葉海潮 孫士平 常方飛

[摘 要] “計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”是一門(mén)多學(xué)科交叉的、具有鮮明工程背景的課程，也是南昌航空大學(xué)飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)的核心課程之一。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，航空制造日益走向數(shù)字化。為適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)應(yīng)用型人才的需求，同時(shí)也為了進(jìn)一步提升教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平，促進(jìn)本專(zhuān)業(yè)特色化課程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，就校企合作背景下的“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。通過(guò)分析該課程在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的教學(xué)現(xiàn)狀，分別從教學(xué)方法、課程資源建設(shè)、師資建設(shè)以及實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了相應(yīng)改革。教學(xué)實(shí)踐表明，通過(guò)將高校的理論教學(xué)與企業(yè)實(shí)踐深度融合，不僅有助于改善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高綜合素質(zhì)，而且能夠更有效地推進(jìn)人才培養(yǎng)供給側(cè)和企業(yè)需求側(cè)的匹配。

[關(guān)鍵詞] 航空制造;校企合作;教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目] 2017年度南昌航空大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”培育項(xiàng)目（KCPY1721）

[作者簡(jiǎn)介] 葉海潮（1979—），男，河南洛陽(yáng)人，碩士，南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院講師，主要從事CAD/CAM/CAE方面的研究;孫士平（1972—），男，湖北潛江人，博士，南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院教授，主要從事航空數(shù)字化制造方面的研究;常方飛（1983—），陜西商洛人，碩士，江西科技師范大學(xué)理工學(xué)院講師，主要從事信息數(shù)字化方面的研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）17-0100-04? ?[收稿日期] 2020-11-04

一、引言

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展及其與制造業(yè)的融合，航空制造日益走向數(shù)字化[1，2]。數(shù)字化已經(jīng)滲透到飛機(jī)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，出現(xiàn)了飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬制造、仿真等技術(shù)。隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的實(shí)施，給我國(guó)的工程教育帶來(lái)了機(jī)遇，也提出了更高的要求[3-5]。

二、“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程改革目的和意義

“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程是飛行器制造工程本科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程之一，也是本專(zhuān)業(yè)與洪都企業(yè)聯(lián)合成立的“航空實(shí)踐班”的核心課程之一。相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造課程，“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”在內(nèi)容體系的安排上，突出了以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造為核心的先進(jìn)制造系統(tǒng)，不僅代表著當(dāng)前航空制造行業(yè)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的實(shí)際工程需求，也代表著今后學(xué)生的培養(yǎng)方向，因此國(guó)內(nèi)很多航空類(lèi)高校都將其作為飛行器制造專(zhuān)業(yè)的必修課程。然而由于課程內(nèi)容涉及大量與航空工程實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，學(xué)生在缺乏航空企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷的前提下，對(duì)課程內(nèi)容理解和運(yùn)用難度較大。同時(shí)由于航空類(lèi)企業(yè)的涉密性質(zhì)，雖然有畢業(yè)實(shí)習(xí)這類(lèi)實(shí)踐課程，但學(xué)生和教師很難真正參與到企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中去，使得教師教學(xué)理論脫離實(shí)際，教學(xué)方法和手段嚴(yán)重滯后甚至脫離企業(yè)的發(fā)展需求，人才培養(yǎng)供給側(cè)更是和企業(yè)需求側(cè)不匹配。隨著“軍民融合”的推進(jìn)，充分利用校企合作的背景，培養(yǎng)“雙師型”教師，轉(zhuǎn)變工程教育理念，優(yōu)化理論教學(xué)體系，完善實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有效提高教育質(zhì)量，成為應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)需要不懈努力的方向。

本研究旨在以“產(chǎn)教融合”為指引，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，改變現(xiàn)有的教育理念，優(yōu)化課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，探索符合我校人才培養(yǎng)特色、和軟硬件條件的“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”教學(xué)內(nèi)容和方法，為后續(xù)精品課程的創(chuàng)建打下基礎(chǔ)。

