呂雙祺 李夢 尚永鋒 左渝鈺 魏武國

[摘 要]民航行業(yè)的快速發(fā)展使其對機務技術(shù)與管理人才的理論和技能要求逐漸提高。而航空材料類課程是民航機務相關(guān)專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。中國民用航空飛行學院航空工程學院的航空材料與腐蝕課程，在一般機械工程材料課程的基礎(chǔ)上突出航空領(lǐng)域材料部分，貼近機務維修工作，重視雙語教學和實驗環(huán)節(jié)。圍繞目前的教學方法和教學內(nèi)容現(xiàn)狀，學校對其進行了初步的改革，即采用翻轉(zhuǎn)課堂、微課設計等方法促進學習效果的提升，改善教學和考核中的知識點難易分布，拓展完善腐蝕與防護部分的教學內(nèi)容等。

[關(guān)鍵詞]航空材料;機務維修;翻轉(zhuǎn)課堂;教學內(nèi)容;教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）02-0001-03

近年來，我國航空領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。國產(chǎn)大飛機、航空發(fā)動機和燃氣輪機等重大專項依次啟動，進展順利。在民航領(lǐng)域，運輸航空和通用航空日益發(fā)展;在軍事國防方面，空軍力量成為現(xiàn)代軍隊的重要組成部分。國家對于航空類相關(guān)專業(yè)的人才需求逐年加大，許多高等院校相繼開設了飛行器及動力裝置的設計、制造、維修、適航等相關(guān)專業(yè)，并逐年擴大招生規(guī)模，但仍然很難滿足現(xiàn)實需要。航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開航空材料科學的不斷進步，先進材料的研發(fā)與應用為航空結(jié)構(gòu)設計提供了更多的選擇，起到了巨大的推動作用[1]。在高等院校，航空材料類課程成為相關(guān)專業(yè)學生的重要必修基礎(chǔ)課程。針對不同專業(yè)，如何開展此類課程的教學研究和教學改革工作，以培養(yǎng)更加優(yōu)秀的、符合國家和市場需求的學生，是相關(guān)院校授課教師的重要工作之一。中國民用航空飛行學院作為國內(nèi)培養(yǎng)民航機務人才的一支重要力量，長期致力于相關(guān)學科和專業(yè)的課程建設和教學研究工作。其所開設的航空材料與腐蝕課程對于機務專業(yè)學生而言，既打開了了解航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一扇窗口，又為往后的專業(yè)核心課程和維修技能培訓學習與實踐打下了重要基礎(chǔ)。因此，學校有必要經(jīng)常性地對本門課程的教學內(nèi)容、教學方法、教學過程加以思考和改進，以促進學生的成長成才。

一、課程內(nèi)容與性質(zhì)

航空材料與腐蝕課程是中國民用航空飛行學院面向飛行器制造工程、飛行器動力工程等本科專業(yè)以及飛機機電設備維修等?？茖I(yè)于大學二年級開設的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程主要分為“航空材料學基礎(chǔ)”和“航空材料腐蝕與防護”兩個部分，在教與學的過程中緊緊圍繞“化學成分—加工工藝—組織結(jié)構(gòu)—性能—應用”之間的相互關(guān)系及變化規(guī)律這一大綱來展開。“航空材料學基礎(chǔ)”部分主要包括工程材料的晶體結(jié)構(gòu)、使用和工藝性能、結(jié)晶與相圖、塑性變形與再結(jié)晶、強化與熱處理原理以及常用工程材料類型與特點等知識，在一般機械工程材料知識基礎(chǔ)上強調(diào)航空領(lǐng)域結(jié)構(gòu)材料的應用和發(fā)展情況[2]?！昂娇詹牧细g與防護”部分主要包括航空材料腐蝕的機理、類型、特點以及檢測、預防、維護的方法等知識，內(nèi)容深入聯(lián)系機務工作實際。

