王曉璐　王菁　代君　劉戰(zhàn)合

摘要：以飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)為例，本文介紹了鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空類專業(yè)的課程體系，指出專業(yè)通識(shí)課程學(xué)習(xí)的重要性。同時(shí)，也介紹了全校航空類通識(shí)課“航空概論”的基本情況，探索研究了航空類專業(yè)課程與“航空概論”課程及航空類專業(yè)主干課程與“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程的內(nèi)在聯(lián)系，提出貫通建設(shè)航空類專業(yè)課程與通識(shí)課程的若干措施。

關(guān)鍵詞：飛行器設(shè)計(jì)與工程；專業(yè)課程；通識(shí)課程；航空概論

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）47-0144-03

一、航空類專業(yè)課程體系簡介

在教育部本科專業(yè)目錄中，航空航天類專業(yè)有飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程、飛行器質(zhì)量與可靠性、飛行器環(huán)境與生命保障工程、飛行器適航技術(shù)和航空航天工程等7個(gè)。目前，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院開設(shè)了前3個(gè)專業(yè)，均歸屬于航空工程學(xué)院。以飛行器設(shè)計(jì)與工程為例，在第1學(xué)期設(shè)置了“飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)導(dǎo)論”課程（16學(xué)時(shí)）、第2學(xué)期設(shè)置了“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”專業(yè)必修課（32學(xué)時(shí)）作為專業(yè)學(xué)習(xí)的前導(dǎo)課。第1—5學(xué)期，學(xué)校設(shè)置了“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“理論力學(xué)”和“材料力學(xué)”等公共基礎(chǔ)課和學(xué)科基礎(chǔ)課；第4—7學(xué)期則按照飛機(jī)設(shè)計(jì)的各個(gè)子學(xué)科，設(shè)置了“通用航空技術(shù)”、“空氣動(dòng)力學(xué)”、“飛行器總體設(shè)計(jì)”、“無人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”、“飛行器專業(yè)英語閱讀”和“飛行器專業(yè)技術(shù)講座”等專業(yè)課程。

從課程設(shè)置上可以看出，“飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)導(dǎo)論”和“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)基本情況和學(xué)科領(lǐng)域的整體性把握，屬于專業(yè)通識(shí)性課程。而在專業(yè)課中滲透通識(shí)意識(shí)，對(duì)教師也提出了更高的要求[1，2]。經(jīng)過這兩門課程的前期引領(lǐng)和必要的數(shù)理、力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生再按照飛機(jī)種類和飛機(jī)設(shè)計(jì)各分支學(xué)科的特點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)課學(xué)習(xí)。可以說，“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”的各個(gè)章節(jié)基本上對(duì)應(yīng)了后續(xù)專業(yè)課的主要范圍，具有非常重要的地位。

在教學(xué)實(shí)踐中，我們也發(fā)現(xiàn)，激波、升力、機(jī)翼結(jié)構(gòu)、飛機(jī)穩(wěn)定性和操縱性等概念盡管在“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程中已講授，但在相應(yīng)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中，學(xué)生仍覺吃力。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原因主要有兩點(diǎn)：第一，專業(yè)課程數(shù)學(xué)公式較多，而數(shù)學(xué)、物理等公共基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)效果一般，有畏難心理；第二，不知所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用情況，知其然而不知其所以然。針對(duì)航空類專業(yè)的課程體系，探索研究專業(yè)通識(shí)課程與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

二、“航空概論”通識(shí)類課程的建設(shè)情況

航空概論是學(xué)校面向非航空專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門通識(shí)課程（24學(xué)時(shí)），內(nèi)容主要包括航空航天基本概念、航空發(fā)展概況及未來發(fā)展趨勢、我國航空工業(yè)、空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、飛行原理、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等[3]，考核方式為期末半開半閉考試。此外，針對(duì)國際本科學(xué)術(shù)互認(rèn)課程（International Scholarly Exchange Curriculum Undergraduate，ISEC）項(xiàng)目的雙語版航空概論（32學(xué)時(shí)），內(nèi)容較普通版更為豐富，更強(qiáng)調(diào)課堂參與和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，考核方式為平時(shí)作業(yè)、表現(xiàn)和期末設(shè)計(jì)報(bào)告。

航空概論被列入學(xué)校的特色課程組合中，除航空專業(yè)外，其余專業(yè)的學(xué)生均須從特色課程組合中選修一門。學(xué)校每年的本科生招生人數(shù)近7000人，日常教學(xué)任務(wù)較為飽滿，考慮到學(xué)校招生專業(yè)包括財(cái)經(jīng)類、管理類和藝術(shù)類等，學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)參差不齊，在講授時(shí)一般避免進(jìn)行復(fù)雜公式的推導(dǎo)，多采用類比法和案例法講解。

