［摘 要］隨著航空航天制造業(yè)對(duì)人才具備創(chuàng)新力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)踐能力、科學(xué)思維的需求不斷凸顯，傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸式教學(xué)模式已無(wú)法滿(mǎn)足培養(yǎng)背景清晰的飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)“卓越工程師”人才的需求。專(zhuān)業(yè)教育水平影響行業(yè)發(fā)展?jié)摿?，因此亟須開(kāi)展工程教學(xué)改革，強(qiáng)化產(chǎn)教融合、科教融合，開(kāi)展具有啟發(fā)性、探索性，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性的項(xiàng)目式教學(xué)。文章分析了飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)中存在的問(wèn)題，總結(jié)了航空航天制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)教融合的項(xiàng)目式教學(xué)一般過(guò)程，并以鈑金成形原理與工藝專(zhuān)業(yè)課程為例，介紹了項(xiàng)目式教學(xué)方法的探索和實(shí)踐。以學(xué)生為中心，通過(guò)多個(gè)關(guān)聯(lián)課程教學(xué)內(nèi)容與方法的協(xié)調(diào)，結(jié)合產(chǎn)教和科教深度融合的實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)。通過(guò)理論課上研討為主、實(shí)踐課上項(xiàng)目實(shí)施的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新思維。

［關(guān)鍵詞］飛行器制造工程；項(xiàng)目式教學(xué)；產(chǎn)教融合；鈑金成形；超塑成形

［中圖分類(lèi)號(hào)］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］2095-3437（2025）02-0068-07

以飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器制造工程、飛行器動(dòng)力工程等專(zhuān)業(yè)為代表的航空航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)，圍繞航空航天事業(yè)，開(kāi)展飛行器設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)、制造、控制、運(yùn)維等方面專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)，具有科技含量高、體系龐大復(fù)雜、功能繁多、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)，是典型的事關(guān)國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)家安全的新工科專(zhuān)業(yè)。其中，飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)聚焦現(xiàn)代飛行器機(jī)體零部件和整機(jī)制造技術(shù)及裝備需求，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)和創(chuàng)新能力強(qiáng)，能夠在飛行器制造領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、制造、研究、開(kāi)發(fā)與管理等工作的高素質(zhì)技術(shù)人才[1]?，F(xiàn)代航空航天制造業(yè)呈現(xiàn)出探索性、創(chuàng)新性和戰(zhàn)略性強(qiáng)，高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)和高效益并存，系統(tǒng)工程性強(qiáng)等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外新型號(hào)飛行器的研制周期短、研制難度大，尤其是商業(yè)航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，加劇了航空航天制造領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)，要求航空航天制造專(zhuān)業(yè)人才專(zhuān)業(yè)知識(shí)過(guò)硬、有膽識(shí)、抗壓能力強(qiáng)、心理素質(zhì)過(guò)硬、能解決實(shí)際問(wèn)題，這也倒逼了本科生和研究生培養(yǎng)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。為滿(mǎn)足航空航天領(lǐng)域各類(lèi)飛行器的高效率、高質(zhì)量、高性能、高精密等制造要求，顯著提升飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)水平、助推我國(guó)航空航天制造事業(yè)，已成為航空航天院校亟須解決的重要任務(wù)。針對(duì)人才培養(yǎng)背景清晰、與工程應(yīng)用聯(lián)系緊密、知識(shí)面廣、教學(xué)進(jìn)度緊、學(xué)科交叉、技術(shù)迭代快等專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)[2]，傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸式教學(xué)模式已無(wú)法滿(mǎn)足飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)的需求。

