飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)工程化改革分析

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【摘要】“飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)”是交通運(yùn)輸專業(yè)的一門骨干專業(yè)實(shí)踐課程，通過(guò)對(duì)“飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)”的全面分析，以及對(duì)工程化實(shí)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(gè)方面對(duì)飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)提出一整套構(gòu)建方案，進(jìn)行工程化改革，進(jìn)一步培養(yǎng)提升學(xué)生的“工程化”素質(zhì)，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)與工程實(shí)踐能力。

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

“飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)”課程是交通運(yùn)輸專業(yè)的一門骨干專業(yè)實(shí)踐課程，對(duì)于學(xué)生有關(guān)飛機(jī)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(jī)性能課程設(shè)計(jì)”教學(xué)對(duì)實(shí)踐教學(xué)重要性認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生雖具有較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，但在動(dòng)手能力方面較差，普遍缺乏工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。為此，課程組以教改項(xiàng)目為依托，確立“飛機(jī)性能課程設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)突出“應(yīng)用型、工程化”特點(diǎn)，將以往的“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)逐步向“綜合型、實(shí)踐型和創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)對(duì)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(jī)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(shí)為中心，將實(shí)驗(yàn)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(jì)題目選擇直接關(guān)系到整個(gè)課程設(shè)計(jì)所能取得的訓(xùn)練效果，對(duì)學(xué)生“工程化”素養(yǎng)以及設(shè)計(jì)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(jì)題目類型較為單一陳舊，缺乏綜合性題目，更多是針對(duì)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(jì)過(guò)程中學(xué)生普遍感到枯燥無(wú)味，無(wú)法調(diào)動(dòng)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(jiān)持階梯形多元化的課題來(lái)源的同時(shí)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(guó)航空無(wú)線電電子研究所615合作的項(xiàng)目“民用飛機(jī)性能管理技術(shù)研究項(xiàng)目”中針對(duì)737-800飛機(jī)的升力、阻力、推力等參數(shù)的計(jì)算方法與原理，融合到“實(shí)驗(yàn)一：基本飛行性能參數(shù)計(jì)算”中；將項(xiàng)目成員承擔(dān)的中國(guó)民航局的“高原航線運(yùn)行安全性分析”項(xiàng)目，將其中的航路發(fā)動(dòng)機(jī)失效飄降策略研究的內(nèi)容融合到“實(shí)驗(yàn)二：波音機(jī)型航線運(yùn)行及安全性分析”與“實(shí)驗(yàn)四：高原航線限載確定及安全性分析”中?！皩?shí)驗(yàn)三：公務(wù)機(jī)飛機(jī)性能分析方法研究”重點(diǎn)考查學(xué)生實(shí)際工作中搜集資料的能力，以及各種航空情報(bào)資料的處理與判讀，搜集針對(duì)公務(wù)機(jī)小型飛機(jī)的飛機(jī)性能的規(guī)章要求，并結(jié)合性能圖表確定飛機(jī)性能的分析方法。“實(shí)驗(yàn)五：非標(biāo)準(zhǔn)起飛分析案例”主要針對(duì)實(shí)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(jì)處置策略，并評(píng)估可行性。通過(guò)對(duì)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(shí)際的設(shè)計(jì)題目。

二、教學(xué)方式改革

1.團(tuán)隊(duì)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(jì)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(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程訓(xùn)練，學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)不足，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)欠缺，加之課程設(shè)計(jì)周期短，完全靠單兵作戰(zhàn)容易導(dǎo)致學(xué)生在指定時(shí)間無(wú)法完成設(shè)計(jì)，甚至出現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果不符合給定的設(shè)計(jì)要求等現(xiàn)象。相反組員人數(shù)過(guò)多，又會(huì)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(jī)結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮每一名學(xué)生的主觀能動(dòng)性和獨(dú)立思考能力，培養(yǎng)其工程意識(shí)和創(chuàng)意意識(shí)同時(shí)也提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。在各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展初期，以4人為小組，小組內(nèi)針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)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(duì)每一個(gè)學(xué)生分配唯一的計(jì)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(bào)告，避免出現(xiàn)抄襲報(bào)告的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.以學(xué)生為主，運(yùn)用啟發(fā)式教育模式

實(shí)驗(yàn)過(guò)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(dòng)學(xué)習(xí)的局面，在教師明確實(shí)驗(yàn)課題與要求之后，由學(xué)生分組討論，教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)討論環(huán)節(jié)深入到各討論組中，當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí)不直接給出學(xué)生所有問題的答案，更不能親自動(dòng)手代替學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中的問題，而要引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，自己找到問題原因并解決。如針對(duì)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(jī)的飛機(jī)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?lái)考慮。對(duì)于各組均遇到的共性問題且均難以解決時(shí)，教師可針對(duì)這一問題面向全員詳細(xì)解答。

