新工科背景下飛機空調與機艙設備課程教學改革研究

牟清源 錢若力

（中國民航大學航空工程學院 天津 300300）

引言

在現階段新工科宏觀背景下，工科專業課程更為強調教學內容的實用性、交叉性以及綜合性，更加注重新技術與課程教學內容的結合，并旨在培養工程實踐能力強的專業技術人才。飛機空調與機艙設備課程歸屬于我校飛行器制造工程專業飛機系統類專業課程，本課程所涵蓋的飛機空調系統對于提升民用飛機舒適性與上座率具有重要的作用，氧氣系統、防冰排雨系統以及防/滅火系統則能夠有效地保障飛機及機上人員安全[1]。通過本課程內容的學習能夠熟悉現代民用飛機空調等系統的基本工作原理及主要附件，在將來具體工程實踐中能夠識別相關系統常見故障問題及其處理措施，為學生畢業后從事民用飛機空調等系統維護工作提供重要的理論基礎。

為了有效地實現新工科教學模式改革，近年來很多研究人員針對高校專業課程開展了一系列研究工作，研究表明采用如多學科交叉、基于具體案例的探究式教學、面向學科前沿的引導式教學以及鼓勵學生參與課題等方法，對新工科教學所注重的培養學生解決復雜工程問題能力的目標具有顯著效果及重要意義[2]。此外，根據航空工程專業課程教學對于領域內專業人才培養的需求，同時結合飛行器制造工程專業對接的航空維修崗位行業標準，相關研究人員從工程實踐及線上教學角度出發，探究了有利于學生解決實際工程問題的工程教育模式，為培養具有自主創新能力的工程應用型人才提供了新的思路。

一、飛機空調與機艙設備課程教學模式改革的意義

2020年3月，我國民用航空局考試平臺公布了AC-66-FS-001 R4航空器維修人員執照申請指南征求意見稿，也是對CCAR-66R3《民用航空器執照管理規則》的最新版咨詢通告意見稿，對民用飛機系統維護及航空專業英語等方面提出了新的要求。然而，隨著現階段新型民用飛機空調系統及機艙設備先進技術的不斷推廣應用，許多現有陳舊的課程知識點不能夠完全符合目前實際飛機系統技術的應用情況，迫切需要針對本課程已有教學內容開展知識點的補充與更新。

在教學內容方面，如新增A350、A380、B777和B787等機型相關系統的工作原理，以及實際工程實踐中遇到的典型故障問題和解決方案，從而使本課程教學內容緊密貼合現階段民航飛機系統層面技術發展。同時，針對優化后課程教學資源深入探討與之相匹配的新型教學模式合理實施線下或線上教學，鍛煉學生解決飛機系統實際工程問題時的自主創新能力，從而為學生在畢業后從事飛機空調與機艙設備相關系統維修工作提供重要的理論基礎。

二、飛機空調與機艙設備課程新工科教學改革方法探究

基于我校飛行器制造工程專業本科生培養方案的具體要求，本課程在教學內容上除了側重于現代民用飛機空調系統、氣源系統、防冰排雨系統、氧氣系統以及防火系統等基本原理、主要附件以外，還涉及到相關系統常見故障問題的排除方法，在知識框架上始終面向飛機系統維修工程實踐。為了更好地滿足現代民航領域飛機系統維修人才的培養需求，很有必要結合新工科工程類專業要求探討本課程的教學改革方法。

（一）依托新機型、新技術的課程教學內容更新

考慮目前本專業飛機空調與機艙設備課程部分章節知識點已不能符合現階段相關技術的實際應用情況，如現代民航飛機主要采用電子式座艙壓力控制系統，不再有氣動膜盒式座艙壓力控制系統，相應的課程知識框架應予以調整和更新。另外，新機型一直不斷投入應用，其飛機系統方面采用的先進技術與傳統機型相差較大，如A380、B777飛機采用四輪升壓式高壓除水制冷系統而不是很多飛機上采用的三輪式，B787飛機采用獨立的電動壓氣機提供氣源而不是發動機引氣系統等，這些先進技術的應用與學生畢業后從事的飛機空調系統維護工作密切相關，以此為基礎完成本課程教學內容的梳理與更新非常關鍵。