此外，學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)和發(fā)展定位與傳統(tǒng)的三所航空重點(diǎn)高校（北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和南京航空航天大學(xué)）以及其他高職高專類院校存在明顯區(qū)別，市場上已有的航空概論教材并不能完全滿足我們的教學(xué)需求。經(jīng)過多年的建設(shè)，學(xué)校主編并出版了《航空概論》教材，并將“航空概論”課作為學(xué)校慕課平臺(tái)課程體系的第一批建設(shè)項(xiàng)目立項(xiàng)，通過網(wǎng)上課堂與實(shí)際課堂相結(jié)合的形式，探索“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)理念在航空類通識(shí)課程中的應(yīng)用效果?，F(xiàn)在，此項(xiàng)工作正在穩(wěn)步開展中。

三、航空類專業(yè)課程與“航空概論”課程貫通建設(shè)

為了盡可能利用現(xiàn)有資源，我們對(duì)航空類專業(yè)課程和“航空概論”課程進(jìn)行了統(tǒng)籌處理，并嘗試進(jìn)行貫通建設(shè)，主要包括如下措施。

1.教具的開發(fā)和使用?！帮w行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)導(dǎo)論”開設(shè)于第1學(xué)期，是飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)學(xué)生的一門必修課，其中理論課為8個(gè)學(xué)時(shí)，主要介紹專業(yè)課程特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)況和就業(yè)方向；實(shí)踐課為8個(gè)學(xué)時(shí)，要求學(xué)生以小組形式設(shè)計(jì)制作飛機(jī)模型，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)飛機(jī)的認(rèn)識(shí)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力?！皩I(yè)綜合性設(shè)計(jì)與制作”開設(shè)于第7學(xué)期，為專業(yè)必修實(shí)踐類課程，為期兩周，要求學(xué)生按照總體設(shè)計(jì)指標(biāo)完成飛機(jī)的總體概念設(shè)計(jì)，制作出模型。

這兩門課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，首尾對(duì)應(yīng)，從中可以看到學(xué)生在不同階段對(duì)飛機(jī)的理解程度。學(xué)生提交的實(shí)踐作業(yè)中，不僅包括典型的現(xiàn)代民用噴氣客機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)，還有螺旋槳飛機(jī)、雙翼飛機(jī)、高超聲速飛行器等。為了突出概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們將部分優(yōu)秀作品作為教具，在講授“空氣動(dòng)力學(xué)”、“飛行力學(xué)”和“航空概論”等課時(shí)進(jìn)行展示。如此，后掠翼、上反角、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、翼身融合體等概念被具體化，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

真實(shí)飛機(jī)是學(xué)校作為航空院校的特色景觀，也是進(jìn)行“航空概論”課教學(xué)的重要參考對(duì)象。學(xué)?，F(xiàn)有殲7、殲8、強(qiáng)5、初教6等4架退役飛機(jī)，盡管已拆除了內(nèi)部有關(guān)部件，但進(jìn)氣道、機(jī)翼、機(jī)身和起落架等主要部件外形完好，空速管、翼刀和油箱蓋口等細(xì)節(jié)清晰可辨。真實(shí)飛機(jī)的特點(diǎn)在于，學(xué)生可隨時(shí)觀看，并近距離接觸，這為講解“航空概論”的知識(shí)點(diǎn)提供了極大便利。例如，講解到伯努利定律和靜壓、總壓的概念時(shí)，我們會(huì)針對(duì)空速管這一具體應(yīng)用案例展開討論，要求學(xué)生在課后選取其中一架飛機(jī)作為研究對(duì)象，解釋空速管的原理、在飛機(jī)上的位置等。再如，講解飛機(jī)的穩(wěn)定性時(shí)，我們會(huì)給出腹鰭的概念，并引導(dǎo)學(xué)生在課余結(jié)合真實(shí)飛機(jī)的外形查找資料，在下一次上課時(shí)展開討論。這不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)他們在實(shí)踐中分析問題的能力。

