新工科背景下飛行器制造工程卓越工程師班培養(yǎng)模式探索

鮑益東 金霞 張恒

摘? 要：新工科建設(shè)背景下，南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院對飛行器制造工程專業(yè)卓越工程師班的培養(yǎng)模式進行探索和實踐，將思想政治教育全方位貫穿、深層次融入航空航天新工科專業(yè)教育，基于馬克思主義理論聯(lián)系新時代實干精神樹立學(xué)生的航空報國信念；以產(chǎn)業(yè)需求為基本導(dǎo)向，針對航空制造需求夯實學(xué)術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)知識；多學(xué)科交叉融合，面向現(xiàn)代航空制造模式為學(xué)生設(shè)計柔性化專業(yè)培養(yǎng)方案；校企合作、多方協(xié)同培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。通過上述措施，取得良好的教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞：飛行器制造工程；新工科建設(shè)；卓越計劃；培養(yǎng)模式；思想政治教育

Abstract： Under the background of new engineering construction， College of Mechaical and Electrical Engineering of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics explored and practiced the training mode of excellent engineer class for aircraft manufacturing Engineering specialty. The ideological and political education is integrated into the new engineering education of aeronautics and astronautics. Students' faith in aviation to serve the country will be established based on Marxist theory related with the spirit of practical work in the new era. Students will take industrial demand as basic guidance to consolidate the basic academic and professional knowledge for aviation manufacturing needs. The college will design flexible professional training programs for students oriented to modern aviation manufacturing mode through interdisciplinary integration.And the college will cultivate students' comprehensive practical ability through university-enterprise cooperation and multi-party cooperation. Good results have been achieved through the above measures.

Keywords： aircraft manufacturing engineering; new engineering construction; excellence program; cultivation mode; the ideological and political education

為促進高等教育面向國家和行業(yè)需求培養(yǎng)人才，提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，為未來工程領(lǐng)域培養(yǎng)優(yōu)秀的工程師后備軍，教育部于2010年實施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[1-4]。針對該計劃，南京航空航天大學(xué)（以下簡稱“南航”）于2013年起組建卓越學(xué)院，并開展了大量創(chuàng)新培養(yǎng)模式探索和改革，校內(nèi)航空學(xué)院、能源與動力學(xué)院及機電學(xué)院成立飛行器設(shè)計工程卓越工程師班、飛行器動力工程卓越工程師班及飛行器制造工程卓越工程師班。飛行器制造工程卓越工程師班的目標是培養(yǎng)造就一大批在航空工程領(lǐng)域，能夠靈活運用專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，具有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題的能力、解決工程實際問題的能力、良好的溝通能力及團隊合作能力，創(chuàng)新能力強，適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量飛行器制造工程方面的高級工程技術(shù)人才。

由于航空航天產(chǎn)品具有科技含量高、體系復(fù)雜、功能繁多和性能要求嚴格的特性，其制造自然而然成為一個包羅萬象的復(fù)雜系統(tǒng)工程，隨著“中國制造2025”將航空航天裝備列入十大重點領(lǐng)域[5-6]及工業(yè)4.0概念的普及，航空航天制造業(yè)朝著智能化、高端化、綜合化方向發(fā)展，而現(xiàn)有教學(xué)過程中存在的內(nèi)容老化、學(xué)科交叉與融合不夠深入等問題則愈加突出。此外，傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在重理論、輕實踐，重知識和輕能力的現(xiàn)象，使培養(yǎng)出的大多數(shù)學(xué)生缺乏創(chuàng)造性分析問題和解決問題的能力，越來越顯現(xiàn)出其弊端[7-8]。本文在新工科背景下[9-11]，立足高素質(zhì)工程人才的培養(yǎng)目標，結(jié)合航空領(lǐng)域現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，全方位貫穿思想政治教育、緊抓專業(yè)基礎(chǔ)知識、融合多學(xué)科知識以及開展多方協(xié)同進行教學(xué)改革探索。