三、“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程改革內(nèi)容

（一）專(zhuān)題式教學(xué)方法的探索

“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程內(nèi)容不僅涉及航空CAD/CAM/CAE等有關(guān)產(chǎn)品數(shù)字化工程應(yīng)用方面的內(nèi)容，還涉及有關(guān)數(shù)字化管理等先進(jìn)制造理念的內(nèi)容，整個(gè)課程內(nèi)容跨度較大，幾乎涉及產(chǎn)品整個(gè)生命周期的每個(gè)重要環(huán)節(jié)。而本課程實(shí)際理論課時(shí)的安排只有32個(gè)課時(shí)，使得教師對(duì)很多知識(shí)內(nèi)容無(wú)法完整講授，且不同教師授課內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不一，學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中無(wú)法抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)。為了應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)不匹配的問(wèn)題，通過(guò)刪減與其他課程重疊的章節(jié)內(nèi)容，削枝強(qiáng)干、優(yōu)化課程教學(xué)。同時(shí)，緊密聯(lián)系工程實(shí)際，將本門(mén)課的講授與航空制造企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助制造手段、方法的需求結(jié)合起來(lái)，并輔以相關(guān)案例，形成專(zhuān)題內(nèi)容，深入體現(xiàn)“節(jié)節(jié)是專(zhuān)題，堂堂是講座”的教學(xué)特點(diǎn)。由于本課程的教學(xué)對(duì)象是大三年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)完成了“航空航天概論”“飛機(jī)構(gòu)造”“飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)”“計(jì)算機(jī)輔助幾何造型”等基礎(chǔ)理論課程，也已經(jīng)完成了金工實(shí)習(xí)這樣的實(shí)踐課程，具有了一定的航空基礎(chǔ)知識(shí)累積，同時(shí)對(duì)一些簡(jiǎn)單的加工方法和機(jī)床設(shè)備以及數(shù)字化技術(shù)也有了初步的了解，這些為實(shí)施專(zhuān)題式教學(xué)創(chuàng)造了條件。專(zhuān)題按章節(jié)來(lái)提煉，通過(guò)對(duì)章節(jié)內(nèi)容凝煉組合形成若干專(zhuān)題內(nèi)容，每個(gè)專(zhuān)題內(nèi)容則安排兩個(gè)課時(shí)來(lái)完成。如將產(chǎn)品數(shù)字化建模章節(jié)根據(jù)內(nèi)容提煉為數(shù)字化樣機(jī)、參數(shù)化設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)三大模塊;將數(shù)字化設(shè)計(jì)部分提煉為CATIA在航空制造中的應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、有限元分析技術(shù)、3D打印技術(shù)四大模塊等。通過(guò)專(zhuān)題式教學(xué)有助于學(xué)生更深入地了解計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用情況，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

（二）特色化課程資源的建設(shè)

專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的過(guò)程，也是一系列配套教學(xué)資源的建設(shè)過(guò)程。飛機(jī)制造屬于特殊的行業(yè)，學(xué)校的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容很難符合企業(yè)的實(shí)際。在產(chǎn)教融合的大背景下，利用航空企業(yè)作為教學(xué)實(shí)踐基地，通過(guò)項(xiàng)目合作、聯(lián)立航空實(shí)踐班等合作形式，將實(shí)踐內(nèi)容、科研成果轉(zhuǎn)化成教學(xué)資源，完善教學(xué)課件、教學(xué)素材。同時(shí)，課題組根據(jù)理論教學(xué)計(jì)劃，合理完善了上機(jī)實(shí)踐內(nèi)容，編訂了具有航空特色的上機(jī)實(shí)踐指導(dǎo)書(shū)，融入工程實(shí)踐設(shè)計(jì)案例，使之適應(yīng)“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程的教學(xué)需要。