除實(shí)物模型外，專業(yè)課程還設(shè)置了若干實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，如飛行力學(xué)中的飛機(jī)飛行性能仿真演示實(shí)驗(yàn)、空氣動(dòng)力學(xué)中的乒乓球吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)和流線型物體壓差阻力實(shí)驗(yàn)等。限于實(shí)驗(yàn)室和師資條件，目前只針對(duì)專業(yè)學(xué)生開放，待條件成熟時(shí)，借鑒其他學(xué)校經(jīng)驗(yàn)[4]，也可考慮選取其中的典型實(shí)驗(yàn)，供選修“航空概論”課程的學(xué)生操作。

2.競賽和課余活動(dòng)牽引?！肮芄そY(jié)合”是學(xué)校確定的人才培養(yǎng)特色[5]，為此，航空工程學(xué)院與學(xué)校其他單位一起，舉辦了大學(xué)生航空創(chuàng)意DIY大賽、未來飛行器設(shè)計(jì)大賽等航空相關(guān)競賽。航空創(chuàng)意DIY大賽以科普為主，包括手?jǐn)S輕木模型、發(fā)射水火箭、操作電腦模擬器和觀賞航空海報(bào)展等內(nèi)容，激發(fā)了廣大學(xué)生尤其是非航空專業(yè)學(xué)生參與航空活動(dòng)、感受航空文化的興趣，增強(qiáng)了“航空概論”課程的實(shí)用性和指導(dǎo)作用。未來飛行器設(shè)計(jì)大賽兼顧了科普創(chuàng)意性和航空專業(yè)性，比賽評(píng)審時(shí)邀請了專業(yè)課教師，針對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行現(xiàn)場點(diǎn)評(píng)，既展示了“航空概論”通識(shí)課的知識(shí)點(diǎn)，又在具體細(xì)節(jié)上有所拔高，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，滿足了不同層次學(xué)生探索飛機(jī)設(shè)計(jì)的需求。

四、航空類專業(yè)主干課程與“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程貫通建設(shè)

這里的專業(yè)主干課程是指在第5至第7學(xué)期開設(shè)的專業(yè)必修課。以飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)為例，主要包括“飛行器總體設(shè)計(jì)”、“空氣動(dòng)力學(xué)”、“飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)”等?！昂娇蘸教旒夹g(shù)基礎(chǔ)”雖屬于必修課，具有一定的引領(lǐng)作用，但對(duì)專業(yè)學(xué)生而言，仍可歸為通識(shí)性質(zhì)。在此意義上，我們將其視為專業(yè)版的“航空概論”[6]，并采用了如下措施，試圖貫通建設(shè)航空類專業(yè)主干課程與“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程。

1.課堂上的專題探索式討論。飛機(jī)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，某個(gè)部件的設(shè)計(jì)可能關(guān)系到氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、重量和性能等諸多學(xué)科。盡管學(xué)生在第2學(xué)期已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”，但知識(shí)儲(chǔ)備并不多，等到第5學(xué)期及以后，他們已經(jīng)掌握了機(jī)械類和力學(xué)類學(xué)科基礎(chǔ)課的相關(guān)知識(shí)，有能力針對(duì)具體問題展開較為系統(tǒng)的思考[7]。以“飛行器總體設(shè)計(jì)”課程為例，該課程為飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的核心課程，特點(diǎn)是覆蓋面廣，思維發(fā)散，很多問題沒有唯一解[8]，適合開展專題式討論教學(xué)[9]。

例如，以飛機(jī)上的橫向操縱部件——副翼為對(duì)象，可要求學(xué)生以其為專題，參考《航空航天技術(shù)概論》、《飛機(jī)總體設(shè)計(jì)》教材及其他資料，制作PPT，并在課堂上給出5分鐘的介紹，之后展開10分鐘左右的討論。而學(xué)生則列出了副翼沿機(jī)翼展向的位置和面積、制造材料、操縱效率、與翼身融合飛機(jī)升降副翼的區(qū)別及副翼反效等，還結(jié)合了圖片和數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，現(xiàn)場反應(yīng)較為強(qiáng)烈。在介紹課本經(jīng)典知識(shí)之外，可針對(duì)后緣襟翼、三發(fā)布局、邊界層抽吸等問題進(jìn)行展示和討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

2.課程設(shè)計(jì)和模型制作的應(yīng)用驗(yàn)證。以飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)為例，該專業(yè)的設(shè)置目的是培養(yǎng)面向工程一線的航空工程師，其。培養(yǎng)方案特別強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要性。在畢業(yè)要求的180個(gè)學(xué)分中，實(shí)踐類占到了36個(gè)。除專業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)外，典型的實(shí)踐類課程或?qū)嵙?xí)有“航空模型設(shè)計(jì)制作實(shí)踐”、“飛行器總體設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”、“飛機(jī)維修實(shí)習(xí)”等。這些課程或?qū)嵙?xí)的時(shí)間均為兩周，一般的流程是召開動(dòng)員大會(huì)，布置設(shè)計(jì)任務(wù)，劃分小組，明確考勤和考核方式，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交設(shè)計(jì)報(bào)告，并視情況制作實(shí)物。