本課程是一門理論聯(lián)系實踐的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個學科和專業(yè)體系中起到承上啟下的重要作用，既有大一學年的理化課程作為本門課程的基礎(chǔ)，又可以為后續(xù)飛行器及動力裝置的結(jié)構(gòu)、強度、制造和維修工藝等課程做好鋪墊，也能聯(lián)系維修技能培訓環(huán)節(jié)的具體操作。本課程在教授學生專業(yè)理論知識的同時，突出航空材料研制與應用在航空工業(yè)中的重要地位和作用，拓展學生在航空領(lǐng)域新材料、新技術(shù)應用方面的視野，強調(diào)航空材料及結(jié)構(gòu)的腐蝕防護在保障運行安全中的重要意義。本課程教師通過建立材料科學與工程知識體系幫助學生自主學習與思考，通過聯(lián)系民航機務一線工作情況培養(yǎng)學生的民航情懷、事業(yè)心和責任感。

二、課程的教學特色

（一）突出航空領(lǐng)域材料應用

和大多數(shù)理工科院校機械類專業(yè)開設的機械工程材料等課程有所區(qū)別，在航空機械類專業(yè)教學中，講授類似知識的課程一般被稱為航空材料學，以突出航空特色，本課程亦是如此。“一代材料，一代飛機/發(fā)動機”是業(yè)界公認的規(guī)律，這也說明現(xiàn)代航空材料具有自身獨樹一幟的特征以滿足裝備發(fā)展需求[3]。因此，課程教學中會突出介紹一些航空領(lǐng)域所使用的材料及其特點。比如，運輸航空和通用航空飛機越來越多地采用的各類樹脂基復合材料，航空燃氣渦輪發(fā)動機中必須采用的高溫合金材料等。在教學過程中，也大多會從航空領(lǐng)域的應用背景或零部件等方面的知識進行展開，比如由航空活塞發(fā)動機電嘴中的主電極引出陶瓷材料的用途，由飛機蒙皮材料的演變和發(fā)展過程引出鋁合金、復合材料及其性能特點。在專業(yè)核心課程學習之前，學生可以通過學習本門課程預先了解到與行業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識和應用場景，以利于今后的學業(yè)和工作。

（二）聯(lián)系機務維修職業(yè)需求

民航院校的飛行器制造工程、飛行器動力工程等本科專業(yè)培養(yǎng)方向都側(cè)重于培養(yǎng)學生未來從事飛行器及動力裝置的維修技術(shù)與管理工作，而非主要面向設計、研發(fā)、制造等崗位。因此，在教學內(nèi)容方面，課程中也適當?shù)卦黾恿艘恍┚S修技術(shù)資料及出版物、航材使用與管理等和機務工作相關(guān)的知識，在擴展知識面的同時加深職業(yè)情懷。與此同時，“航空材料腐蝕與防護”也作為教學和考核的另一部分主要內(nèi)容，此部分重點講授航空機械維修中常見的材料腐蝕類型、原理、特點以及腐蝕的檢測、預防和修理等知識，側(cè)重于維修基礎(chǔ)知識和技能方面的拓展，而不在于較深入地探討理化方面的成因，要做到詳略得當，使學生學之有益，而不過多地增加其學業(yè)負擔[4]。

（三）逐步開展加強雙語教學

在航空材料類課程中重視并開展雙語教學，不僅能夠提高學生的英語水平和應用能力，同時也能夠加強學生對于專業(yè)英語的掌握，以便于提高其學習專業(yè)文獻資料、把握國際前沿動態(tài)的能力。從行業(yè)現(xiàn)狀來看，在民航領(lǐng)域中，飛行、空管、機務、乘務、勤務等各個崗位都需要足夠高的外語綜合應用能力和水平。在工作中，學生既要接觸和使用用英語撰寫的各類資料，也要能夠流利地使用外語進行交流和溝通。航空材料與腐蝕課程雙語教學以材料科學與工程專業(yè)英語為基礎(chǔ)，既涉及英語科技文體的語法特征和學科相關(guān)文獻的語言特點，又涉及一定的專業(yè)技術(shù)內(nèi)容和科技信息交流[5]。在民航機務專業(yè)的課程教學中，要逐步將教材教案、多媒體課件、影音素材等進行雙語化編制，授課時也要逐步推進英語詞匯拓展、英語問答交流直至全英文教學，并在考核中安排一定比例的英語試題加以評價。

