航空材料類課程的教學內容整合及教學方法探討

[摘 要]“航空材料”已經作為一門課程走進了高等院校的教學大綱，針對這一門較新興課程，其教學內容和教學方法均有待于完善。本文就“航空材料”類課程的教學內容整合和教學方法進行了探討，并提出了一些改革意見。

[關鍵詞]航空材料 教學內容 整合 教學方法

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）04-0059-02

隨著我國航空事業的飛速發展，航空企業的再次崛起以及大飛機、大型運輸機和第四代戰機項目的啟動，航空類專業人才的需求量將越來越大，致使許多高等院校相繼開設了飛行器設計、航空制造和航空維修等航空特色類專業。航空工業的發展離不開航空材料的進步，航空類專業的從業人員必須對航空材料有所了解和掌握，所以航空材料類課程也就作為一門重要的專業基礎課而被寫入教學大綱。目前，各種版本的航空材料類教材結合自身在航空航天學科的定位、院校自身背景及學生就業前景，在知識結構和教學內容上側重各有不同，但存在一個共性，即沒有擺脫機械類工程材料課程的痕跡。此外，航空材料是一門新興課程，建設時間較短，教學方法積累的經驗較少。所以，進行航空材料類課程的教學內容整合和教學方法探討是非常有必要的。

一、課程教學內容的整合

航空材料類課程的主要任務應該是使學生獲得有關現代航空工業中使用材料的一般知識和新材料的發展趨勢，了解航空材料的成分、組織和成型工藝之間的關系，掌握常用航空材料的牌號、特點和用途，從而為以后在航空器的設計、制造和維修過程中能正確選擇和使用航空材料。所以，航空材料類課程的教學內容應該始終圍繞航空工業中所使用到的材料，包括其冶煉、成型、組織結構和性能特點等內容。

目前，圖書市場上，出現了較多的航空材料類教材，如哈爾濱工程大學出版的《航空材料學》，西北大學出版社的《航空材料及應用》，北京航空航天大學出版社的《航空工程材料與成形工藝基礎》，國防工業出版社的《航空材料及熱處理》和《航空工程材料》等，但這些教材的內容主要講述的是金屬材料、材料力學性能、鋼的熱處理和材料成型等傳承材料科學基礎及熱處理的知識，機械類工程材料教材的痕跡非常濃，而真正涉及的航空材料少而陳舊。以南昌航空大學為例，航空制造和航空維修等航空特色專業在大二下學期就學習了金屬工藝學，大三上學期還要學習熱加工工藝基礎和金屬材料及熱處理等課程，對材料科學基礎及熱處理等材料類基礎知識已經有較系統學習。如還使用現有教材進行航空材料課程的授課，就會造成課程內容的嚴重重復；對于飛行器設計專業的學生來講，他們沒有系統學習材料類知識，而直接用現有教材，學生難免將其看成“天書”，對書存在大量的材料學概念和術語難于理解。所以航空材料類課程的教材內容需要進行整合，舍去材料科學基礎的相關內容，舍去大量的理論和基本概念，重點講述航空工業中所涉及的鋁、鎂、鈦等輕金屬和超高強度鋼、發動機用的高溫金屬結構材料、先進航空用復合材料及航空用功能材料等，并將航空材料的最新科研成果帶入課堂，讓學生能夠接觸到航空材料研究的最前端。航空材料課程的主要內容可以整合為以下幾個方面：

（一） 緒論部分講述航空與材料的關系

2006年10月19日，中央軍委曹剛川副主席在視察一航材料院時強調 “一代材料，一代裝備”，闡明了材料在飛機研制中的重要地位。一百多年來，飛機從一開始的“木、布結構”到現在的“復合材料、鋁、鈦、鋼結構”，足以說明材料與飛機一直在相互推動下不斷發展的。在現代材料科學與技術的發展歷程中，航空材料一直扮演著先導和基礎作用。

（二） 鋁、鎂、鈦等輕金屬和超高強度鋼

鋁合金因其技術成熟、成本低、使用經驗豐富等優勢，在相當長的時期內，仍將是亞音速飛機和低超音速飛機的主要結構用材之一；鎂合金在現有的直升機中的應用還一直存在；鈦合金在飛機結構用材中所占的重要地位已確定無疑，但是鈦合金較貴的價格和較差的工藝性，是影響使用的很大因素；超高強度鋼在今后仍然還會是起落架、主要接頭、隔框等一些主要承力構件的備選材料。所以了解和掌握這些材料的冶煉、成型、組織結構和性能特點及在航空中的應用等是非常有必要的。

