论文部分内容阅读
[摘 要]“航空材料”已经作为一门课程走进了高等院校的教学大纲，针对这一门较新兴课程，其教学内容和教学方法均有待于完善。本文就“航空材料”类课程的教学内容整合和教学方法进行了探讨，并提出了一些改革意见。
[关键词]航空材料 教学内容 整合 教学方法
[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）04-0059-02
随着我国航空事业的飞速发展，航空企业的再次崛起以及大飞机、大型运输机和第四代战机项目的启动，航空类专业人才的需求量将越来越大，致使许多高等院校相继开设了飞行器设计、航空制造和航空维修等航空特色类专业。航空工业的发展离不开航空材料的进步，航空类专业的从业人员必须对航空材料有所了解和掌握，所以航空材料类课程也就作为一门重要的专业基础课而被写入教学大纲。目前，各种版本的航空材料类教材结合自身在航空航天学科的定位、院校自身背景及学生就业前景，在知识结构和教学内容上侧重各有不同，但存在一个共性，即没有摆脱机械类工程材料课程的痕迹。此外，航空材料是一门新兴课程，建设时间较短，教学方法积累的经验较少。所以，进行航空材料类课程的教学内容整合和教学方法探讨是非常有必要的。
一、课程教学内容的整合
航空材料类课程的主要任务应该是使学生获得有关现代航空工业中使用材料的一般知识和新材料的发展趋势，了解航空材料的成分、组织和成型工艺之间的关系，掌握常用航空材料的牌号、特点和用途，从而为以后在航空器的设计、制造和维修过程中能正确选择和使用航空材料。所以，航空材料类课程的教学内容应该始终围绕航空工业中所使用到的材料，包括其冶炼、成型、组织结构和性能特点等内容。
目前，图书市场上，出现了较多的航空材料类教材，如哈尔滨工程大学出版的《航空材料学》，西北大学出版社的《航空材料及应用》，北京航空航天大学出版社的《航空工程材料与成形工艺基础》，国防工业出版社的《航空材料及热处理》和《航空工程材料》等，但这些教材的内容主要讲述的是金属材料、材料力学性能、钢的热处理和材料成型等传承材料科学基础及热处理的知识，机械类工程材料教材的痕迹非常浓，而真正涉及的航空材料少而陈旧。以南昌航空大学为例，航空制造和航空维修等航空特色专业在大二下学期就学习了金属工艺学，大三上学期还要学习热加工工艺基础和金属材料及热处理等课程，对材料科学基础及热处理等材料类基础知识已经有较系统学习。如还使用现有教材进行航空材料课程的授课，就会造成课程内容的严重重复；对于飞行器设计专业的学生来讲，他们没有系统学习材料类知识，而直接用现有教材，学生难免将其看成“天书”，对书存在大量的材料学概念和术语难于理解。所以航空材料类课程的教材内容需要进行整合，舍去材料科学基础的相关内容，舍去大量的理论和基本概念，重点讲述航空工业中所涉及的铝、镁、钛等轻金属和超高强度钢、发动机用的高温金属结构材料、先进航空用复合材料及航空用功能材料等，并将航空材料的最新科研成果带入课堂，让学生能够接触到航空材料研究的最前端。航空材料课程的主要内容可以整合为以下几个方面：
（一） 绪论部分讲述航空与材料的关系
2006年10月19日，中央军委曹刚川副主席在视察一航材料院时强调 “一代材料，一代装备”，阐明了材料在飞机研制中的重要地位。一百多年来，飞机从一开始的“木、布结构”到现在的“复合材料、铝、钛、钢结构”，足以说明材料与飞机一直在相互推动下不断发展的。在现代材料科学与技术的发展历程中，航空材料一直扮演着先导和基础作用。
（二） 铝、镁、钛等轻金属和超高强度钢
铝合金因其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势，在相当长的时期内，仍将是亚音速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之一；镁合金在现有的直升机中的应用还一直存在；钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑，但是钛合金较贵的价格和较差的工艺性，是影响使用的很大因素；超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的备选材料。所以了解和掌握这些材料的冶炼、成型、组织结构和性能特点及在航空中的应用等是非常有必要的。
（三） 发动机用的高温结构材料
