航空类专业课程与通识课程贯通建设探索研究

摘要：以飞行器设计与工程专业为例，本文介绍了郑州航空工业管理学院航空类专业的课程体系，指出专业通识课程学习的重要性。同时，也介绍了全校航空类通识课“航空概论”的基本情况，探索研究了航空类专业课程与“航空概论”课程及航空类专业主干课程与“航空航天技术基础”课程的内在联系，提出贯通建设航空类专业课程与通识课程的若干措施。

关键词：飞行器设计与工程；专业课程；通识课程；航空概论

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）47-0144-03

一、航空类专业课程体系简介

在教育部本科专业目录中，航空航天类专业有飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器质量与可靠性、飞行器环境与生命保障工程、飞行器适航技术和航空航天工程等7个。目前，郑州航空工业管理学院开设了前3个专业，均归属于航空工程学院。以飞行器设计与工程为例，在第1学期设置了“飞行器设计与工程专业导论”课程（16学时）、第2学期设置了“航空航天技术基础”专业必修课（32学时）作为专业学习的前导课。第1—5学期，学校设置了“高等数学”、“大学物理”、“理论力学”和“材料力学”等公共基础课和学科基础课；第4—7学期则按照飞机设计的各个子学科，设置了“通用航空技术”、“空气动力学”、“飞行器总体设计”、“无人机系统导论”、“飞行器专业英语阅读”和“飞行器专业技术讲座”等专业课程。

从课程设置上可以看出，“飞行器设计与工程专业导论”和“航空航天技术基础”课程主要培养学生对专业基本情况和学科领域的整体性把握，属于专业通识性课程。而在专业课中渗透通识意识，对教师也提出了更高的要求[1，2]。经过这两门课程的前期引领和必要的数理、力学知识的学习之后，学生再按照飞机种类和飞机设计各分支学科的特点进行专业课学习。可以说，“航空航天技术基础”的各个章节基本上对应了后续专业课的主要范围，具有非常重要的地位。

在教学实践中，我们也发现，激波、升力、机翼结构、飞机稳定性和操纵性等概念尽管在“航空航天技术基础”课程中已讲授，但在相应的专业课学习中，学生仍觉吃力。调查发现，原因主要有两点：第一，专业课程数学公式较多，而数学、物理等公共基础课的学习效果一般，有畏难心理；第二，不知所学知识的应用情况，知其然而不知其所以然。针对航空类专业的课程体系，探索研究专业通识课程與后续专业课程的联系，对于增强学生学习积极性、提高人才培养质量具有重要意义。

二、“航空概论”通识类课程的建设情况

航空概论是学校面向非航空专业学生开设的一门通识课程（24学时），内容主要包括航空航天基本概念、航空发展概况及未来发展趋势、我国航空工业、空气动力学基础、飞行原理、航空发动机等[3]，考核方式为期末半开半闭考试。此外，针对国际本科学术互认课程（International Scholarly Exchange Curriculum Undergraduate，ISEC）项目的双语版航空概论（32学时），内容较普通版更为丰富，更强调课堂参与和团队协作，考核方式为平时作业、表现和期末设计报告。

航空概论被列入学校的特色课程组合中，除航空专业外，其余专业的学生均须从特色课程组合中选修一门。学校每年的本科生招生人数近7000人，日常教学任务较为饱满，考虑到学校招生专业包括财经类、管理类和艺术类等，学生数理基础参差不齐，在讲授时一般避免进行复杂公式的推导，多采用类比法和案例法讲解。

此外，学校的人才培养目标和发展定位与传统的三所航空重点高校（北京航空航天大学、西北工业大学和南京航空航天大学）以及其他高职高专类院校存在明显区别，市场上已有的航空概论教材并不能完全满足我们的教学需求。经过多年的建设，学校主编并出版了《航空概论》教材，并将“航空概论”课作为学校慕课平台课程体系的第一批建设项目立项，通过网上课堂与实际课堂相结合的形式，探索“翻转课堂”教学理念在航空类通识课程中的应用效果。现在，此项工作正在稳步开展中。

