校企合作背景下《计算机辅助飞机制造》教学改革探索

叶海潮¹，孙士平¹，常方飞²  

（1南昌航空大学 航空制造工程学院，江西 南昌 330063）

(2江西科技师范大学理工学院，江西 南昌330100)

[摘  要] 计算机辅助飞机制造是一门多学科交叉的、具有鲜明工程背景的课程，也是我校飞行器制造工程专业的核心课程之一。随着信息技术的快速发展，航空制造日益走向数字化。为适应新形势下对应用型人才的需求，同时也为了进一步提升教师的专业知识水平，促进本专业特色化课程建设的可持续发展，本文就校企合作背景下的计算机辅助飞机制造者课程教学改革展开了相应探讨。通过分析该课程在专业教学中的教学现状，分别从教学方法、课程资源建设、师资建设以及实践教学等方面进行了相应改革，教学实践表明，通过将高校的理论教学与企业实践深度融合，不仅有助于改善学生的知识结构，提高综合素质，而且能够更有效地推进人才培养供给侧和企业需求侧的匹配。

[关键词] 航空制造；校企合作；教学改革

[基金项目] 2017年度南昌航空大学创新创业教育课程“计算机辅助飞机制造”培育项目（KCPY1721）

[作者简介] 叶海潮(1979-)，男，河南洛阳人，硕士，南昌航空大学航空制造工程学院讲师，主要从事CAD/CAM/CAE方面研究；孙士平（1972-），男，湖北潜江人，博士，南昌航空大学航空制造工程学院教授，主要从事航空数字化制造方面研究；常方飞（1983-），陕西商洛人，硕士，江西科技师范大学理工学院讲师，主要从事信息数字化方面的研究。

[中图法分类号] G642      [文献标识码]  A            [文章编号]      

0引言

随着信息技术的迅速发展及其与制造的融合，航空制造日益走向数字化^[1-2]。数字化已经渗透到飞机产品的整个生命周期中，出现了飞机产品数字化定义、虚拟制造、仿真等技术。随着“中国制造2025”战略的不断深入，给我国的工程教育带来了机遇，也提出了更高的要求^[3-5]。

1《计算机辅助飞机制造》课程改革目的和意义

《计算机辅助飞机制造》课程是飞行器制造工程本科专业的专业核心课程之一，也是本专业与洪都企业联合成立培养的“航空实践班”的核心课程之一。相对于传统的设计制造课程，《计算机辅助飞机制造》在内容体系的安排上，突出了以数字化设计制造为核心的先进制造系统，不仅代表着当前航空制造行业对数字化技术的实际工程需求，也代表着今后学生的培养方向，因此国内很多航空类高校都将其作为飞行器制造专业的必修课程。然而由于课程内容涉及大量与航空工程实际应用相关的专业知识，学生在缺乏航空企业实践经历的前提下，对课程内容理解和运用难度较大。同时由于航空类企业的涉密性质，虽然有毕业实习这类实践课程，也是雾里看花，学生教师很难真正参与到企业的实际生产中去，使得教师教学理论脱离实际，在教学方法和手段的制定上严重滞后甚至脱离企业的发展需求，人才培养供给侧更是和企业需求侧不甚匹配。随着国家“军民融合”大环境的推进，充分利用校企合作的背景，培养“双师”教师，转变工程教育理念，优化理论教学体系，完善实践教学体系，培养学生的工程实践能力和创新能力，有效提高教育质量，也是应用型本科院校人才培养需要不懈努力的方向。

本研究旨在以“产教融合”为指引，结合应用型本科人才培养的特点，改变现有的教育理念、优化课堂教学、培养学生的实际应用能力、探索符合我校人才培养特色、适合我校软硬件条件的《计算机辅助飞机制造》教学内容和方法，为后续精品课程的创建打下基础。