（四）開設實驗環(huán)節(jié)加深理解

為了使學生能夠更加直觀地學習和掌握相關(guān)知識點，課程在理論授課之外，也增加了實驗課時，通過開設一些基礎(chǔ)實驗來增強學生的體驗感和興趣，加深對重點難點的理解[3，6]。例如，在學習彈性、強度、硬度等材料力學性能指標方面的內(nèi)容時，開展低碳鋼拉伸實驗、硬度測量實驗;為了更好地學習金屬材料晶體結(jié)構(gòu)、相、組織組成物等知識點，開展金相制備與觀察實驗，通過光學顯微鏡觀察鋼鐵材料的晶粒、晶界、相和組織等形貌特征;在學習熱處理原理時，通過觀察對比熱處理前后的金相特征，更加直觀地感受熱處理對組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，以及其與力學性能之間的聯(lián)系。通過實際操作與觀察，使學生對抽象難懂的知識點形成直觀感受和認知，同時還能提高學習的積極性。

三、教學方法探索與反思

在航空材料與腐蝕這門航空機械類專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，材料科學與工程方面的基礎(chǔ)理論知識占比較大，通常教師都是以講授法為主來布置和開展教學活動。由于各類材料和生產(chǎn)、生活的方方面面息息相關(guān)，教師在教學過程中可以利用的教學素材和參考資料非常廣泛，相比于后續(xù)的專業(yè)核心課程，其絕大多數(shù)教學知識點也是較為容易被學生理解和吸收的。而在教學方法方面，除了越來越多、越來越好地利用多媒體手段之外，長期以來并沒有太大的變化。但是，隨著航空領(lǐng)域技術(shù)日新月異的發(fā)展，其對于知識點的深度和廣度有了更高的要求，同時學情也在隨著時代的變遷發(fā)生著變化，因此，有必要在教學方法方面開展新的探索。

（一）主動探究，翻轉(zhuǎn)課堂

從學生的角度出發(fā)，將“教”與“學”的角色做合理、有限的融合。教師可預先就某些重點、難點設置疑問或給出案例，布置給學生個人或小組，推動其在課前主動利用各種教學資源進行探究式學習，包括搜集資料、學習討論、列出觀點和論據(jù)、分析案例等，將被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習[7-8]。與此同時，課堂上教師可以扮演“教練”“裁判”“主持人”等多種角色，而將原本“教師”的角色交給學生個人或小組，由他們組織邏輯思路和語言，嘗試向其他學生講解某一知識點，教師可以進行評判、答疑、指導。這樣有助于學生自主建立相關(guān)知識點的邏輯框架和思維導圖，也有助于綜合自主學習能力的提高。

（二）微課設計，凝練要點

本課程的知識點和考核點非常多，雖然按照“化學成分—加工工藝—組織結(jié)構(gòu)—性能—應用”這一貫穿于始終的大綱展開教學活動，學生很大程度上可以將知識點加以聯(lián)系，但其對于本、?？贫昙壍拇蠖鄶?shù)學生而言還是有一定難度的。因此，可以考慮將一些重點、難點單獨提出，以微課的形式進行教學設計。圍繞某個知識點將重點概念、因果關(guān)系、影響因素、變化規(guī)律等以較短的教學視頻形式呈現(xiàn)，輔以合適的圖文影音素材，便于學生反復觀看和理解。這樣既能提高課程的生動性，促進有效學習，也能夠?qū)⒔虒W視頻作為翻轉(zhuǎn)課堂所用的教學素材之一。