高温结构材料仍属于发动机的核心技术，如军用发动机中的高温钛合金（压气机盘和叶片）、高温合金板材（燃烧室）和粉末冶金材料和单晶叶片材料（涡轮）等，民用发动机中使用的单晶叶片材料和粉末高温合金涡轮盘材料。随着推重比的不断增加，陶瓷材料、碳/碳复合材料等也将进入发动机材料的备选行列。
（四） 先进航空用复合材料
由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点，在未来高性能的飞机结构材料中，先进复合材料将会占据越来越重要的地位，甚至完全有可能出现全复合材料结构的飞机。
（五） 航空用功能材料
航空用功能材料能极大地提升飞行器的性能，如隐身材料可大大提高战斗机的作战能力，形状记忆合金能大大提高飞机的巡航距离和降低噪音等。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、教学方法探讨
教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。它包括教师教的方法和学生学的方法两个方面，只有两者有机结合，才能获得良好的教学效果，实现教学目的和教学任务要求。
航空材料课程所涉及的内容广、学时短，且为一门较为新兴的课程，建设时间较短，教学方法积累的经验较少。因此，有必要对其教学方法进行探讨和整理，以提高教学效果和教学质量。笔者经过多年在教学活动中的实践和探讨，总结出如下教学经验：
（一） 利用多媒体课件进行教学
航空材料课程中涉及内容多而学时少，仅靠粉笔加黑板的进度会使课堂过于忙乱，难以完成教学任务，且没有更多的时间让学生对课程知识进行消化吸收，致使学习效果欠佳。通过多媒体教学，加入图片、动画和字体变化来突出重点，如用图片展示材料在飞机上的应用区域，把航空材料的制造过程做成动画等等，可将抽象的知识直观化、形象化；并且多媒体教学还可增大信息量，有效扩展课时容量，将一些课本上没有提及的学科前沿知识带入课堂，提高教学效率，拓展学生视野。 （二） 将自己的生产实践带入课堂
由于笔者在航空企业工作一年，并且在中航工业江西洪都挂职锻炼半年，对航空企业的生产流程和生产工艺较为熟悉，在授课过程中穿插地讲述一些工厂里的生产实践和有意思的事情，不仅能够活跃课堂气氛、激发学生学习兴趣，还能让学生对工厂生产有个前期认识，为以后工作积累经验，认识到学有所用的道理，学生非常受用。所以，将授课老师的生产实践带入课堂，有利于加深巩固教学内容，使学生感受学习的喜悦，寓学于乐。
（三） 充分利用网络资源引导学生查找学术资料
航空材料知识仅来源于教师和书本上的资源必定是不够的，可以通过布置课后作业的方式，引导学生在课外通过网络资源积极查找资料，针对某一问题，大量查阅资料，进行整理形成综述性报告，并安排一定的时间让大家彼此交流，相互提高。这种方法能开阔学生视野，增加学生研究和探索科学的兴趣，使其主动探索学科领域的新知识和新观点，跟踪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内容
对于专业课程的考核，单凭期末一张试卷来评定学生对该课程的掌握程度显然不科学，结合航空材料这门课程的特点，可实行平时考核与期末考试相结合的方式。平时通过课后作业的考察，提高学生的自主学习能力和开阔学生视野，期末考试采取开卷考试，通过主观题考查学生对所学知识的理解，而不是考察概念，如名词解释类的题型就没必要考，而应多考一些诸如“以某型号的飞机为例，简述铝、镁、钛在该型号飞机上的使用量及其使用位置”和“你认为航空材料中的铝合金未来的发展趋势如何”等题型，这样才能更好地检验学生对航空材料这门课程掌握的情况。
四、结束语
通过航空材料类课程内容的整合，可更系统地向学生传授航空材料的基本知识和未来的发展方向，让学生了解和掌握航空材料的牌号、特点和用途，从而为以后在航空器的设计、制造和维修过程中能正确选择和使用航空材料。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 乔伊斯著，荆建华，宋富钢，花清亮译.教学模式[M].北京：中国轻工业出版社，2002.
[2] 刘延辉，林文松，李曼萍.《航空材料》课程教学方法的研究与实践[J].大学教育，2012，1（6）：96-97.
[3] 贾玉琢，肖琦，屈成中，刘士彬.土木工程专业主干系列课程内容整合与教学研究[J].东北电力大学学报，2006，26（5）：79-82.
[4] 傅宁.航空气象实践教学改革与课程体系建设[J].西安航空技术高等专科学校学报，2010，28（6）：37-39.