2《计算机辅助飞机制造》课程改革内容

（1）专题式教学方法的探索

《计算机辅助飞机制造》课程内容不仅涉及航空CAD/CAM/CAE等有关产品数字化工程应用方面的内容，还涉及有关数字化管理等先进制造理念的内容，整个课程内容跨度较大，几乎涉及产品整个生命周期的每个重要环节。而本课程实际理论课时的安排只有32个课时，使得教师对很多知识内容无法完全讲授，不同教师授课内容侧重点不一，学生在课程的学习中无法抓到学习重点。为了应对教学内容与课时不匹配的问题，通过删减与其他课程重叠的章节内容，以削枝强干、优化课程教学。同时，紧密联系工程实际，将本门课的讲授与航空制造企业对计算机辅助制造手段、方法的需求结合起来，并辅以相关案例，形成专题内容，深入体现“节节是专题，堂堂是讲座”教学模式。由于本课程的教学对象是大三年级学生，学生已经完成了《航空航天概论》、《飞机构造》、《飞机数字化装配技术》、《计算机辅助几何造型》等基础理论课程，也已经完成了金工实习这样的实践课程，具有了一定的航空基础知识累积，同时对一些简单的加工方法和机床设备以及数字化技术也有了初步的了解，这些为实施专题式教学创造了条件。专题按章节来提炼，通过对章节内容凝练组合形成若干专题内容，每个专题内容则安排2个课时来完成。如将产品数字化建模章节根据内容提炼为数字化样机、参数化设计和并行设计三大模块；将数字化设计部分提炼为CATIA在航空制造中的应用、虚拟现实技术、有限元分析技术、3D打印技术四大模块等。通过专题式教学有助于学生更深入地了解计算机辅助飞机制造技术在航空制造领域中的具体应用情况，提升学生学习的兴趣。

（2）特色化课程资源的建设

专业课程建设的过程，也是一系列配套教学资源的建设过程。飞机制造属于特殊的行业，学校的实训内容很难符合企业的实际。在产教融合的大背景下，利用航空企业作为教学实践基地，通过项目合作、联立航空实践班等合作形式，将实践内容、科研成果转成教学资源，完善教学课件、教学素材。同时，课题组根据理论教学计划，合理完善了上机实践内容，编订了具有航空特色的上机实践指导书，融入工程实践设计案例，使之适应计算机辅助飞机制造课程的教学需要。

另外，借助网络平台充分融合信息技术与教学资源，发挥线上教学的优越性，利用学习通和微信平台及时发布或推送数字化技术的发展现状，帮助学生了解数字化技术的前沿知识和最新成果。同时，利用学校资源建立虚拟装配仿真平台，使学生能够足不出户实现线上模拟操作，以提高学生的学习积极性，扩展学生知识面，改善学生的知识结构，提高综合素质，如图1。通过一系列课程资源建设，不仅可以改变传统填鸭式、灌输式的被动教育，使学生变被动学习为主动学习，而且可以延伸课堂教学环节，激发学生学习热情，降低学习难度。

图1 数字化装配虚拟仿真平台

(3)教师实践教学能力的构建

专业课程内容枯燥单调，要调动学生学习的积极性和增加教学的生动性，仅仅依靠教学方法的改进是无法办到的。然而，拥有丰富专业实践背景的教师进行专业课程教学时，往往能事半功倍，轻松讲授就能激发学生的学习热情。这是因为依附于实践故事的专业知识能引起学生的兴趣，也容易被理解掌握。而且教师在专业课程讲授中会不断深化对专业知识的理解，有助于提高教师的专业实践和科研能力。因此，要形成具有特色的课程，有必要利用校企合作机遇，开展本专业学科的航空企业交流、实践活动，构建教师实践发展平台，形成支撑专业教学的研究方向，通过鼓励任课教师“走出去，带回来”，深入航空企业、参与企业生产，将航空制造的实际案例引入教学，适时更新课程内容，将科研实践与教学相结合，以科研实践促教学，丰富教师专业教学实践背景，进一步增强师资队伍的理论和实践教学水平，建设成一支教学和科研实践相结合的师资队伍。据统计，在本校飞行器制造工程专业近几年的课程设计、毕业设计等综合实践环节中，60%以上的题目涉足航空数字化相关的设计、仿真及分析。图2为飞制专业近五年毕业设计航空数字化制造类题目占比，有图可以看出，该类题目呈现逐年增加且上升趋势。其中，超过50%的题目来自于指导教师的项目课题中，形成了以科研促教学的良性发展态势。

