2023年基于创新实践理念的空气动力学课程教学体系建设.docx

基于创新实践理念的空气动力学课程教学体系建设 　　[摘 要] 围绕建设创新型国家的人才需求，北京航空航天大学空气动力学课程教学改革经过多年的教学探索，重新确立了本课程的根本定位，即通过理论教学、实验教学和创新实践三大环节，重点培养学生航空航天意识、提出和解决问题的能力，以及综合利用所学知识开展创新实践的能力。　　[关键词] 空气动力学 创新实践 教学改革　　　　一、教学改革的必要性及目标　　　　随着现代科学技术的迅速开展、学科的交叉与融合、国防平安和社会经济的开展需求，国家对航空航天领域人才需求发生了巨大的变化。未来国家的航空航天人才需要掌握的航空宇航科学技术是以数学、物理学以及现代技术科学为根底，以飞行器设计、推进理论与工程、制造工程、人机与环境工程等专业为主干的高度综合的学科体系。作为北京航空航天大学（以下简称“北航〞或“我校〞）具有航空航天特色的核心课程之一，空气动力学从教学理念、教学内容、教学方法等方面进行全面改革势在必行。鉴于该课程的特殊地位，我们提出的教学改革总体目标是：通过理论教学、实验教学和创新实践三大环节，要求学生掌握空气动力学的根本理论及其应用，培养学生的航空航天意识，以及提出并解决问题、综合利用所学知识进行创新实践的能力。　　　　二、构建现代教学理念 深化教学体系改革 　　　　在空气动力学课程教学体系建设过程中，我们坚持以航空航天科学技术的开展方向和国家对创新人才需求的走向为牵引，从提升学生认知水平、培养学生动手实践能力、增强学生集成创新意识的培养目标入手，始终把培养学生的动手实践能力和创新意识作为教学的根本任务。在此根底上，我们建立了“理论教学+实验教学+创新实践〞的现代教学体系，并对教学内容做了相应改革。在制订课堂教学方案时，注重理论与实验相结合，除理论教学外，开设8项空气动力学实验。理论课程分为“空气动力学根底〞和“飞行器空气动力学〞两大局部。在空气动力学根底局部，以理想流体力学和粘性流体力学的经典内容为根底，重点突出空气动力学的根本概念、根本原理和方法，以表达课程的根底性。在飞行器空气动力学应用局部，针对现代飞行器的开展趋势，重点突出现代飞行器的气动设计概念和方法论，并通过讲授流动和旋涡控制技术、计算机数值仿真概念和根本方法，以表达课程的前沿性和时代性，进一步拓宽学生的视野，加深学生对本课程的理解和认识。其中，空气动力学根底课堂讲授45学时，实验课学时数为8；飞行器空气动力学课堂讲授36学时，实验课学时数为6。此外，要求学生积极参加课外科技活动，综合利用所学空气动力学理论开展创新实践。　　1. 理论教学　　该教学环节强调物理概念的清晰化与数学推导的严谨性，注重物理过程的图像显示和根底理论的课堂推演。以概念清楚、推理严谨、重点突出为原那么，根据根底局部重视根本概念、根本原理和理论的推导，应用局部重视理论的应用、气动设计概念和方法论的教学方针，我们屡次组织主讲教师讨论空气动力学各章节的讲授重点、难点及方法。同时在知识传承过程中，适时地介绍一些国内外著名流体力学家的生平事迹、对学科的奉献和他们的人生理念等，既有效地提高了学生对该课程的学习兴趣，同时又使学生在学习新知识的过程中自然接受了素质教育，特别是人文教育熏陶，对树立远大理想和正确的人生观起到了重要作用。譬如，在讲授边界层理论时，及时介绍了近代流体力学大师普朗特教授的生平、学术成就、学习方法等；在讲授理想流体力学时，介绍了欧拉、伯努利等著名数学家、流体力学家的学术成就；在讲授高速空气动力学时，介绍了冯·卡门对近代空气动力学的杰出奉献；在讲授湍流及其性质时，介绍了著名艺术家和科学家达·芬奇对于湍流的定性描述和有关湍流现象的名画，等等。　　2. 