另外，借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)充分融合信息技術(shù)與教學(xué)資源，發(fā)揮線(xiàn)上教學(xué)的優(yōu)越性，利用學(xué)習(xí)通和微信平臺(tái)及時(shí)發(fā)布或推送數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，幫助學(xué)生了解數(shù)字化技術(shù)的前沿知識(shí)和最新成果。同時(shí)，利用學(xué)校資源建立虛擬裝配仿真平臺(tái)（圖1），使學(xué)生足不出戶(hù)就可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上模擬操作，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面，改善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高綜合素質(zhì)。通過(guò)一系列課程資源建設(shè)，不僅可以改變傳統(tǒng)“填鴨式”“灌輸式”的被動(dòng)教學(xué)，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，而且可以延伸課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，降低學(xué)習(xí)難度。

（三）教師實(shí)踐教學(xué)能力的構(gòu)建

專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容枯燥單調(diào)，要調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性，僅僅依靠教學(xué)方法的改進(jìn)是無(wú)法辦到的。然而，擁有豐富專(zhuān)業(yè)實(shí)踐背景的教師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)時(shí)，往往能事半功倍，輕松講授就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這是因?yàn)橐栏接趯?shí)踐故事的專(zhuān)業(yè)知識(shí)能激發(fā)學(xué)生的興趣，也容易被理解掌握。而且教師在專(zhuān)業(yè)課程講授中會(huì)不斷深化對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，有助于提高教師的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和科研能力。因此，要形成具有特色的課程，有必要利用校企合作機(jī)遇，開(kāi)展本專(zhuān)業(yè)學(xué)科的實(shí)踐活動(dòng)，構(gòu)建教師實(shí)踐發(fā)展平臺(tái)，形成支撐專(zhuān)業(yè)教學(xué)的研究方向。通過(guò)鼓勵(lì)任課教師“走出去，帶回來(lái)”，深入航空企業(yè)參與企業(yè)生產(chǎn)，將航空制造的實(shí)際案例引入教學(xué)，適時(shí)更新課程內(nèi)容，將科研實(shí)踐與教學(xué)相結(jié)合，以科研實(shí)踐促教學(xué)，豐富教師專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)踐背景，進(jìn)一步提高師資隊(duì)伍的理論和實(shí)踐教學(xué)水平，建設(shè)一支教學(xué)和科研實(shí)踐相結(jié)合的師資隊(duì)伍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在本校飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)近幾年的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中，60%以上的題目涉及航空數(shù)字化相關(guān)的設(shè)計(jì)、仿真及分析。圖2為飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)近五年畢業(yè)設(shè)計(jì)航空數(shù)字化制造類(lèi)題目占比。由圖2可以看出，該類(lèi)題目呈逐年上升趨勢(shì)。其中，超過(guò)50%的題目來(lái)自指導(dǎo)教師的項(xiàng)目課題，形成了以科研促教學(xué)的良性發(fā)展態(tài)勢(shì)。

（四）以創(chuàng)新實(shí)踐為導(dǎo)向的第二課堂的開(kāi)辟

實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的動(dòng)力和源泉，實(shí)踐教學(xué)則是保證應(yīng)用型高校教學(xué)質(zhì)量的主要模式[6]，也是提高學(xué)生創(chuàng)新動(dòng)力和源泉的重要環(huán)節(jié)。由于“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”在課程的安排上沒(méi)有單獨(dú)設(shè)置實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)課程前后相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)缺乏整體規(guī)劃和安排，沒(méi)有形成行之有效的課程實(shí)踐方案，而缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)支撐的理論教學(xué)，難以獲得較好的教學(xué)效果，因此需要借助多途徑的實(shí)踐形式作為課堂教學(xué)的延伸、補(bǔ)充和發(fā)展，激發(fā)學(xué)生潛能，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面優(yōu)化及提高，因此第二課堂的開(kāi)辟顯得尤為重要。第二課堂活動(dòng)是對(duì)第一課堂學(xué)習(xí)的延伸、補(bǔ)充、發(fā)展，通過(guò)一定形式的第二課堂（尤其是應(yīng)用實(shí)踐類(lèi)），將企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)傳遞給學(xué)生，旨在激發(fā)學(xué)生潛能、發(fā)揮其特長(zhǎng)、培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面優(yōu)化及提高。