杜威認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)是教育的核心，教育不應(yīng)只是傳授知識(shí)，而應(yīng)是學(xué)生通過(guò)親身活動(dòng)獲得直接經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅獲得知識(shí)，還能培養(yǎng)良好的社會(huì)生活能力和道德品德。根據(jù)構(gòu)建主義理論，知識(shí)是由認(rèn)知主體主動(dòng)建構(gòu)的。學(xué)習(xí)不能脫離認(rèn)知主體，不能不考慮認(rèn)知主體的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)意向而進(jìn)行知識(shí)的簡(jiǎn)單灌輸，學(xué)習(xí)應(yīng)發(fā)生于真實(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)之中。哈佛大學(xué)首先開(kāi)展了案例式教學(xué)，通過(guò)具體的案例，讓學(xué)生直接參與具體問(wèn)題，教師組織學(xué)生進(jìn)行分析、討論、學(xué)習(xí)和表達(dá)等，鍛煉學(xué)生主動(dòng)探索意識(shí)，提高學(xué)生獲取知識(shí)和解決問(wèn)題的能力。隨著科教融合、產(chǎn)教融合戰(zhàn)略的深入，我國(guó)大力推進(jìn)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目和競(jìng)賽，引入項(xiàng)目式教學(xué)法，即一種以學(xué)生為中心、以任務(wù)為導(dǎo)向，通過(guò)實(shí)施一系列完整的教學(xué)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)獲取知識(shí)的教學(xué)方法，具有實(shí)踐性、體驗(yàn)性等特征[3-4]。項(xiàng)目式教學(xué)以場(chǎng)景學(xué)習(xí)推動(dòng)理論體系學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)—提出—分析—解決—總結(jié)問(wèn)題”的能力，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中提出內(nèi)在理論問(wèn)題、主動(dòng)鉆研學(xué)習(xí)，感悟“理論源于實(shí)踐、理論引領(lǐng)實(shí)踐、理論超越實(shí)踐”，尊重科學(xué)發(fā)展規(guī)律。

面向航空航天制造業(yè)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新成果，飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)尤其適合開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)。借助專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持聚焦前沿技術(shù)，遴選典型“產(chǎn)教融合、科教融合、專(zhuān)創(chuàng)融合、虛實(shí)融合”的項(xiàng)目案例，以項(xiàng)目為引線(xiàn)貫穿課程教學(xué)，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，鼓勵(lì)學(xué)生“反客為主”，開(kāi)展啟發(fā)性、探索性、主動(dòng)性學(xué)習(xí)，為提高本科生綜合利用所學(xué)知識(shí)解決工程問(wèn)題的能力提供了一種思路。本文以鈑金成形原理與工藝課程為例，探索其項(xiàng)目式教學(xué)方法。

一、專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

南京航空航天大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南航）自誕生起就為國(guó)培養(yǎng)紅色航空工程師，始終是卓越工程師培養(yǎng)基地，師生們通過(guò)“真刀真槍”開(kāi)展教學(xué)，研制出了“南航一號(hào)”靶機(jī)、超聲速靶機(jī)、1015B雷達(dá)傘靶、長(zhǎng)空一號(hào)無(wú)人機(jī)、延安二號(hào)直升機(jī)等。學(xué)校的教學(xué)科研有明確的產(chǎn)業(yè)背景，“三航特色”鮮明，產(chǎn)教融合的項(xiàng)目式教學(xué)已成為學(xué)校人才培養(yǎng)的鮮明特色。

飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)是南航的核心專(zhuān)業(yè)，先后經(jīng)歷了飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)、飛機(jī)工藝專(zhuān)業(yè)、飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)的變革，培養(yǎng)了一批批優(yōu)秀的本科生和研究生。隨著航空航天制造業(yè)迅速發(fā)展和知識(shí)爆炸性增長(zhǎng)，專(zhuān)業(yè)知識(shí)“半衰期”明顯縮短，新型飛行器制造要求培養(yǎng)的學(xué)生既有知識(shí)廣度又有知識(shí)深度、既掌握傳統(tǒng)工藝又領(lǐng)悟新技術(shù)、既深刻理解制造工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性又富有創(chuàng)造力。然而，現(xiàn)有的部分課程存在重知識(shí)輕能力、重技巧輕體系、重理論輕實(shí)踐、重演繹輕創(chuàng)造、綜合訓(xùn)練不足等問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在改革課程內(nèi)容及教學(xué)方法時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些迫切需要解決的問(wèn)題。