实验教学　　该教学环节以动手实践能力和创新意识的培养为主，将显示和定量实验、感性与理性认识相结合，重视理论对实验过程的指导作用和对实验数据与图表的定量分析过程。依托国家级实验教学示范中心所创立的三大实验平台，即专业根底实验、专业综合实验和集成创新实践平台，我们在该教学环节开展了实验教学方法的研究与实践，并紧跟航空科技的最新开展，与时俱进地设计实验内容、更新设备、改善实验手段，取得了良好的教学效果。　　针对该课程的8项实验，我们详细讨论了各项实验的教学大纲，并选拔有实践经验的教师负责实施。在实验教学过程中，通过专业根底实验平台必修实验工程的训练，重点提升学生对专业知识的认知水平和理解深度；通过专业综合实验平台的必修和自选实验工程的完成，培养学生的动手实践能力，以及综合利用所学知识解决问题和分析问题的能力；通过集成创新实践平台实验工程的完成，锻炼学生的工程实践能力，提高其集成创新意识和工程理念。　　3. 创新实践　　该教学环节强调工程意识，突出团队训练和团队实践，重点培养学生工程实践与集成创新意识。　　第一，借鉴国家级航空航天实验教学中心的专业根底实验、专业综合实验、集成创新实践三大教学平台，我们构建了现代空气动力学创新实践教学体系。该实践教学体系以流体力学学科为依托，重视科研与教学互动，及时地将科研成果引进并丰富实践教学内容。在讲授知识的同时，向学生传授科学研究的方法，以及最新科研进展，以开阔学生的视野，鼓励并激发学生的学习热情和创新思维。比方，专业综合实验平台中大多数实验工程和集成创新实践平台中的实践工程是由科研成果直接转化而来，其中很多实验设备为北航独有。将科研成果和设备通过创造性地重新设计、适当简化和改造，应用于专业综合实验平台和集成创新实践平台中，不断提升实践教学水平，引领学生开拓视野、了解航空航天科学技术前沿，加强创新型高素质人才培养。同时教学实验又反哺科研，教师和学生通过将在创新性实践过程中获得的一些理念和成果应用于科研活动中，获得了良性互动。　　第二，为了培养学生的创新实践意识，我们充分利用学生课外科技活动延续和扩展理论及实验教学内容，有目的地引导学生进行创新实践活动，防止自发无序的活动，到达事半功倍之效。而将学生的创新意识与课外科技活动紧密结合并纳入到实践教学体系之中，突出创新实践教学环节，既是本课程一个重要的实践教学措施，也是航空航天相关专业长期积淀下来的一种教学理念和优良传统，更是加强现代高等工程教育理念的重要环节。其中，为了加强实践教学活动，激发学生航空航天情怀，强化航空航天意识，我们积极与航空航天主机单位建立联系，从人才培养角度出发建立实践教学的共建基地。从2023年起，我们与中航空集团公司沈阳飞机设计研究所、成都飞机设计研究所和陕西阎良第一飞机设计研究院共同建设了航空创新实践基地，为学生的实践活动提供了重要场所。　　经过近几年的教学实践，该教学体系成果显著，学生不仅在各类科技活动中屡屡斩获殊荣，而且在毕业后得到众多用人单位的广泛肯定与好评。　　　　三、改进教学手段与方法 不断提高教学效果　　　　在具体教学过程中，我们又分别针对该课程不同教学环节的要求，灵活运用各种行之有效的教学方法。　　1. 启发式教学与因材施教相结合　　为了使探究性、主动式学习成为学生的一种学习习惯，我们采用启发式教学方法，强调以学生为中心，变单向传输式教育为双向互动式教育，让学生在学习过程中自始至终处于主动地位，主动提出问题、思考问题，从而具备独立思考和独立判断能力，而教师只是起指导和促进作用。与此同时，在课堂教学中还注意因材施教，针对各教学环节的具体教学任务和不同学生的认知特点来开展教学，提高其学习兴趣。 此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。