為了提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，本課程設(shè)置了基礎(chǔ)訓(xùn)練—實(shí)戰(zhàn)進(jìn)階—綜合練習(xí)—?jiǎng)?chuàng)新訓(xùn)練逐級(jí)遞進(jìn)的多層次實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，課程實(shí)踐主要分校內(nèi)上機(jī)、校外實(shí)踐、綜合訓(xùn)練和學(xué)科競(jìng)賽四種形式進(jìn)行，如表1所示。

CATIA實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)置于“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程之前，共安排了40個(gè)學(xué)時(shí)的軟件上機(jī)訓(xùn)練，目的是培養(yǎng)學(xué)生三維零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)等基本建模能力，因此，該課程可作為“計(jì)算機(jī)輔助飛機(jī)制造”課程的校內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)。除必要的集中上機(jī)實(shí)訓(xùn)外，通過(guò)校外實(shí)踐則能將學(xué)生校內(nèi)所學(xué)理論與校外生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)銜接[7]。除了全員參加的航空企業(yè)實(shí)習(xí)外，近兩年系部與洪都工裝所聯(lián)合成立了航空實(shí)踐班，選拔部分學(xué)生進(jìn)入企業(yè)接受飛機(jī)工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、項(xiàng)目參與等實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)校外實(shí)踐，不僅有助于學(xué)生了解數(shù)字化制造在航空企業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，而且也增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和企業(yè)參與感。

同時(shí)，一定的數(shù)字化綜合訓(xùn)練有助于學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。目前，本校飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)針對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生專(zhuān)門(mén)配備了高性能計(jì)算中心、3D打印設(shè)備以及虛擬制造平臺(tái)等先進(jìn)數(shù)字化實(shí)訓(xùn)設(shè)施?；谶@些資源，充分利用專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，增加航空數(shù)字化制造內(nèi)容，增大相關(guān)應(yīng)用類(lèi)課題占比，使學(xué)生在學(xué)習(xí)訓(xùn)練中對(duì)自身技能進(jìn)行相應(yīng)提升。另外，本課程課題組還通過(guò)成立三維數(shù)字化大賽指導(dǎo)小組等形式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與競(jìng)技類(lèi)比賽，以賽促教、以賽促學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)能力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

四、結(jié)語(yǔ)

在產(chǎn)教融合的背景下，推進(jìn)人才培養(yǎng)供給側(cè)和企業(yè)需求側(cè)的匹配是產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式的基本目標(biāo)，因此本研究對(duì)促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用和積極意義。教學(xué)改革是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、長(zhǎng)期的過(guò)程，還需要后期逐漸的更新、完善，只有在改革中不斷完善，才能構(gòu)建出更合理、更科學(xué)的具有典型航空特色的課程體系。

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Exploration on the Teaching Reform in the Course of Computer-aided Aircraft Manufacturing under the Background of School-Enterprise Cooperation

YE Hai-chao1， SUN Shi-ping1， CHANG Fang-fei2

（1. School of Aeronautical Manufacturing Engineering， Nanchang Hangkong University， Nanchang， Jiangxi 330063， China; 2. Polytechnic Institute of Jiangxi Science and Technology Normal University， Nanchang， Jiangxi 330100， China）

Abstract： Computer-aided Aircraft Manufacturing is a multidisciplinary course with distinct engineering background， and it is also one of the core courses of aircraft manufacturing engineering major in our university. With the rapid development of information technology， aviation manufacturing is becoming digitizatied. In order to meet the needs of application-oriented talents in the new situation， and to further improve the professional knowledge level of teachers and promote the sustainable development of the construction of specialized courses， the teaching reform of the Computer-aided Aircraft Manufacturer course is discussed under the background of school-enterprise cooperation. Based on the analysis of the current situation of this course in professional teaching， the corresponding reform has been carried out from the aspects of teaching methods， curriculum resources construction， teacher construction and practice teaching. Teaching practice shows that it can not only help to improve students knowledge structure and comprehensive quality， but also can more effectively promote the matching between the supply side of talent training and the demand side of enterprises through the deep integration of theoretical teaching in colleges and universities and enterprise practice.

Key words： aviation manufacturing; school-enterprise cooperation; teaching reform