[5] 王玉琪，赵栋.谈航空材料教学课程内容与方法[J].现代阅读，2008，（12）.
[责任编辑：雷 艳]
[关键词]航空材料 教学内容 整合 教学方法
[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）04-0059-02
随着我国航空事业的飞速发展，航空企业的再次崛起以及大飞机、大型运输机和第四代战机项目的启动，航空类专业人才的需求量将越来越大，致使许多高等院校相继开设了飞行器设计、航空制造和航空维修等航空特色类专业。航空工业的发展离不开航空材料的进步，航空类专业的从业人员必须对航空材料有所了解和掌握，所以航空材料类课程也就作为一门重要的专业基础课而被写入教学大纲。目前，各种版本的航空材料类教材结合自身在航空航天学科的定位、院校自身背景及学生就业前景，在知识结构和教学内容上侧重各有不同，但存在一个共性，即没有摆脱机械类工程材料课程的痕迹。此外，航空材料是一门新兴课程，建设时间较短，教学方法积累的经验较少。所以，进行航空材料类课程的教学内容整合和教学方法探讨是非常有必要的。
一、课程教学内容的整合
航空材料类课程的主要任务应该是使学生获得有关现代航空工业中使用材料的一般知识和新材料的发展趋势，了解航空材料的成分、组织和成型工艺之间的关系，掌握常用航空材料的牌号、特点和用途，从而为以后在航空器的设计、制造和维修过程中能正确选择和使用航空材料。所以，航空材料类课程的教学内容应该始终围绕航空工业中所使用到的材料，包括其冶炼、成型、组织结构和性能特点等内容。
目前，图书市场上，出现了较多的航空材料类教材，如哈尔滨工程大学出版的《航空材料学》，西北大学出版社的《航空材料及应用》，北京航空航天大学出版社的《航空工程材料与成形工艺基础》，国防工业出版社的《航空材料及热处理》和《航空工程材料》等，但这些教材的内容主要讲述的是金属材料、材料力学性能、钢的热处理和材料成型等传承材料科学基础及热处理的知识，机械类工程材料教材的痕迹非常浓，而真正涉及的航空材料少而陈旧。以南昌航空大学为例，航空制造和航空维修等航空特色专业在大二下学期就学习了金属工艺学，大三上学期还要学习热加工工艺基础和金属材料及热处理等课程，对材料科学基础及热处理等材料类基础知识已经有较系统学习。如还使用现有教材进行航空材料课程的授课，就会造成课程内容的严重重复；对于飞行器设计专业的学生来讲，他们没有系统学习材料类知识，而直接用现有教材，学生难免将其看成“天书”，对书存在大量的材料学概念和术语难于理解。所以航空材料类课程的教材内容需要进行整合，舍去材料科学基础的相关内容，舍去大量的理论和基本概念，重点讲述航空工业中所涉及的铝、镁、钛等轻金属和超高强度钢、发动机用的高温金属结构材料、先进航空用复合材料及航空用功能材料等，并将航空材料的最新科研成果带入课堂，让学生能够接触到航空材料研究的最前端。航空材料课程的主要内容可以整合为以下几个方面：
（一） 绪论部分讲述航空与材料的关系
2006年10月19日，中央军委曹刚川副主席在视察一航材料院时强调 “一代材料，一代装备”，阐明了材料在飞机研制中的重要地位。一百多年来，飞机从一开始的“木、布结构”到现在的“复合材料、铝、钛、钢结构”，足以说明材料与飞机一直在相互推动下不断发展的。在现代材料科学与技术的发展历程中，航空材料一直扮演着先导和基础作用。
（二） 铝、镁、钛等轻金属和超高强度钢
铝合金因其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势，在相当长的时期内，仍将是亚音速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之一；镁合金在现有的直升机中的应用还一直存在；钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑，但是钛合金较贵的价格和较差的工艺性，是影响使用的很大因素；超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的备选材料。所以了解和掌握这些材料的冶炼、成型、组织结构和性能特点及在航空中的应用等是非常有必要的。
（三） 发动机用的高温结构材料
高温结构材料仍属于发动机的核心技术，如军用发动机中的高温钛合金（压气机盘和叶片）、高温合金板材（燃烧室）和粉末冶金材料和单晶叶片材料（涡轮）等，民用发动机中使用的单晶叶片材料和粉末高温合金涡轮盘材料。随着推重比的不断增加，陶瓷材料、碳/碳复合材料等也将进入发动机材料的备选行列。