3.開放式設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)課題設(shè)計(jì)

強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、內(nèi)容與航空公司實(shí)際情況的“真實(shí)性”的同時(shí)，學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性也很重要，興趣和主動(dòng)性是進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)、培養(yǎng)創(chuàng)新思維動(dòng)力和源泉。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師只是給出實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要學(xué)生掌握“空氣動(dòng)力學(xué)”“飛機(jī)性能工程”“航空情報(bào)”以及一定的計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)的能力。如針對(duì)“實(shí)驗(yàn)一：基本飛行性能參數(shù)計(jì)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(diǎn)遍歷計(jì)算，可以得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)，但時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，且計(jì)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(jí)搜索；三是曲線擬合法，即隨機(jī)計(jì)算一定數(shù)量的點(diǎn)后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果采用擬合工具，求得各曲線函數(shù)，再針對(duì)不同函數(shù)求特征點(diǎn)；四是計(jì)算機(jī)編程，將各類型數(shù)據(jù)建立性能數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程的形式處理各類數(shù)據(jù)，并用計(jì)算機(jī)搜索各特征位置。針對(duì)“實(shí)驗(yàn)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(jī)場(chǎng)的分布情況，選擇不同的處置方案，并針對(duì)自己的處置方案進(jìn)行安全評(píng)估。針對(duì)“航路單發(fā)飄降方案”的制定，就可以采用不同的工具對(duì)航線障礙物及飄降軌跡進(jìn)行仿真模擬，確定的方案也會(huì)有差異性。

三、考核方式改革

與理論學(xué)習(xí)不同，在實(shí)踐中遇到的各種實(shí)際問題沒有現(xiàn)成的“標(biāo)準(zhǔn)答案”，學(xué)生必須積極主動(dòng)地思考，尋求屬于自己的解決方法。實(shí)驗(yàn)成績(jī)不但要準(zhǔn)確、全面、公平、合理地評(píng)價(jià)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，更要體現(xiàn)出對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)的鼓勵(lì)，否則容易傷害學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。1.平時(shí)上實(shí)驗(yàn)課的出勤情況將學(xué)生的平時(shí)出勤情況計(jì)入最后成績(jī)，不但是對(duì)學(xué)生參與教學(xué)過(guò)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(tuán)隊(duì)意識(shí)的必要手段，同時(shí)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(jī)學(xué)生期末成績(jī)，由5個(gè)報(bào)告分別打分，最后取平均成績(jī)作為期末成績(jī)。為在教務(wù)系統(tǒng)正常登錄成績(jī)，以100分計(jì)，各報(bào)告成績(jī)又分為如下兩項(xiàng)：（1）團(tuán)隊(duì)協(xié)作成績(jī)。上述教學(xué)方式改革中提到實(shí)驗(yàn)采用“團(tuán)隊(duì)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(dòng)各組成員參與討論的積極性，也為了防止團(tuán)隊(duì)協(xié)作不能落到實(shí)處，將對(duì)各討論組中隨機(jī)抽取組員，對(duì)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(jìn)行評(píng)分，作為整個(gè)組的每個(gè)人的團(tuán)隊(duì)協(xié)作成績(jī)。（2）個(gè)人實(shí)驗(yàn)成績(jī)。該部分成績(jī)由格式規(guī)范性、計(jì)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(jì)算正確性成績(jī)教師采用單獨(dú)面試，根據(jù)學(xué)生報(bào)告的計(jì)算結(jié)果，選取4個(gè)有可能有問題的參數(shù)，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，檢查計(jì)算過(guò)程的正確性以及與實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)論是否能一致，作為正確性檢驗(yàn)。以上的考核方式，要求學(xué)生能夠主動(dòng)參與小組討論確定方案，能力強(qiáng)與能力弱的學(xué)生都能夠充分溝通，暢所欲言，同時(shí)也通過(guò)這種方式讓能力強(qiáng)的學(xué)生明白“個(gè)人強(qiáng)不是真的強(qiáng)，只有整個(gè)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)，才是真的強(qiáng)”。學(xué)生必須平時(shí)認(rèn)真弄懂每一次實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)，熟悉其中蘊(yùn)含的飛機(jī)性能原理，能熟練使用實(shí)驗(yàn)中用到的各種飛機(jī)性能圖表與數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確計(jì)算和分析數(shù)據(jù)。有了這種壓力和激勵(lì)，學(xué)生會(huì)認(rèn)真對(duì)待每一次實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)過(guò)程中混亂無(wú)序、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量下降的可能，大大減少了抄襲現(xiàn)象?！帮w機(jī)性能課程設(shè)計(jì)”課程改革是對(duì)該課程的一次全面梳理與評(píng)價(jià)，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(shí)踐需求的角度貼近“工程教育”的要求，使學(xué)生對(duì)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(jìn)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(shí)踐能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。

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作者：王玉 單位：中國(guó)民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院