（一）總分關(guān)系和前修后續(xù)課程知識(shí)體系不清晰

南航航空航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)采用“2+2”大類(lèi)培養(yǎng)方式，將飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程、航空航天工程和飛行器控制與信息工程6個(gè)專(zhuān)業(yè)的一、二年級(jí)學(xué)生合并至長(zhǎng)空學(xué)院，進(jìn)行“貫通式”大類(lèi)培養(yǎng)，到了三、四年級(jí)再分流至各專(zhuān)業(yè)學(xué)院，促進(jìn)學(xué)生們?nèi)娴卣J(rèn)知航空航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)，了解學(xué)科、知曉行業(yè)。針對(duì)大類(lèi)培養(yǎng)改革，學(xué)校對(duì)應(yīng)調(diào)整了各專(zhuān)業(yè)三、四年級(jí)課程，但難免存在前修后續(xù)課程系統(tǒng)性及協(xié)調(diào)性不足、飛行器總體結(jié)構(gòu)與零部件制造總分關(guān)系不清，以及部分課程知識(shí)點(diǎn)零亂、重點(diǎn)不突出等問(wèn)題。例如，航空航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)大類(lèi)培養(yǎng)教學(xué)改革后，飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)原有的金屬塑性成形原理、沖壓工藝學(xué)和飛機(jī)鈑金成形技術(shù)三門(mén)必修課程被合并為鈑金成形原理與工藝這一門(mén)必修課程，教學(xué)內(nèi)容卻直接沿用，導(dǎo)致各內(nèi)容之間邏輯性不足，且缺少了現(xiàn)代飛行器先進(jìn)鈑金制造工藝相關(guān)的內(nèi)容[5]。

（二）教學(xué)方法需要改進(jìn)，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性未能激發(fā)

當(dāng)前，專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)方法多以知識(shí)單向傳授為主，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法難以提起興趣，學(xué)習(xí)主動(dòng)性未能激發(fā)。盡管學(xué)生的課程考核成績(jī)不錯(cuò)，但一些學(xué)生仍然停留在被動(dòng)獲取知識(shí)、考前突擊學(xué)習(xí)的低端學(xué)習(xí)層次，考后就忘，未能形成深刻的知識(shí)體系，更不知道為何而學(xué)、學(xué)后怎么用。為此，迫切需要改進(jìn)教學(xué)方法，通過(guò)“翻轉(zhuǎn)課堂”等形式，培養(yǎng)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)—提出—分析—解決—總結(jié)問(wèn)題”的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)獲得感。

（三）存在一定程度的“學(xué)術(shù)漂移”問(wèn)題

飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)為行業(yè)背景清晰的工程教育專(zhuān)業(yè)，近些年卻表現(xiàn)出一定程度的“學(xué)術(shù)漂移”問(wèn)題，即在“科學(xué)—技術(shù)”中偏向科學(xué)一端，在“研究—實(shí)踐”中偏向研究一端，在“大學(xué)—產(chǎn)業(yè)”中偏向大學(xué)一端。師生更注重學(xué)術(shù)研究和論文發(fā)表，出現(xiàn)培養(yǎng)體系學(xué)術(shù)化、教師教學(xué)“重學(xué)輕術(shù)”、課程設(shè)置“重理輕實(shí)”、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)“重考輕練”等問(wèn)題[6]。為培養(yǎng)卓越工程師，應(yīng)回歸工科專(zhuān)業(yè)工程屬性。