一? 融合航空報國信念的課程思政體系

南航是一所具有航空航天民航特色的工信部高校，始終秉承“航空報國”“獻身國防”的優(yōu)良傳統(tǒng)。首先，根據(jù)南航的人才培養(yǎng)特點，構(gòu)建出新的教育理論體系、實踐教育體系，與思想政治教育有機融合。鼓勵學(xué)生積極參與院校兩級青馬工程培訓(xùn)班，向黨組織靠攏，認真學(xué)習(xí)馬克思主義理論知識，并且與學(xué)院學(xué)工緊密配合，要求卓越工程師班級學(xué)生參與以“紅色基因與藍色夢想”為核心、主題鮮明的社會實踐活動，堅定理想信念，樹立正確的價值觀，樹立航空報國的理想信念。然后，依托行業(yè)紅色背景，前往軍工單位進行支部共建活動，同時開展實踐調(diào)研，探尋“航空報國”精神，弘揚軍工特色文化，聯(lián)系各種型號制造攻關(guān)中發(fā)揮重要作用的優(yōu)秀校友與學(xué)生在線分享交流，鼓勵學(xué)生投身國之重器制造偉業(yè)，堅定航空報國的理想信念。最后，為推進專業(yè)課課程改革進程，以經(jīng)驗豐富的專業(yè)任課老師為主導(dǎo)，成立課程教改組，統(tǒng)一制訂課程教學(xué)大綱、講稿，將融入了“航空報國”精神的課程思政貫徹到專業(yè)課教育的全過程環(huán)節(jié)之中，使思政教育融入每個專業(yè)課的教學(xué)大綱，以推進課程思政在人才培養(yǎng)方案中的全覆蓋。

二? 體現(xiàn)航空制造新工科的智慧教育教學(xué)模式

為實現(xiàn)航空強國的目標，需提高學(xué)生專業(yè)能力素質(zhì)，提出如圖1所示的智慧教育教學(xué)模式。首先，對航空制造業(yè)進行實地調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果對現(xiàn)有的課程體系進行調(diào)整，以使卓越工程師班級學(xué)生更加具備未來行業(yè)需求的能力，對部分課程進行增加、刪減和更新；完善優(yōu)化課程體系，對課程體系內(nèi)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課進行重組和優(yōu)化，增強課程之間的聯(lián)系，建立完善培養(yǎng)方案，建立三大板塊課程體系——理論課、實踐與實驗課、設(shè)計訓(xùn)練課。然后，創(chuàng)新授課方式，采用線上線下相結(jié)合授課模式，線上引入企業(yè)導(dǎo)師授課，遠程參觀制造業(yè)一線，了解最前沿的制造技術(shù)方法；線下采用翻轉(zhuǎn)課堂等形式，讓學(xué)生來主導(dǎo)課堂，提高學(xué)生研究、語言表達等方面綜合素質(zhì)；小組化教學(xué)，發(fā)布創(chuàng)新訓(xùn)練項目，提高團隊協(xié)作能力和溝通能力，通過頭腦風(fēng)暴等形式，進行創(chuàng)新思維快速訓(xùn)練，提高發(fā)散思維能力；最后，轉(zhuǎn)變考核方式，不以分數(shù)論高低，以學(xué)生的平時表現(xiàn)，學(xué)習(xí)思維能力等方面表現(xiàn)進行綜合考評，強調(diào)過程化考核記錄；注重實踐，增加實驗課程，給學(xué)生提供更多的實地實習(xí)機會；同時整個教學(xué)實踐全過程均以CAD/CAM/CAE等工業(yè)軟件應(yīng)用為主線貫穿，保證學(xué)生能夠有扎實的軟件應(yīng)用基礎(chǔ)。