除了理論教學內容的更新完善，在工程實踐方面，考慮目前民航領域飛機系統維護工程對于專業人才技術能力的實際需求，可將具體機型飛機空調與機艙設備相關的系統整體構成、詳細工作原理和維護工作流程通過維護過程實地照片、錄制視頻等途徑進行展現，并與理論教學的相關知識模塊相互映射。工程實踐與理論知識的融合，可以輔助學生在充分學習新機型、新技術的同時，深化對其在工程實踐中實際應用的認識和理解，在很大程度上激發了學生的主動學習興趣，提高了課程教學效果。

（二）課程相關典型虛擬仿真教學資源建設

鑒于本課程涉及到較多飛機空調與機艙設備方面工作原理的講述，對于部分系統附件僅從實物外形無法體現相應知識內容，而新工科教育也鼓勵采用新技術來更好地支撐課程教學，因此，可利用虛擬仿真手段豐富本課程教學資源。針對不同機型空調系統與機艙設備可開展典型附件的模型建立與工作過程虛擬仿真，這種方法對于民用飛機系統的復雜性、多樣性特點尤為適用，能夠清晰明確地幫助學生掌握關鍵機型系統與附件的理論知識點，為課堂教學和學生自學提供了全新的視角。

此外，可通過設計課程內虛擬仿真實驗或相關系統課程設計的形式，讓學生靈活地利用虛擬仿真軟件針對部分章節知識模塊如飛機座艙環境控制參數分布、關鍵參數變化影響等進行深入研究，著重培養學生對于工程問題的科學研究能力，拓展其分析問題的系統性思維。

（三）面向航空專業英語的雙語課程體系搭建

依據CCAR-66R3中專門針對航空專業英語的最新要求，應能夠以飛機維護的實際工作情景以及航空維修相關主題情景為基礎，熟練掌握常用專業英語對話以及閱讀飛機維修相關技術文件等，可見在高校專業課程體系中應更加側重航空專業英語相關內容。飛機空調與機艙設備課程組編寫了針對本課程教學情況的英文講義，講義內容緊密結合了現階段先進民航飛機空調與機艙設備相關的維護技術資料，其內容輻射機務維修人員實際工作中直接應用的機型技術手冊、文件及報告等，注重課程講義章節內容的時效性，配合實施雙語教學，使學生更為直觀地接觸本課程飛機分系統涉及的常用英文詞匯。

將飛機空調與機艙設備維護對應的英文情景搬入課堂教學，使學生在將來工作中遇到與本課程內容相關聯的類似情景時能夠迅速理解，對英文術語的掌握也使其對英文技術文檔的信息獲取更加容易，顯著提升了學生對于所學專業知識的工程應用能力。

（四）新工科民用飛機空調與機艙設備課程教學模式設計

現代民航飛機系統維護對工程技術人才的需求，決定了應設計新工科背景下更貼近工程實踐的新型教學模式。可針對新型飛機空調與機艙設備相關的實際系統維護流程、常見故障問題與排故方法以及典型工程技術案例等，將教學班以3-4人/組進行劃分，各組選取預設工程問題，借助于對應機型維護技術手冊和本課程新編英文講義，開展教師線上指導或學生線下自主學習，充分調動學生獨立探索學習的積極性。每組以學習報告和課堂匯報形式完成系統模塊學習，鍛煉學生分析與解決飛機空調與機艙設備方面實際工程問題的能力，從而更好地滿足新工科工程專業人才培養的要求。

三、結束語

本文針對我校飛行器制造工程專業飛機空調與機艙設備課程新工科背景下的教學模式進行了研究，將新工科工程專業人才培養思路與現階段民航飛機系統維護最新要求相結合，對本課程從教學內容更新、雙語教學環境植入以及新工科教學模式設計三個層面出發，開展了教學改革方法研究。通過將民航飛機空調與機艙設備相關實際工程問題引入課堂，新型教學模式的應用能夠顯著地提升課程教學效果，增強了課堂教學與學生畢業后從事飛機系統維護工作的聯系，可為培養具有較強英文溝通能力、系統思維能力與工程實踐能力的新工科機務工程人才提供參考。