（四）基于產(chǎn)教融合的實(shí)踐教學(xué)體系不完善

飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)屬于典型的工程教育專(zhuān)業(yè)，建校時(shí)教師多選拔于一線(xiàn)企業(yè)，師生全程參與型號(hào)研制，深度的產(chǎn)教融合培養(yǎng)了一批具有較強(qiáng)自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、工程能力、全局思維的優(yōu)秀畢業(yè)生。然而，隨著老教師退休，在專(zhuān)業(yè)細(xì)分、學(xué)科交叉等改革中，青年教師們的航空航天制造實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)不足、對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)難點(diǎn)缺乏了解、專(zhuān)業(yè)知識(shí)面窄、對(duì)飛行器整機(jī)結(jié)構(gòu)制造全局把握不足等問(wèn)題日益凸顯。事實(shí)上，飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)的課程內(nèi)容與航空航天企業(yè)密切相關(guān)，適于采用理論和實(shí)踐密切結(jié)合的項(xiàng)目式案例教學(xué)方法，例如通過(guò)直接將C919等型號(hào)制造技術(shù)引入課堂、聘請(qǐng)一線(xiàn)專(zhuān)家來(lái)到課堂授課等方式，融入最新科研成果和企業(yè)需求，兼顧知識(shí)傳授和解決問(wèn)題能力培養(yǎng)，完善實(shí)踐教學(xué)體系，將產(chǎn)教深度融合，大幅提高教學(xué)質(zhì)量。

二、飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程

以飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)為例，南航與成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司共同搭建了工信部“智匯藍(lán)天”產(chǎn)教融合平臺(tái)，通過(guò)企業(yè)發(fā)布實(shí)踐課題、教師組織學(xué)生承接課題的模式，構(gòu)建了“企業(yè)出題、高校解題、學(xué)生答題”的產(chǎn)教融合的項(xiàng)目式培養(yǎng)方法。項(xiàng)目式教學(xué)的一般范式可總結(jié)為7步。

（一）提出問(wèn)題

根據(jù)飛行器機(jī)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主機(jī)廠(chǎng)實(shí)際情況、新型號(hào)發(fā)展趨勢(shì)，提出零部件研制中有現(xiàn)實(shí)意義、能引起學(xué)生興趣的問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題需具有上手容易、有一定深度和難點(diǎn)、開(kāi)放性答案、能引起有價(jià)值的思考等特點(diǎn)。提前給出題目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性討論，引發(fā)學(xué)生發(fā)散性思維和爆炸性思考，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

（二）明確要求

為學(xué)生提供必要的概念、關(guān)鍵詞等知識(shí)基礎(chǔ)，列明挑戰(zhàn)和呈現(xiàn)形式，如調(diào)研報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、演講展示、圖紙模型、數(shù)值仿真、視頻制作、實(shí)物研制等。為促進(jìn)學(xué)生深入思考，需明確考核指標(biāo)，真實(shí)模擬科研項(xiàng)目。

（三）文獻(xiàn)調(diào)研

學(xué)生根據(jù)所提問(wèn)題和要求，課下主動(dòng)查閱資料、調(diào)研企業(yè)，擬定初步思路。以某薄壁筒形件拉深工藝和模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，要求材料為10號(hào)鋼，精度等級(jí)為IT13，產(chǎn)量為5萬(wàn)件/年。學(xué)生需從制造工藝的定義及分類(lèi)、基本原理、工藝流程、參數(shù)控制、典型缺陷、常用設(shè)備及構(gòu)成、新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)等方面開(kāi)展全方位調(diào)研，弄清項(xiàng)目的基本狀況、理清需解決的問(wèn)題，全面把握項(xiàng)目難點(diǎn)。

（四）確定方案，設(shè)計(jì)制作

學(xué)生基于調(diào)研情況，參考以往優(yōu)秀項(xiàng)目案例，細(xì)化目標(biāo)、制定計(jì)劃，包括人員安排、時(shí)間安排、階段性任務(wù)、考核節(jié)點(diǎn)、成果形式等。此階段，學(xué)生在動(dòng)手設(shè)計(jì)、理論推導(dǎo)、模擬仿真、樣件試制等過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、挑戰(zhàn)困難、逐步解決問(wèn)題，從而鍛煉綜合能力，領(lǐng)略飛行器制造專(zhuān)業(yè)文化。項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，教師需及時(shí)指導(dǎo)，避免因?qū)W生方向錯(cuò)誤、能力不足等問(wèn)題導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)施失敗。