三? 跟蹤航空智能制造發(fā)展的柔性化培養(yǎng)方案

飛行器制造工程是南航特色專業(yè)，南航在2019年實體化建設(shè)長空學(xué)院進行航空航天類專業(yè)大類招生、大類培養(yǎng)，航空航天類分流方向主要包括飛行器設(shè)計與工程專業(yè)、飛行器環(huán)境與生命保障工程專業(yè)、飛行器動力工程專業(yè)及飛行器制造工程專業(yè)，學(xué)生本科前兩年將于長空學(xué)院集中培養(yǎng)，大二下實施志愿優(yōu)先、擇優(yōu)遴選機制進行專業(yè)分流。而飛行器制造工程卓越工程師班學(xué)生將在每屆700余大類專業(yè)學(xué)生中提前進行面試選拔確認，保證卓越班學(xué)生整體水平處于高位且對自身專業(yè)志趣相投，如圖2所示。

為向航空制造領(lǐng)域輸送專業(yè)性人才同時進一步滿足學(xué)生深度需求，飛行器制造工程卓越工程師班級學(xué)生在長空學(xué)院集中培養(yǎng)具備專業(yè)基礎(chǔ)知識后，再為其設(shè)計一套柔性化的專業(yè)培養(yǎng)方案。航空宇航制造有多個研究發(fā)展方向，首先基于學(xué)生需求開展學(xué)科前沿方向科普課程以及科學(xué)技術(shù)講座，使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)專業(yè)的未來發(fā)展前景和發(fā)展方向有充分的了解，從而根據(jù)自己的興趣選擇未來意向從事的科研方向。然后在學(xué)院開展咨詢活動，航空宇航制造工程不同研究方向課題組派出教師與飛行器制造工程卓越班學(xué)生進行導(dǎo)師學(xué)生互選交流，完成雙向選擇，同時各研究方向?qū)煾鶕?jù)結(jié)對學(xué)生特點幫助其規(guī)劃發(fā)展方向，并可在圖3中飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、飛機制造技術(shù)、航空維修技術(shù)等不同模塊的專業(yè)選修課中選擇該方向課程，設(shè)計完成多學(xué)科知識交叉的個性化柔性培養(yǎng)方案。

除了專業(yè)必修課和專業(yè)選修課，學(xué)校還開設(shè)公共選修課、學(xué)科拓展課（新生研討課、跨學(xué)科選修課）及校企合作課程可供學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下跨專業(yè)跨學(xué)科選擇涉及自己發(fā)展方向的課程進行學(xué)習(xí)，進一步達成卓越班學(xué)生培養(yǎng)方案最柔化。

四? 面向科研創(chuàng)新工程實踐能力的多渠道強化提升

為培養(yǎng)航空航天領(lǐng)域的高級工程技術(shù)人才，在學(xué)生具備基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上需要強化學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決工程實際問題及從事本專業(yè)范圍內(nèi)的新技術(shù)研究與開發(fā)的能力。首先對于基礎(chǔ)工程實踐能力的培養(yǎng)，一些專業(yè)性課程開設(shè)課程設(shè)計，如表1所示卓越工程師班專業(yè)實踐能力課程有機械設(shè)計課程設(shè)計、機械原理課程設(shè)計、飛機裝配技術(shù)課程設(shè)計等課程，這類課程在強化學(xué)生專業(yè)知識的同時，也讓學(xué)生可以將理論知識應(yīng)用于實踐，初步培養(yǎng)其實踐能力。以飛機裝配課程設(shè)計為例，每屆課程班學(xué)生將針對一線裝配實際問題進行零部件設(shè)計驗證、模型建模、裝配檢驗，在整個過程中體會到實際生產(chǎn)制造裝配中將遇到的問題，在學(xué)、思、辯中逐步形成自己解決問題的想法并付諸行動。方案開設(shè)的實驗課程保證每個學(xué)生都參與其中，培養(yǎng)提升學(xué)生動手實踐能力。

大三、大四期間開設(shè)如表2所示校企合作課程，該類別課程采取學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合講授的方式，將飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、航空發(fā)動機原理與構(gòu)造作為專業(yè)核心課程，飛機裝配技術(shù)作為必修、飛機制造新技術(shù)導(dǎo)論作為選修，來滿足層次多樣的學(xué)生需求。課程模式為邀請相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員開展主講課程、隨堂講座、專題報告和實踐指導(dǎo)等多種形式的聯(lián)合授課模式。