三、航空类专业课程与“航空概论”课程贯通建设

为了尽可能利用现有资源，我们对航空类专业课程和“航空概论”课程进行了统筹处理，并尝试进行贯通建设，主要包括如下措施。

1.教具的开发和使用。“飞行器设计与工程专业导论”开设于第1学期，是飞行器设计与工程专业学生的一门必修课，其中理论课为8个学时，主要介绍专业课程特点、发展现况和就业方向；实践课为8个学时，要求学生以小组形式设计制作飞机模型，主要培养学生对飞机的认识以及团队协作能力。“专业综合性设计与制作”开设于第7学期，为专业必修实践类课程，为期两周，要求学生按照总体设计指标完成飞机的总体概念设计，制作出模型。

这两门课程具有较强的实践性，首尾对应，从中可以看到学生在不同阶段对飞机的理解程度。学生提交的实践作业中，不仅包括典型的现代民用喷气客机和战斗机，还有螺旋桨飞机、双翼飞机、高超声速飞行器等。为了突出概念，激发学生的学习兴趣，我们将部分优秀作品作为教具，在讲授“空气动力学”、“飞行力学”和“航空概论”等课时进行展示。如此，后掠翼、上反角、滚转运动、翼身融合体等概念被具体化，降低了学生的学习难度。

真实飞机是学校作为航空院校的特色景观，也是进行“航空概论”课教学的重要参考对象。学校现有歼7、歼8、强5、初教6等4架退役飞机，尽管已拆除了内部有关部件，但进气道、机翼、机身和起落架等主要部件外形完好，空速管、翼刀和油箱盖口等细节清晰可辨。真实飞机的特点在于，学生可随时观看，并近距离接触，这为讲解“航空概论”的知识点提供了极大便利。例如，讲解到伯努利定律和静压、总压的概念时，我们会针对空速管这一具体应用案例展开讨论，要求学生在课后选取其中一架飞机作为研究对象，解释空速管的原理、在飞机上的位置等。再如，讲解飞机的稳定性时，我们会给出腹鳍的概念，并引导学生在课余结合真实飞机的外形查找资料，在下一次上课时展开讨论。这不仅可以提高学生的学习兴趣，还能培养他们在实践中分析问题的能力。

除实物模型外，专业课程还设置了若干实验环节，如飞行力学中的飞机飞行性能仿真演示实验、空气动力学中的乒乓球吹风实验和流线型物体压差阻力实验等。限于实验室和师资条件，目前只针对专业学生开放，待条件成熟时，借鉴其他学校经验[4]，也可考虑选取其中的典型实验，供选修“航空概论”课程的学生操作。

2.竞赛和课余活动牵引。“管工结合”是学校确定的人才培养特色[5]，为此，航空工程学院与学校其他单位一起，举办了大学生航空创意DIY大赛、未来飞行器设计大赛等航空相关竞赛。航空创意DIY大赛以科普为主，包括手掷轻木模型、发射水火箭、操作电脑模拟器和观赏航空海报展等内容，激发了广大学生尤其是非航空专业学生参与航空活动、感受航空文化的兴趣，增强了“航空概论”课程的实用性和指导作用。未来飞行器设计大赛兼顾了科普创意性和航空专业性，比赛评审时邀请了专业课教师，针对学生作品进行现场点评，既展示了“航空概论”通识课的知识点，又在具体细节上有所拔高，增强了学生学习的动力和兴趣，满足了不同层次学生探索飞机设计的需求。

四、航空类专业主干课程与“航空航天技术基础”课程贯通建设

这里的专业主干课程是指在第5至第7学期开设的专业必修课。以飞行器设计与工程专业为例，主要包括“飞行器总体设计”、“空气动力学”、“飞行器结构力学”等。“航空航天技术基础”虽属于必修课，具有一定的引领作用，但对专业学生而言，仍可归为通识性质。在此意义上，我们将其视为专业版的“航空概论”[6]，并采用了如下措施，试图贯通建设航空类专业主干课程与“航空航天技术基础”课程。

1.课堂上的专题探索式讨论。飞机设计是一项复杂的系统工程，某个部件的设计可能关系到气动、结构、重量和性能等诸多学科。尽管学生在第2学期已经系统地学习了“航空航天技术基础”，但知识储备并不多，等到第5学期及以后，他们已经掌握了机械类和力学类学科基础课的相关知识，有能力针对具体问题展开较为系统的思考[7]。以“飞行器总体设计”课程为例，该课程为飞行器设计与工程专业的核心课程，特点是覆盖面广，思维发散，很多问题没有唯一解[8]，适合开展专题式讨论教学[9]。