（三） 發動機用的高溫結構材料

高溫結構材料仍屬于發動機的核心技術，如軍用發動機中的高溫鈦合金（壓氣機盤和葉片）、高溫合金板材（燃燒室）和粉末冶金材料和單晶葉片材料（渦輪）等，民用發動機中使用的單晶葉片材料和粉末高溫合金渦輪盤材料。隨著推重比的不斷增加，陶瓷材料、碳/碳復合材料等也將進入發動機材料的備選行列。

（四） 先進航空用復合材料

由于先進復合材料具有比鋼、鋁、鈦高得多的比強度、比模量和耐疲勞等優點，在未來高性能的飛機結構材料中，先進復合材料將會占據越來越重要的地位，甚至完全有可能出現全復合材料結構的飛機。

（五） 航空用功能材料

航空用功能材料能極大地提升飛行器的性能，如隱身材料可大大提高戰斗機的作戰能力，形狀記憶合金能大大提高飛機的巡航距離和降低噪音等。所以了解和掌握一些功能材料的基本工作原理也是非常有必要的。

三、教學方法探討

教學方法是教學過程中教師與學生為實現教學目的和教學任務要求，在教學活動中所采取的行為方式的總稱。它包括教師教的方法和學生學的方法兩個方面，只有兩者有機結合，才能獲得良好的教學效果，實現教學目的和教學任務要求。

航空材料課程所涉及的內容廣、學時短，且為一門較為新興的課程，建設時間較短，教學方法積累的經驗較少。因此，有必要對其教學方法進行探討和整理，以提高教學效果和教學質量。筆者經過多年在教學活動中的實踐和探討，總結出如下教學經驗：

（一） 利用多媒體課件進行教學

航空材料課程中涉及內容多而學時少，僅靠粉筆加黑板的進度會使課堂過于忙亂，難以完成教學任務，且沒有更多的時間讓學生對課程知識進行消化吸收，致使學習效果欠佳。通過多媒體教學，加入圖片、動畫和字體變化來突出重點，如用圖片展示材料在飛機上的應用區域，把航空材料的制造過程做成動畫等等，可將抽象的知識直觀化、形象化；并且多媒體教學還可增大信息量，有效擴展課時容量，將一些課本上沒有提及的學科前沿知識帶入課堂，提高教學效率，拓展學生視野。

（二） 將自己的生產實踐帶入課堂

由于筆者在航空企業工作一年，并且在中航工業江西洪都掛職鍛煉半年，對航空企業的生產流程和生產工藝較為熟悉，在授課過程中穿插地講述一些工廠里的生產實踐和有意思的事情，不僅能夠活躍課堂氣氛、激發學生學習興趣，還能讓學生對工廠生產有個前期認識，為以后工作積累經驗，認識到學有所用的道理，學生非常受用。所以，將授課老師的生產實踐帶入課堂，有利于加深鞏固教學內容，使學生感受學習的喜悅，寓學于樂。

（三） 充分利用網絡資源引導學生查找學術資料

航空材料知識僅來源于教師和書本上的資源必定是不夠的，可以通過布置課后作業的方式，引導學生在課外通過網絡資源積極查找資料，針對某一問題，大量查閱資料，進行整理形成綜述性報告，并安排一定的時間讓大家彼此交流，相互提高。這種方法能開闊學生視野，增加學生研究和探索科學的興趣，使其主動探索學科領域的新知識和新觀點，跟蹤航空材料的最新研究成果和科研的最前端。

（四） 改革考核方式和考核內容

對于專業課程的考核，單憑期末一張試卷來評定學生對該課程的掌握程度顯然不科學，結合航空材料這門課程的特點，可實行平時考核與期末考試相結合的方式。平時通過課后作業的考察，提高學生的自主學習能力和開闊學生視野，期末考試采取開卷考試，通過主觀題考查學生對所學知識的理解，而不是考察概念，如名詞解釋類的題型就沒必要考，而應多考一些諸如“以某型號的飛機為例，簡述鋁、鎂、鈦在該型號飛機上的使用量及其使用位置”和“你認為航空材料中的鋁合金未來的發展趨勢如何”等題型，這樣才能更好地檢驗學生對航空材料這門課程掌握的情況。

四、結束語

通過航空材料類課程內容的整合，可更系統地向學生傳授航空材料的基本知識和未來的發展方向，讓學生了解和掌握航空材料的牌號、特點和用途，從而為以后在航空器的設計、制造和維修過程中能正確選擇和使用航空材料。

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[責任編輯：雷 艷]