將航空三維建模引入課堂的教學改革研究

孫斌 張鐵純

【摘要】結合我校飛行器制造工程整體專業建設目標，從學生、本專業課程以及教師課堂教學方法等角度出發進行研究。考慮以現代民航最為常見的機型，如A320和B737NG飛機等為主要對象實現相關機構的CATIA三維建模，在已有的課程基礎上，對構建更貼近工程實踐的課程教學文件體系和實現專業課程教學改革進行研究。

【關鍵詞】三維建模 CATIA 專業課程

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）03-0230-02

一、前言

根據“大工程觀”的培養理念，鼓勵課堂教學與工程實踐相結合，課堂教學效果的好壞將直接影響學生的學習效率和主動性。隨著我國現代民航技術的發展，在學校課程教學上也涉及到很多知識點的更新，據此，探討將航空三維模型引入課堂教學，使理論講授更貼近工程實踐對飛行器制造工程專業改革也就具有一定的指導意義。

二、引入航空三維建模的必要性分析

根據目前我院飛行器制造專業的相關專業課程，結合本專業總體建設目標，通過創新教學模式和教學手段的綜合應用，重點強調學生工程實踐能力和自主創新能力的培養，從而使學生在畢業后能夠勝任民用航空器維修、制造等相關工程技術工作。將三維建模技術引入課堂，通過對飛機具體結構與系統的基本數字模型的建立和工作原理的仿真，匹配專業課程教學內容，借助計算機交互用戶界面以及動畫的形式，使學生對相關課程知識點的學習和理解更加直觀和透徹。

A320和B737NG飛機屬于我國目前民航最主流的機型，代表著航空業的先進技術，從課程的角度也比較具有代表性。通過對相應飛機維修手冊及設計資料的查詢，為在CATIA中實現基本數字模型建立提供了基礎數據方面的支撐。與民航實際機型的結合，也使得課程教學變得更加具有針對性及實際指導意義。

三、課程教學改革的實施方法研究

飛行器制造工程專業的相關專業課程所涉及到的知識面較廣，且課程專業性、綜合性較強，使得學生在學習過程中對于真正核心的專業理論理解的不夠深刻，進而影響到后續專業課程的學習。為了調動學生在課程學習方面的主動性，使專業理論知識的學習和民航維修實踐更好地相互結合，因此，在將三維飛機結構與系統模型引入課堂教學的基礎上，需要認真探索和研究優化教學模式和提高課堂教學效果的方法。

1.結合專業特色，制定教學目標

飛行器制造工程專業是我校最具民航特色的專業之一，具備深厚的專業理論基礎。在原有課程資源的基礎上，結合我校特色專業的辦學理念，將三維飛機結構與系統數字模型引入課堂教學，通過創新教學模式和手段的綜合應用，進一步夯實學生的專業理論基礎。在課程知識點的方面，使之前一些難懂的知識點通過三維模型的應用舉例變得更為生動和直觀，從而達到深化學生對課程知識點理解的目的。

另一方面，可以通過組建興趣小組的方式，讓學生參與到飛機三維數字模型的建立中來，以三維建模軟件CATIA作為基礎平臺，參照飛機維修和設計相關手冊，使學生在自己動手進行模型建立的過程中更進一步的認識飛機結構與系統的內部組成，包括零部件的匹配以及系統驅動原理的實現在內，進而使學生對將來工作所涉及的一些領域有初步的了解，對學生的專業學習以及畢業后的工作具備一定的實踐指導性。

2.形成課程體系，優化教學資源

結合已有的課程教學體系，在此基礎上，可以借鑒國內外一些相關課程先進的教學方法，對已有的專業課程知識體系進行重新梳理。以飛機三維模型的引入為基礎，在有些知識點的講解學時方面進行劃分，對相關課程知識點以及應采用的教學方式進行深入的分析與討論，制定教學及實驗大綱，形成系統化、綜合化的專業課程體系。

在原有課程教學資源的基礎上，除了A320和B737NG飛機以外，也可適當引入目前最新機型如A350、A380及B787飛機等，結合國際民航前沿機型，對其結構與系統工作原理進行三維仿真與動畫模擬，對專業課程教學資源庫進行更新，保證專業課程學習能夠與世界民航先進領域接軌，也為建立符合本專業教學計劃要求的課程框架打下了良好的基礎。同時，結合最新教學資源的引入，對相應課程的教學資源庫進行整體的優化，針對每一個機型可單獨建立數據庫，最終形成系統完整的CBT教學資源平臺，為本專業相關課程教學提供有力的教學資源支撐。

3.采用課程設計，調動學生主動性

為了使學生能夠真正參與到對專業課程的學習中來，可采取結合課程設計的方式，如在課堂上某一知識模塊的講解時，對學生以班級為對象分為若干組，對應與課程設計相關的若干個題目來進行三維數字模型的概念性設計，隨堂對學生進行指導，并使學生利用課下時間來完成對應題目的課程設計要求。課程結束時，學生以小組為單位分別匯報各自的工作內容，總結自己在課程設計過程中的收獲，展示小組的模型設計成果，并以書面的方式提交課程設計報告。

4.實行項目引導教學，鼓勵自主創新

在課程教學的基礎上，借助于航空三維模型的引入，結合本專業教學資源庫的建立，依據本專業教師相關教學及科研項目，以項目為主體來指導教學。學生以興趣小組的形式參與到項目中來，組織學生進行項目設計與開發，如進行新機型三維模型教學資源數據庫的建立，抑或是來自企業的一些航空維修相關課題項目，進一步形成一個穩定的教學研究梯隊。在教師指導學生時，可多結合企業方面，使學生熟悉從項目題目設計，項目研究實施，項目開發與優化，到項目結題的整個流程，可很大程度上提高學生的實踐能力，使其認識到所學理論知識的實用性，也對教師提升自我教學及科研水平具有很大幫助。

在學生參與飛機三維建模相關項目設計的同時，根據近年來筆者在航空企業及相關高校調研的結果，學生的自主創新能力越來越受到重視。因此，應鼓勵學生在實踐性很強的項目設計中，如采用三維模型模擬仿真飛機局部維修過程等，在相關維修方案的設定方面，充分發揮個人的創新能力，敢于打破常規去思考問題，在掌握專業課理論知識的同時，獨立地去閱讀相關書籍及參考資料，拓寬專業知識面，從而達到對學生綜合能力進行全面培養的最終目的。

參考文獻：

[1]任仁良，張鐵純.渦輪發動機飛機結構與系統.北京：兵器工業出版社，2006.

[2]馮銳，劉麗麗.整體論視域下的教學設計探討[J].開放教育研究，2009（4）：69-73.

[3]張鐵純.三維仿真動畫的開發技巧.中國民航學院學報，2002（8）：第20卷第4期.