同時合理安排學(xué)生暑期時間，執(zhí)行圖4實習(xí)計劃，按照“大一暑期企業(yè)認知實習(xí)（時長一周）、大二暑期企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)（時長一周）、大三暑期企業(yè)下廠實習(xí)（時長兩周）”的模式開展卓越工程師實習(xí)模塊，大四期間可以深入企業(yè)進行綜合實習(xí)，在企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，使學(xué)生的研究更貼合工程實際。最后，學(xué)院開展具有航空特色的科研項目及科創(chuàng)競賽，可進行學(xué)分認定鼓勵學(xué)生積極參加，跟隨專業(yè)老師從實踐中學(xué)習(xí)，鍛煉科研創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、思辨能力，使學(xué)生具有綜合運用所學(xué)科學(xué)理論方法和技術(shù)手段分析并解決飛行器制造、維修與機械制造工程實際問題的能力。

五? 卓越班綜合培養(yǎng)模式下的豐碩成果

經(jīng)過長期摸索與實踐，飛行器制造工程卓越班培養(yǎng)模式探索與實踐已經(jīng)逐漸達成一定的預(yù)期成效。據(jù)校內(nèi)統(tǒng)計近年來，飛行器制造工程卓越工程師班本科生在“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”“機器人大賽”等多項大型賽事中均有參與并獲獎；卓工班學(xué)生利用學(xué)校成飛智匯藍天等科創(chuàng)平臺得到校內(nèi)外導(dǎo)師指導(dǎo)發(fā)表專利論文若干；飛行器制造卓工班學(xué)生畢業(yè)后在升學(xué)、就業(yè)等方面表現(xiàn)突出，概況如圖5所示，連續(xù)多屆學(xué)生班級保研人數(shù)達到50%以上（校內(nèi)該專業(yè)保研率20%），考研上岸率近100%，升學(xué)后主要去向為北京航空航天大學(xué)（北航）、西北工業(yè)大學(xué)（西工大）、華中科技大學(xué)（華科）和南京航空航天大學(xué)等國內(nèi)知名高校，還有部分學(xué)生出國前往克蘭菲爾德大學(xué)等航空背景高校留學(xué)深造，并且在研究生階段表現(xiàn)優(yōu)秀。卓工班同學(xué)在科研實訓(xùn)培養(yǎng)體系下，提前與企業(yè)互相了解，形成通過一次項目結(jié)識一位導(dǎo)師、熟悉一家企業(yè)、完成擇業(yè)就業(yè)的良好循環(huán)。該班長期保持百分百就業(yè)率，就業(yè)情況則呈以國防科技工業(yè)為主體、民航和世界500強企業(yè)為兩翼的局勢，方向繁多、層次豐富。主要前往商飛、成飛、中航工業(yè)航空凌峰、中國航空工業(yè)集團公司金城南京機電液壓工程研究中心等國防軍工單位就業(yè)，并且發(fā)展穩(wěn)定，逐漸成為行業(yè)領(lǐng)軍人才。

六? 結(jié)束語

經(jīng)過逐步的教學(xué)改革探索和實踐，飛行器制造工程專業(yè)卓越班的學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量顯著提高。通過全培養(yǎng)環(huán)節(jié)融入航空報國思政內(nèi)容，堅定了學(xué)生的“航空報國”信念；貫徹智慧教學(xué)理念的教學(xué)方法提升了學(xué)生專業(yè)能力素質(zhì)；通過緊跟新時代背景的培養(yǎng)方案，使學(xué)生兼具多學(xué)科知識，為就業(yè)以及科研創(chuàng)新打下了基礎(chǔ)；全面深入的實踐教學(xué)針對性地提升強化了學(xué)生的基礎(chǔ)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，并有效鍛煉了學(xué)生的工程實踐能力和科研創(chuàng)新能力，未來也將對新工科背景下的卓越計劃人才培養(yǎng)模式進行新的探索和研究，進一步提升人才培養(yǎng)實效。

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