以航空模型設(shè)計(jì)制作實(shí)踐為例，該課程提供了原材料和激光雕刻機(jī)、小型制作工具、舵機(jī)和控制系統(tǒng)，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)航空模型主體，并與舵機(jī)和控制系統(tǒng)相結(jié)合，在學(xué)校操場上空遙控飛行，完成典型的直線加速（減速）、俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證起飛和降落過程的安全及整個(gè)飛行過程中的動(dòng)作流暢性。學(xué)生答辯時(shí)，不僅須給出航模的尺寸和重量信息，還須說明布局和外形的設(shè)計(jì)依據(jù)，尤其是舵面位置和面積以及與實(shí)際飛行中穩(wěn)定性、操縱性的聯(lián)系。設(shè)計(jì)依據(jù)一般來自教材，但書本上只是給出了定性規(guī)律和一般性公式，若要說明清楚，必須進(jìn)行計(jì)算分析。這就從側(cè)面提供了通過實(shí)踐來校核驗(yàn)證理論模型正確性的方法，不僅復(fù)習(xí)了前期理論課程的知識(shí)點(diǎn)，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)飛機(jī)設(shè)計(jì)的自信心。

3.衍生課程建設(shè)探索。課程設(shè)置應(yīng)服務(wù)于人才培養(yǎng)方案，而人才培養(yǎng)方案應(yīng)隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展進(jìn)行調(diào)整。因此，有必要對(duì)課程進(jìn)行更新和調(diào)整，且須適度地考慮到已有師資人員結(jié)構(gòu)，盡量做到教學(xué)相長、教學(xué)與科研共同發(fā)展。近年來，隨著鄭州航空港綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)和鄭州通用航空試驗(yàn)區(qū)的發(fā)展，以及民用無人機(jī)市場的快速發(fā)展，我們對(duì)“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程的部分章節(jié)，進(jìn)行了擴(kuò)充和發(fā)展，設(shè)置了反映新形勢的課程，如“通用航空技術(shù)”、“無人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論”和“組合導(dǎo)航概論”等。這些課程的針對(duì)性更強(qiáng)，素材更多，當(dāng)教師完成課件制作后，其收集的資料又為“航空航天技術(shù)基礎(chǔ)”課程提供了豐富的營養(yǎng)，由此形成母體課程和衍生課程相輔相成的良性循環(huán)。

五、結(jié)論和展望

本文以飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)為例，分析了航空類專業(yè)課程與通識(shí)課程的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)兩者的貫通建設(shè)進(jìn)行了探索研究，提出了若干實(shí)踐措施。目前，它在專業(yè)課和通識(shí)課的教學(xué)中實(shí)施，已取得良好效果。在航空航天大學(xué)科的背景下，不同專業(yè)的專業(yè)課程之間存在聯(lián)系和區(qū)別，若能以課程組和知識(shí)模塊的形式進(jìn)行統(tǒng)籌，則可在師資和實(shí)驗(yàn)室條件有限的情況下，盡可能地提高資源利用效率。此項(xiàng)工作正在開展中。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊凡，李蓓.淺談通識(shí)意識(shí)在高等教育中的積極意義[J].高等理科教育，2010，（6）：55-56.

[2]甘雪，胡志剛，鄒瓊，等.通識(shí)教育的實(shí)證研究[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2012，35（1）：10-14.

[3]馬高山，馬震宇.航空概論[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[4]李紅軍.“航空概論”課程教學(xué)方法改革與實(shí)踐[J].西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2008，26（3）：74-76.

[5]顏敏，周會(huì)娟，馬少兵.“管工結(jié)合”型普通高校卓越計(jì)劃培養(yǎng)方案分類建設(shè)探索[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，32（5）：166-170.

[6]賈玉紅.航空航天技術(shù)概論[M].第3版.北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[7]王曉璐，代君，劉戰(zhàn)合，等.引導(dǎo)式教學(xué)方法在“空氣動(dòng)力學(xué)”課程上的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2016，（23）：170-171.

[8]顧誦芬.飛機(jī)總體設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[9]楊華保，王和平.“飛行器總體設(shè)計(jì)”精品課程教學(xué)改革探索[J].高等工程教育研究，2007，（1）：131-132.