例如，以飞机上的横向操纵部件——副翼为对象，可要求学生以其为专题，参考《航空航天技术概论》、《飞机总体设计》教材及其他资料，制作PPT，并在课堂上给出5分钟的介绍，之后展开10分钟左右的讨论。而学生则列出了副翼沿机翼展向的位置和面积、制造材料、操纵效率、与翼身融合飞机升降副翼的区别及副翼反效等，还结合了图片和数据进行展示，现场反应较为强烈。在介绍课本经典知识之外，可针对后缘襟翼、三发布局、边界层抽吸等问题进行展示和讨论，充分调动学生学习的主动性和积极性。

2.课程设计和模型制作的应用验证。以飞行器设计与工程专业为例，该专业的设置目的是培养面向工程一线的航空工程师，其。培养方案特别强调实习和课程设计等实践环节的重要性。在毕业要求的180个学分中，实践类占到了36个。除专业实习和毕业实习外，典型的实践类课程或实习有“航空模型设计制作实践”、“飞行器总体设计课程设计”、“飞机维修实习”等。这些课程或实习的时间均为两周，一般的流程是召开动员大会，布置设计任务，划分小组，明确考勤和考核方式，要求学生在规定的时间内提交设计报告，并视情况制作实物。

以航空模型设计制作实践为例，该课程提供了原材料和激光雕刻机、小型制作工具、舵机和控制系统，要求学生自行设计航空模型主体，并与舵机和控制系统相结合，在学校操场上空遥控飞行，完成典型的直线加速（减速）、俯仰、偏航和滚转运动，同时保证起飞和降落过程的安全及整个飞行过程中的动作流畅性。学生答辩时，不仅须给出航模的尺寸和重量信息，还须说明布局和外形的設计依据，尤其是舵面位置和面积以及与实际飞行中稳定性、操纵性的联系。设计依据一般来自教材，但书本上只是给出了定性规律和一般性公式，若要说明清楚，必须进行计算分析。这就从侧面提供了通过实践来校核验证理论模型正确性的方法，不仅复习了前期理论课程的知识点，也增强了学生学习飞机设计的自信心。

3.衍生课程建设探索。课程设置应服务于人才培养方案，而人才培养方案应随社会经济发展和技术发展进行调整。因此，有必要对课程进行更新和调整，且须适度地考虑到已有师资人员结构，尽量做到教学相长、教学与科研共同发展。近年来，随着郑州航空港综合实验区和郑州通用航空试验区的发展，以及民用无人机市场的快速发展，我们对“航空航天技术基础”课程的部分章节，进行了扩充和发展，设置了反映新形势的课程，如“通用航空技术”、“无人机系统导论”和“组合导航概论”等。这些课程的针对性更强，素材更多，当教师完成课件制作后，其收集的资料又为“航空航天技术基础”课程提供了丰富的营养，由此形成母体课程和衍生课程相辅相成的良性循环。

五、结论和展望

本文以飞行器设计与工程专业为例，分析了航空类专业课程与通识课程的内在联系，对两者的贯通建设进行了探索研究，提出了若干实践措施。目前，它在专业课和通识课的教学中实施，已取得良好效果。在航空航天大学科的背景下，不同专业的专业课程之间存在联系和区别，若能以课程组和知识模块的形式进行统筹，则可在师资和实验室条件有限的情况下，尽可能地提高资源利用效率。此项工作正在开展中。

参考文献：

[1]杨凡，李蓓.浅谈通识意识在高等教育中的积极意义[J].高等理科教育，2010，（6）：55-56.

[2]甘雪，胡志刚，邹琼，等.通识教育的实证研究[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：10-14.

[3]马高山，马震宇.航空概论[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[4]李红军.“航空概论”课程教学方法改革与实践[J].西安航空技术高等专科学校学报，2008，26（3）：74-76.

[5]颜敏，周会娟，马少兵.“管工结合”型普通高校卓越计划培养方案分类建设探索[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2013，32（5）：166-170.

[6]贾玉红.航空航天技术概论[M].第3版.北京航空航天大学出版社，2013.

[7]王晓璐，代君，刘战合，等.引导式教学方法在“空气动力学”课程上的应用[J].教育教学论坛，2016，（23）：170-171.

[8]顾诵芬.飞机总体设计[M].北京航空航天大学出版社，2001.

[9]杨华保，王和平.“飞行器总体设计”精品课程教学改革探索[J].高等工程教育研究，2007，（1）：131-132.