（五）階段討論，團(tuán)隊(duì)協(xié)作

組織各小組在課堂上進(jìn)行階段性總結(jié)，其他小組則進(jìn)行針對(duì)性討論、提問(wèn)和評(píng)價(jià)，暴露問(wèn)題、給出建議、指明方向。教師從學(xué)術(shù)角度給予專(zhuān)業(yè)評(píng)價(jià)，相關(guān)企業(yè)給出針對(duì)實(shí)踐的建設(shè)性指導(dǎo)。通過(guò)階段討論，學(xué)生強(qiáng)化長(zhǎng)處、找尋短板，不斷完善自我、開(kāi)闊視野，提高個(gè)人素質(zhì)。

（六）回顧初始問(wèn)題，優(yōu)化迭代

根據(jù)階段性討論成果，學(xué)生回顧和思考初始問(wèn)題，糾偏完善，優(yōu)化方案和設(shè)計(jì)制作，并感悟變化。優(yōu)化迭代過(guò)程中，學(xué)生逐漸進(jìn)入融會(huì)貫通、舉一反三的學(xué)習(xí)階段，經(jīng)過(guò)反復(fù)思考、多次實(shí)踐，在主動(dòng)探索、研究、討論中掌握知識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。

（七）總結(jié)評(píng)估

學(xué)生在迭代優(yōu)化后，撰寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。教師對(duì)項(xiàng)目結(jié)果作出全面深刻的評(píng)析，指出項(xiàng)目蘊(yùn)含的理論原理，剖析學(xué)生的分析思路和方法，注重對(duì)學(xué)生分析能力、決策能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過(guò)總結(jié)思考，鍛煉學(xué)生的開(kāi)放意識(shí)、創(chuàng)造精神和批判性思考能力，使學(xué)生能夠培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合素質(zhì)，并明確終身教育理念。

項(xiàng)目式教學(xué)中，教師可以更多地站到學(xué)生的中間，使教學(xué)與實(shí)際問(wèn)題的距離縮短，是一種準(zhǔn)實(shí)踐的教學(xué)方式，也是一種研究性學(xué)習(xí)。事實(shí)上，飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目式教學(xué)促進(jìn)了學(xué)生、教師和企業(yè)三方共同進(jìn)步，學(xué)生獲得知識(shí)與能力、了解企業(yè)急迫問(wèn)題，教師不斷豐富項(xiàng)目式教學(xué)案例、理解學(xué)生的思維習(xí)慣、提前介入和引導(dǎo)學(xué)生，企業(yè)以實(shí)際問(wèn)題提前培訓(xùn)、選拔學(xué)生，同時(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