（四） 先进航空用复合材料
由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点，在未来高性能的飞机结构材料中，先进复合材料将会占据越来越重要的地位，甚至完全有可能出现全复合材料结构的飞机。
（五） 航空用功能材料
航空用功能材料能极大地提升飞行器的性能，如隐身材料可大大提高战斗机的作战能力，形状记忆合金能大大提高飞机的巡航距离和降低噪音等。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、教学方法探讨
教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。它包括教师教的方法和学生学的方法两个方面，只有两者有机结合，才能获得良好的教学效果，实现教学目的和教学任务要求。
航空材料课程所涉及的内容广、学时短，且为一门较为新兴的课程，建设时间较短，教学方法积累的经验较少。因此，有必要对其教学方法进行探讨和整理，以提高教学效果和教学质量。笔者经过多年在教学活动中的实践和探讨，总结出如下教学经验：
（一） 利用多媒体课件进行教学
航空材料课程中涉及内容多而学时少，仅靠粉笔加黑板的进度会使课堂过于忙乱，难以完成教学任务，且没有更多的时间让学生对课程知识进行消化吸收，致使学习效果欠佳。通过多媒体教学，加入图片、动画和字体变化来突出重点，如用图片展示材料在飞机上的应用区域，把航空材料的制造过程做成动画等等，可将抽象的知识直观化、形象化；并且多媒体教学还可增大信息量，有效扩展课时容量，将一些课本上没有提及的学科前沿知识带入课堂，提高教学效率，拓展学生视野。 （二） 将自己的生产实践带入课堂
由于笔者在航空企业工作一年，并且在中航工业江西洪都挂职锻炼半年，对航空企业的生产流程和生产工艺较为熟悉，在授课过程中穿插地讲述一些工厂里的生产实践和有意思的事情，不仅能够活跃课堂气氛、激发学生学习兴趣，还能让学生对工厂生产有个前期认识，为以后工作积累经验，认识到学有所用的道理，学生非常受用。所以，将授课老师的生产实践带入课堂，有利于加深巩固教学内容，使学生感受学习的喜悦，寓学于乐。
（三） 充分利用网络资源引导学生查找学术资料
航空材料知识仅来源于教师和书本上的资源必定是不够的，可以通过布置课后作业的方式，引导学生在课外通过网络资源积极查找资料，针对某一问题，大量查阅资料，进行整理形成综述性报告，并安排一定的时间让大家彼此交流，相互提高。这种方法能开阔学生视野，增加学生研究和探索科学的兴趣，使其主动探索学科领域的新知识和新观点，跟踪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内容
对于专业课程的考核，单凭期末一张试卷来评定学生对该课程的掌握程度显然不科学，结合航空材料这门课程的特点，可实行平时考核与期末考试相结合的方式。平时通过课后作业的考察，提高学生的自主学习能力和开阔学生视野，期末考试采取开卷考试，通过主观题考查学生对所学知识的理解，而不是考察概念，如名词解释类的题型就没必要考，而应多考一些诸如“以某型号的飞机为例，简述铝、镁、钛在该型号飞机上的使用量及其使用位置”和“你认为航空材料中的铝合金未来的发展趋势如何”等题型，这样才能更好地检验学生对航空材料这门课程掌握的情况。
四、结束语
通过航空材料类课程内容的整合，可更系统地向学生传授航空材料的基本知识和未来的发展方向，让学生了解和掌握航空材料的牌号、特点和用途，从而为以后在航空器的设计、制造和维修过程中能正确选择和使用航空材料。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 乔伊斯著，荆建华，宋富钢，花清亮译.教学模式[M].北京：中国轻工业出版社，2002.
[2] 刘延辉，林文松，李曼萍.《航空材料》课程教学方法的研究与实践[J].大学教育，2012，1（6）：96-97.
[3] 贾玉琢，肖琦，屈成中，刘士彬.土木工程专业主干系列课程内容整合与教学研究[J].东北电力大学学报，2006，26（5）：79-82.
[4] 傅宁.航空气象实践教学改革与课程体系建设[J].西安航空技术高等专科学校学报，2010，28（6）：37-39.
[5] 王玉琪，赵栋.谈航空材料教学课程内容与方法[J].现代阅读，2008，（12）.
[责任编辑：雷 艳]