在教學過程中可以逐漸嘗試這種“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學手段，但也要注意在課堂上由教師主導節(jié)奏和控制時間。民航事業(yè)對于機務專業(yè)人才的需求不斷擴大、要求不斷提高，但由于四年本科、三年?？频呐囵B(yǎng)方案對于理論知識部分的學分和課時不斷壓縮，教師要真正做到課堂時間的有效利用，而非簡單地縮減知識點范圍。

四、教學內(nèi)容改革初探

（一）基礎(chǔ)與進階要求有所區(qū)分

“航空材料學基礎(chǔ)”部分的內(nèi)容是以材料科學與工程學科入門知識為基礎(chǔ)和主體的，涉及范圍較廣，既包含材料、冶金、制造中或淺或深的大量知識點，也有和力學、熱力學、物理、化學等密切相關(guān)的知識點。從學生的角度看，學習內(nèi)容十分繁雜且難懂。教師必須有針對性地對教學知識點根據(jù)難易水平、重要程度等進行區(qū)分，便于學生學習。同時，民航機務專業(yè)的培養(yǎng)方案還需要顧及147部合格證培訓大綱和66部執(zhí)照考試大綱的要求，教學內(nèi)容上也需要注意哪些是和考試大綱密切相關(guān)的重點。

但是，從學生知識、能力和視野培養(yǎng)的角度看，課程教學不可能只局限于有限的教學內(nèi)容，還有必要往更加深入的方向稍做擴展。因此，內(nèi)容上也涵蓋了材料科學與工程一些較深的問題，例如強韌化原理的力學闡釋、相圖中特定合金的組織轉(zhuǎn)變過程等。尤其值得注意的是，飛行器及動力裝置在結(jié)構(gòu)材料的選用上由各類合金材料的廣泛使用轉(zhuǎn)向復合材料的大量運用，而目前在147部大綱、66部大綱和實際工作中尚缺少對復合材料維護知識的要求和能力的培養(yǎng)，因此有必要在教學內(nèi)容中加以拓展和突出，這也能加強課程與后續(xù)復合材料相關(guān)課程之間的聯(lián)系。

（二）航空材料及結(jié)構(gòu)損傷的檢測、預防、維護

“航空材料腐蝕與防護”部分目前主要講授腐蝕防護的重要性，腐蝕的機理、類型、特點，腐蝕的檢測、預防、修復的方法等內(nèi)容。腐蝕是以運輸航空、通用航空運行為主的民航飛機及其發(fā)動機結(jié)構(gòu)遭受的重要損傷之一，也是造成故障和事故的原因之一。但是，從更廣的角度來看，民航機務工作遇到的損傷情況類型很多、情況也很復雜。飛行器及其動力裝置除了腐蝕損傷之外，通常還可能遭受外物沖擊、疲勞裂紋、涂層剝落、燃氣沖蝕等各類損傷，其成因既有力的因素，也有環(huán)境的因素（如溫度、濕度、介質(zhì)等），通常又是多種因素的耦合。為了能夠更加全面地介紹航空材料及結(jié)構(gòu)可能遇到的損傷情形，教師要在教學材料準備上拓展這部分內(nèi)容，并且相應地增加檢測、預防、維護等方法和技能知識介紹。這是目前在教學內(nèi)容方面開展改革的一個思路。但是由于培養(yǎng)方案中總的課時和學分逐漸壓縮，造成了一定的矛盾，需要結(jié)合調(diào)整方案綜合考慮解決的辦法。

五、結(jié)束語

本文圍繞面向民航機務專業(yè)學生開設的航空材料與腐蝕課程，主要介紹了近年來該課程在教學實踐過程中展現(xiàn)的顯著特色，同時針對教學方法和教學內(nèi)容方面的改革進行了思考和討論，給出了相應的改革方案以供參考和后續(xù)實踐。航空材料與腐蝕課程是航空機械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，開展教學研究和教學改革十分必要，有助于彌補行業(yè)人才缺口，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，促進民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展。期望后續(xù)通過改革實踐，形成一種更好的教學模式，以利于學生的成長成才。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：劉鳳華]