图2 近5年毕业设计数字化制造类题目占比

（4）以创新实践为导向的第二课堂的开辟

实践，是实现创新的动力和源泉。实践教学则是保证应用型高校教学质量的关键模式^[6]，也是提高学生创新动力和源泉的重要环节。由于《计算机辅助飞机制造》在课程的安排上没有单独设置实践教学环节，同时也对课程前后相关的实践活动缺乏整体规划和安排，没有形成行之有效的课程实践方案，而缺少实践环节支撑的理论教学，难以获得较好的教学效果，因此需要借助多途径的实践形式作为课堂教学的延伸、补充和发展，激发学生潜能、培养其创新能力，促进学生素质的全面优化及提高，因此第二课堂的开辟显得尤为重要。第二课堂活动，是对第一课堂学习的延伸、补充、发展，通过一定形式的第二课堂（尤其是应用实践类），将企业实践经验传递给学生，旨在激发学生潜能、发挥其特长、培养其创新能力，促进学生素质的全面优化及提高。

为了提升学生实践应用能力，本课程设置了“基础训练-实战进阶-综合练习-创新训练”逐级递进的多层次实践能力培养目标，课程实践主要分校内上机、校外实践、综合训练和学科竞赛四种形式进行，如表1。

表1 实践环节安排

CATIA实训环节设置于计算机辅助飞机制造课程之前，共安排了40个学时的软件上机训练，目的是培养学生三维零件设计、装配设计、工程图设计等基本建模能力，因此，该课程可作为计算机辅助飞机制造课程的校内基础实践环节。除必要的集中上机实训外，通过校外实践则能将学生校内所学理论与校外生产应用进行有机衔接^[7]。除了全员参加的航空企业实习外，近两年，系部与洪都工装所联合成立了航空实践班，选拔部分学生进入企业接受飞机工装数字化设计的学习、培训、项目参与等实践活动。通过校外实践，不仅有助于学生了解数字化制造在航空企业中的应用现状，而且也增强了学生的实际应用能力和企业参与感。

同时，一定的数字化综合训练有助于学生综合应用能力和创新能力的培养。目前，本校飞行器制造工程专业针对本专业学生专门配备了高性能计算中心、3D打印设备以及虚拟制造平台等先进数字化实训设施。基于这些资源，充分利用专业课程设计、毕业设计等综合实践环节，增加航空数字化制造内容，增大相关应用类课题占比，使学生在学习训练中对自身技能进行相应提升。另外，本课程课题组还通过成立三维数字化大赛指导小组等形式，鼓励学生积极参与竞技类比赛，以赛促教、以赛促学，培养学生的核心竞争力，增强学生的就业能力，提升学生的综合素质和能力。

3结语

在产教融合的机遇下，推进人才培养供给侧和企业需求侧的匹配是产教融合培养模式的基本目标，因此本研究对促进教学工作，提高教学质量具有重要作用和积极的意义。教学改革是一个动态的、长期的过程，还需要后期逐渐的更新、完善，只有在改革中不断前进，才能构建出更合理、更科学的具有典型航空特色的课程体系。

[参考文献]

[1] 齐国军.航空数字化的发展与应用探究[J].中国制造业信息化,2006(14):38-39.

[2] 何欢.“中国制造2025”下的民用航空智能工厂建设研究[J].民用飞机设计与研究,2019(03):32-36.

[3] 钱茹,张卫芬,严红霞.基于“三维数字化”技术的机械产品设计教学改革与研究[J].纳税,2018(16):244.

[4] 杜莹莹.中国制造2025背景下航空专业技术技能人才需求分析[J].成都航空职业技术学院学报,2017,33(01):4-6+24.

[5] 赛迪顾问. 后疫情时代:中国制造数字化如何发展[N]. 中国计算机报,2020-04-27(015).

[6] 张爽.转型背景下应用型高校实践教学体系构建[J].教书育人(高教论坛),2020(21):78-79.

[7] 严红,张源,徐营.大学生校外实习教学模式研究与探索[J].实验技术与管理,2020,37(07):26-30.

Teaching reform 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 330063, 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 going digital. 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 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 practical teaching. Teaching practice shows that it not only helps 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 and enterprise practice in Colleges and universities.

Key words:Aviation manufacturing;School-enterprise cooperation;teaching reform