由教師為主變?yōu)橐詫W(xué)生為主,改變以往以教師為主、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面,在教師明確實驗課題與要求之后,由學(xué)生分組討論,教師在整個實驗討論環(huán)節(jié)深入到各討論組中,當(dāng)學(xué)生遇到問題時不直接給出學(xué)生所有問題的答案,更不能親自動手代替學(xué)生解決實驗中的問題,而要引導(dǎo)學(xué)生獨立思考,自己找到問題原因并解決。如針對飄降的越障方式以及超障余度,可建議學(xué)生看CCAR121,至于規(guī)章的具體內(nèi)容需要學(xué)生自己去查,公務(wù)機的飛機性能考慮的因素也應(yīng)告訴學(xué)生參考23部及135部,而不是直接告訴他們?nèi)绾蝸砜紤]。對于各組均遇到的共性問題且均難以解決時,教師可針對這一問題面向全員詳細(xì)解答。

3.開放式設(shè)計型、綜合型實驗課題設(shè)計

強調(diào)實驗過程、內(nèi)容與航空公司實際情況的“真實性”的同時,學(xué)習(xí)興趣和主動性也很重要,興趣和主動性是進行創(chuàng)新活動、培養(yǎng)創(chuàng)新思維動力和源泉。每一個實驗,指導(dǎo)教師只是給出實驗課題的基本要求和部分參考資料,學(xué)生可以在此基礎(chǔ)上自由發(fā)揮,開放式課題需要學(xué)生自己去規(guī)劃實驗過程和步驟,迫使學(xué)生必須認(rèn)真預(yù)習(xí)、準(zhǔn)備,不再亦步亦趨地依賴實驗指導(dǎo)書。完成實驗項目需要學(xué)生掌握“空氣動力學(xué)”“飛機性能工程”“航空情報”以及一定的計算機處理數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)的能力。如針對“實驗一:基本飛行性能參數(shù)計算”,學(xué)生解決的途徑就至少有四種:一是遍歷法,即從馬赫數(shù)0.3至0.8以小間隔密點遍歷計算,可以得到詳細(xì)的數(shù)據(jù),但時間會很長,且計算量也很大;二是縮小區(qū)間搜索法,即先大區(qū)間搜索,得到特征參數(shù)的大致區(qū)間后,再縮小區(qū)間逐級搜索;三是曲線擬合法,即隨機計算一定數(shù)量的點后,根據(jù)計算結(jié)果采用擬合工具,求得各曲線函數(shù),再針對不同函數(shù)求特征點;四是計算機編程,將各類型數(shù)據(jù)建立性能數(shù)據(jù)庫,通過計算機編程的形式處理各類數(shù)據(jù),并用計算機搜索各特征位置。針對“實驗五:非標(biāo)準(zhǔn)起飛分析案例”中起落架不能收上的空中應(yīng)急情況,就需要學(xué)生根據(jù)航線周邊機場的分布情況,選擇不同的處置方案,并針對自己的處置方案進行安全評估。針對“航路單發(fā)飄降方案”的制定,就可以采用不同的工具對航線障礙物及飄降軌跡進行仿真模擬,確定的方案也會有差異性。

三、考核方式改革

與理論學(xué)習(xí)不同,在實踐中遇到的各種實際問題沒有現(xiàn)成的“標(biāo)準(zhǔn)答案”,學(xué)生必須積極主動地思考,尋求屬于自己的解決方法。實驗成績不但要準(zhǔn)確、全面、公平、合理地評價學(xué)生在實驗中的表現(xiàn),更要體現(xiàn)出對創(chuàng)新活動的鼓勵,否則容易傷害學(xué)生的積極性和主動性。1.平時上實驗課的出勤情況將學(xué)生的平時出勤情況計入最后成績,不但是對學(xué)生參與教學(xué)過程的有效督促,也是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的組織紀(jì)律性以及團隊意識的必要手段,同時也是學(xué)校有關(guān)教學(xué)管理文件的規(guī)定。2.學(xué)生期末成績學(xué)生期末成績,由5個報告分別打分,最后取平均成績作為期末成績。為在教務(wù)系統(tǒng)正常登錄成績,以100分計,各報告成績又分為如下兩項:(1)團隊協(xié)作成績。上述教學(xué)方式改革中提到實驗采用“團隊協(xié)作與單兵作戰(zhàn)相結(jié)合的訓(xùn)練模式”,為了充分調(diào)動各組成員參與討論的積極性,也為了防止團隊協(xié)作不能落到實處,將對各討論組中隨機抽取組員,對其所在組的討論情況作答辯。從方案正確性、方案可行性與討論充分性三方面,教師根據(jù)答辯情況進行評分,作為整個組的每個人的團隊協(xié)作成績。(2)個人實驗成績。該部分成績由格式規(guī)范性、計算正確性、方案熟悉程度以及邏輯連貫性四部分組成。其中計算正確性成績教師采用單獨面試,根據(jù)學(xué)生報告的計算結(jié)果,選取4個有可能有問題的參數(shù),讓學(xué)生現(xiàn)場計算,檢查計算過程的正確性以及與實驗報告結(jié)論是否能一致,作為正確性檢驗。以上的考核方式,要求學(xué)生能夠主動參與小組討論確定方案,能力強與能力弱的學(xué)生都能夠充分溝通,暢所欲言,同時也通過這種方式讓能力強的學(xué)生明白“個人強不是真的強,只有整個團隊強,才是真的強”。學(xué)生必須平時認(rèn)真弄懂每一次實驗的方案設(shè)計,熟悉其中蘊含的飛機性能原理,能熟練使用實驗中用到的各種飛機性能圖表與數(shù)據(jù),并準(zhǔn)確計算和分析數(shù)據(jù)。有了這種壓力和激勵,學(xué)生會認(rèn)真對待每一次實驗,養(yǎng)成認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)負(fù)責(zé)的工作作風(fēng),避免了學(xué)生實驗過程中混亂無序、實驗課教學(xué)質(zhì)量下降的可能,大大減少了抄襲現(xiàn)象。“飛機性能課程設(shè)計”課程改革是對該課程的一次全面梳理與評價,結(jié)合2012年工程認(rèn)證期間的各指標(biāo)體系的理解以及專家組的意見,從工程化實踐需求的角度貼近“工程教育”的要求,使學(xué)生對該課程的重視程度與教學(xué)效果都得到了極大的提高,學(xué)生滿意度進一步提高,考核結(jié)果也較為滿意,可以為民航一線輸送更多具備實踐能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。

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作者:王玉 單位:中國民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院