三、專(zhuān)業(yè)課程的項(xiàng)目式教學(xué)方法探索

鈑金成形原理與工藝課程是飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)第六學(xué)期的專(zhuān)業(yè)核心課，圍繞鈑金成形開(kāi)展教學(xué)，主要介紹金屬塑性變形物理機(jī)制和塑性力學(xué)等基本原理，沖裁、彎曲和拉深三大基本工藝，以及飛行器制造中的管材彎曲、旋壓、拉彎、橡皮囊、熱成形、超塑成形/擴(kuò)散連接、漸進(jìn)成形、噴丸成形等工藝。課程與機(jī)械工程材料、材料力學(xué)等先修基礎(chǔ)課程中晶格結(jié)構(gòu)、位錯(cuò)與滑移、應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和屈服準(zhǔn)則等內(nèi)容密切相關(guān)，又與航空航天概論課程中飛機(jī)、直升機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭等飛行器的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)互相關(guān)聯(lián)，課程內(nèi)容不僅講述理論原理，也重視工程實(shí)踐，內(nèi)容呈“多、散、專(zhuān)”特點(diǎn)。為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，本課程配設(shè)了為時(shí)一周的鈑金成形原理與工藝課程設(shè)計(jì)和48學(xué)時(shí)的鈑金模具綜合實(shí)驗(yàn)兩門(mén)同步必修實(shí)踐課程，希望通過(guò)這些課程培養(yǎng)學(xué)生分析和解決飛行器鈑金成形工藝問(wèn)題、合理地制定飛行器鈑金零件的工藝方案和設(shè)計(jì)工裝模具的能力。但教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果一般，存在的主要問(wèn)題有：鈑金成形原理與工藝、鈑金成形原理與工藝課程設(shè)計(jì)和鈑金模具綜合實(shí)驗(yàn)三門(mén)課程銜接不足，缺少連貫性主線(xiàn)，關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性差；零碎的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)不容易讓學(xué)生獲得成就感，學(xué)習(xí)積極性差；課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)課程中案例的可操作性不強(qiáng)，與航空航天制造企業(yè)需求融合不足；理論課程中的蒙皮拉彎成形、旋壓成形等大型綜合實(shí)驗(yàn)無(wú)實(shí)際操作條件，而在綜合實(shí)驗(yàn)課程中未體現(xiàn)“鈦合金熱成形、超塑成形/擴(kuò)散連接、漸進(jìn)成形”等科研優(yōu)勢(shì)；課程中教學(xué)工藝過(guò)于傳統(tǒng)，先進(jìn)性不足，與鈑金成形技術(shù)的數(shù)字化、智能化發(fā)展方向偏差較大。本課程的教學(xué)效果直接影響了學(xué)生對(duì)飛行器鈑金成形技術(shù)的印象和態(tài)度，關(guān)系到行業(yè)發(fā)展，迫切需要進(jìn)行教學(xué)改革。

為此，提出“產(chǎn)教融合、科教融合”的實(shí)踐教學(xué)模式，選取典型零件案例，邀請(qǐng)航空航天鈑金廠(chǎng)的一線(xiàn)專(zhuān)家共同制作微課視頻，形成生產(chǎn)任務(wù)表、材料性能、零部件結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)、有限元仿真、設(shè)備裝置、制造工藝、工藝規(guī)程卡等全套資料，結(jié)合工程實(shí)際講述飛行器零部件制造中的問(wèn)題和難題，為學(xué)生營(yíng)造身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí)，篩選出平板類(lèi)、蒙皮類(lèi)、拉深類(lèi)、管材類(lèi)、帶筋壁板類(lèi)和中空薄壁類(lèi)等6個(gè)類(lèi)型的多個(gè)飛行器典型零件，給定零件三維模型，請(qǐng)學(xué)生分組選題，在同步開(kāi)設(shè)的鈑金成形原理與工藝課程設(shè)計(jì)和鈑金模具綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程中，按照“材料性能分析—模具設(shè)計(jì)—有限元仿真—迭代優(yōu)化—實(shí)物試制”的思路，開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐項(xiàng)目和綜合實(shí)踐項(xiàng)目?jī)刹糠?，其中基礎(chǔ)實(shí)踐項(xiàng)目包括單軸拉伸、金相分析、沖裁、管材彎曲、拉深等，操作簡(jiǎn)單，所占課時(shí)少，為必修項(xiàng)目；綜合實(shí)踐項(xiàng)目包括鈦合金熱成形、漸進(jìn)成形、微成形和超塑成形/擴(kuò)散連接，為四選一選修項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生綜合能力。以“超塑成形/擴(kuò)散連接”綜合實(shí)踐項(xiàng)目為例，項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程可以描述為以下步驟。

（一）產(chǎn)教融合，確定項(xiàng)目

根據(jù)飛行器輕質(zhì)合金和輕質(zhì)中空結(jié)構(gòu)需求，說(shuō)明中空薄壁結(jié)構(gòu)的必要性，請(qǐng)學(xué)生思考材料輕量化、結(jié)構(gòu)輕量化對(duì)現(xiàn)代飛行器減重的意義，給出典型飛行器中常見(jiàn)的鈦合金復(fù)雜整體空心壁板、鈦合金舵翼、鈦合金空心葉片，以F-15戰(zhàn)斗機(jī)后機(jī)身和B-1B大型轟炸機(jī)的壁板艙門(mén)等作為案例。為學(xué)生展示典型的輕量化結(jié)構(gòu)（如圖1所示），請(qǐng)學(xué)生討論制造方法，確定“鈦合金復(fù)雜薄壁中空輕量化結(jié)構(gòu)的制造工藝”的項(xiàng)目。

（二）明確要求，給定制造工藝指標(biāo)

給出某飛機(jī)鈦合金雙層整體空心壁板結(jié)構(gòu)件（如圖2所示），輪廓尺寸約1000 mm×700 mm×60 mm，且整個(gè)零件質(zhì)量不超過(guò)3.0 kg，尺寸精度優(yōu)于0.3 mm，并為學(xué)生提供三維模型，如圖2所示。基于學(xué)生的爆炸式開(kāi)放討論，給出潛在的鑄造、點(diǎn)焊、釬焊、增材制造等多種制造工藝方法。提出低成本、高強(qiáng)度、高質(zhì)量和高效率制造需求，引出超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)，講述四層空心結(jié)構(gòu)超塑成形/擴(kuò)散連接的基本原理（如圖3所示）。

第一步，在板材2與3之間的指定位置涂覆止焊劑，將四塊板封焊，將板材間抽真空，放入模具和設(shè)備中；第二步，加熱至指定溫度，向板材1和2間、板材3和4間充入氬氣，使板材1和4完全貼模，板材2和3未涂覆組焊劑區(qū)域擴(kuò)散焊合；第三步，排出板材1和2間、板材3和4間的氬氣，向板材2和3間充氬氣，使得板材2和3也完全貼模；第四步，保持板材2和3間氬氣壓力，使板材2與1、板材2與3、板材3與4充分?jǐn)U散焊合，降溫取件。為學(xué)生提供某飛行器舵翼的研制案例參考，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中需掌握的能力。

（三）查閱資料，調(diào)研制造工藝細(xì)節(jié)

學(xué)生根據(jù)工藝基本原理和飛機(jī)空心壁板的制造需求，查閱工藝細(xì)節(jié)，包括材料性能、模具材料及設(shè)計(jì)、模具制造、工藝參數(shù)及控制、設(shè)備構(gòu)成及控制等。學(xué)生利用先前課程經(jīng)驗(yàn)、書(shū)籍資料、網(wǎng)站資源等，自主學(xué)習(xí)三維造型軟件、有限元仿真軟件。考慮到材料參數(shù)和工藝參數(shù)較復(fù)雜，教師可初步給定范圍。

（四）課程設(shè)計(jì)，制定方案

根據(jù)調(diào)研資料和零部件制造需求，開(kāi)展原始軋板選擇、理論計(jì)算、模具設(shè)計(jì)、有限元仿真、制造方案制定等工作，組員分工，按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案。

（五）階段報(bào)告，團(tuán)隊(duì)討論

組織各小組匯報(bào)項(xiàng)目方案，開(kāi)展團(tuán)隊(duì)討論，確認(rèn)項(xiàng)目中的難點(diǎn)和卡點(diǎn)，讓學(xué)生感受哪些能力需要加強(qiáng)，如理論基礎(chǔ)、三維設(shè)計(jì)軟件、模具設(shè)計(jì)方法、有限元仿真等。教師引導(dǎo)各小組之間相互提問(wèn)、評(píng)價(jià)和提供解決問(wèn)題方法，并基于階段性討論結(jié)果，給出企業(yè)超塑成形/擴(kuò)散連接工藝制造的工藝路線(xiàn)圖和模具設(shè)計(jì)初步結(jié)果（如圖4、圖5所示）。教師根據(jù)科研經(jīng)歷，解答工藝生產(chǎn)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，如進(jìn)氣和排氣管道設(shè)計(jì)加工、模具熱成形、密封、尺寸精度、壓機(jī)噸位、模具定位、模具成本及輕量化、放件與取件、氣壓法擴(kuò)散連接細(xì)節(jié)、零件研制常見(jiàn)缺陷、防氧化、質(zhì)量檢測(cè)等，請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性討論。

（六）回顧初始問(wèn)題，優(yōu)化迭代方案，實(shí)物試制

基于討論，請(qǐng)學(xué)生回顧初始問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化、細(xì)化項(xiàng)目方案，感受從知識(shí)學(xué)習(xí)到能力提高、從理論學(xué)習(xí)到工程實(shí)踐、從思考問(wèn)題到解決問(wèn)題的微妙變化。待學(xué)生完成項(xiàng)目?jī)?yōu)化后，由教師帶領(lǐng)開(kāi)展縮比件的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，直至成功研制出零部件和完成零件質(zhì)量檢測(cè)。

（七）總結(jié)評(píng)估，發(fā)散思考

待實(shí)驗(yàn)結(jié)束，請(qǐng)學(xué)生思考圖1中其他結(jié)構(gòu)的超塑成形/擴(kuò)散連接可行性及潛在方案，鍛煉學(xué)生舉一反三的創(chuàng)新能力，并為學(xué)生展示試制的不同樣件（如圖6所示）。最后，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中的理論計(jì)算、模具設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、零件質(zhì)量及檢測(cè)等環(huán)節(jié)開(kāi)展項(xiàng)目總結(jié)，撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，完成課程考核。

通過(guò)航空航天制造特色的“產(chǎn)教融合、科教融合”項(xiàng)目式教學(xué)，能使學(xué)生參與運(yùn)用知識(shí)和技術(shù)的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的構(gòu)建和遷移，而開(kāi)放的、創(chuàng)新的、打開(kāi)思維限制的爆炸式討論可以讓學(xué)生形成知識(shí)邊界意識(shí)、積極學(xué)習(xí)理論知識(shí)，探究式、啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)方法促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自我管理、自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。通過(guò)多課程聯(lián)動(dòng)，避免課程之間知識(shí)鏈條的斷裂或重疊，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)鈑金成形內(nèi)涵、外延、先進(jìn)技術(shù)和前沿科學(xué)的認(rèn)識(shí)，緊密貼合飛行器制造工程的數(shù)字化、智能化發(fā)展方向。通過(guò)深入航空企業(yè)進(jìn)行充分、扎實(shí)的調(diào)研，在基礎(chǔ)理論和基本方法的教學(xué)中，融入豐富的鈑金成形項(xiàng)目案例，充分體現(xiàn)飛機(jī)制造工程的專(zhuān)業(yè)特色，并通過(guò)創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新思維。

四、結(jié)語(yǔ)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)內(nèi)容量大、知識(shí)面廣、教學(xué)進(jìn)度緊、學(xué)科交叉、科技含量高、技術(shù)迭代快的飛行器制造工程專(zhuān)業(yè)，探索了產(chǎn)教和科教深度融合的項(xiàng)目式教學(xué)法，總結(jié)了提出問(wèn)題、明確要求、文獻(xiàn)調(diào)研、確定方案和設(shè)計(jì)制造、階段討論和團(tuán)隊(duì)協(xié)作、回顧初始問(wèn)題和迭代優(yōu)化、總結(jié)評(píng)估的7步范式；以鈑金成形原理與工藝課程為例，采用必修基礎(chǔ)實(shí)踐項(xiàng)目和選修綜合實(shí)踐項(xiàng)目結(jié)合的方法，與課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)課程密切關(guān)聯(lián)，探索了綜合實(shí)踐項(xiàng)目中的超塑成形/擴(kuò)散連接工藝項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程。

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［責(zé)任編輯：雷 艷］