模型飞机空气动力学 飞机空气动力学课程教学体系探讨

  本文关键词：空气动力学课程，由笔耕文化传播整理发布。

摘 要： 飞机空气动力学是民航机务工程专业的基础课程，作者根据多年教学经验对空气动力学课程的教学体系进行探讨，主要从教学目标、内容和教学方法方面发表自己的观点，并且提出以后教学过程中需要改进的方向。

　　关键词： 空气动力学 创新实践 多媒体
　　飞机空气动力学作为流体力学的一个分支，通过研究飞机和气体做相对运动时气体的流动特点，分析飞机的受力特性，它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一门学科。近几年，随着我国民航事业的飞速发展，航空公司规模不断壮大，越来越多先进的机型陆续投入运营市场，需要大量机务维修人员，给开设相关专业的院校提出了新的挑战。空气动力学作为民航机务工程专业的一门专业基础课程，建立和健全有效的课程教学体系，是提高学生认知水平、培养学生实践与创新意识的重要基础。
　　一 、教学目标
　　通过本课程学习，学生对飞行器整个飞行速度范围内的空气动力特性有全面系统的理解，掌握空气动力特性求解的基本理论和方法，初步具备飞行器气动力设计所需知识。鉴于本课程为民航机务工程专业基础课程，教学实行理论教学、实践教学和创新实践相结合的教学方式，使学生掌握空气动力学的基本方法和应用。并在掌握基本理论的基础上，培养学生的创新实践能力，提高学生解决问题的能力。
　　二 、教学内容与方法
　　1.教学内容
　　本课程内容主要分成四大部分：流体的基本属性，流体静力学与动力学，飞机的低速空气动力特性，飞机的高速空气动力特性四大部分，在高速空气动力特性部分将飞机的速度范围细分至亚声速、跨声速和超声速三个速度阶段进行介绍，以便区分这三个速度范围空气动力特性的差别。同时，结合现在民航飞机的设计理念，介绍有限翼展和后掠翼的空气动力特性，实现理论与实际相结合。
　　2.教学方法
　　（1）理论教学
　　理论教学是飞机空气动力学教学过程中不可缺少的环节，也是基础性环节，该环节的关键在于概念及公式的理解及应用。
　　第一，教师作为教学的主体，首先要深入了解概念的本质，在授课过程中做到深入浅出，以概念清楚、推理严谨、重点突出为原则[1]，重视概念理解和公式的理论推导过程，推导过程即理解过程，一个正确有效的推导过程可以很大程度地帮助学生理解公式和概念，有利于强化教学效果；其次，在理论介绍和推导过程中，教师可以结合现实生活中的实际案例帮助学生理解，将生活中常见的现象与理论结合，便于学生更快更好地理解；最后，可以适当介绍国内外流体力学的研究现状，包括一些知名学者的科学贡献、人物事迹等，例如，在介绍描述流体的两种运动方法时，其中一种方法为欧拉法，便可以介绍欧拉的生平事迹及主要贡献，以便提高学生的上课兴趣及积极性，扩大学习知识面。
　　第二，在教学过程中学生同样是教学主体，传统教学过程属于注入式教学，教师过于注重讲授过程，而忽略学生的接收过程，导致学生上课效果不理想，因此，可以考虑改进教学过程，采用互动式教学，注重教师与学生之间的互动过程，可以采用上课提问、讨论交流的方式，提高学生在课堂上的主观能动性。例如，在飞机的亚声速空气动力特性理论知识讲授完毕之后，可以目前主流机型B737为例，采用课堂讨论的方式探讨B737飞机的设计理念和设计特点，结合机型的设计参数分析飞机的空气动力特性。
　　（2）创新与实践教学
　　现代科学技术的高速发展对创新性人才的需求愈加重视，我国高等教育领域开始反思教学方法，越来越重视学生创新能力培养，该环节主要培养学生的动手实践能力与创新意识[2]。
　　第一，空气动力学的很多结论包括研究数据都是通过实验得来的，其中最重要最基本的实验便是风洞实验，风洞实验是研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。对于一些民办高校或者专科学校来说，专门建造具有一定规模的风洞专门用来采集数据和模拟气体是不现实的，教师可以启发和鼓励学生建造一座小型风洞用来模拟实验现象，并且可以借助简单的压力和温度传感器等测量数据。例如，可以通过风洞中的烟雾描述流体流过物体时的流态变化情况，还可以通过压力传感器所测数据分析空气低速流过翼型时的压力分布情况，从而理解升力的产生与变化过程。尽管所测数据或者观察的现象并不十分精确，但是制作过程和实验过程能很大程度帮助学生理解书本知识，真正实现理论与实践相结合的目标。在制作过程中教师可以灵活教学，采用分组制作方法，既通过竞赛方式调动学生的制作积极性，又培养学生的团队合作意识。同时，制作的小型风洞可以用于课堂教学用，在课堂上使用便携式的小型风洞模拟实验过程，通过观察实验现象理解飞机的空气动力特性。
　　第二，机务工程专业是一门应用型比较强的专业，学校会给学生提供相关实习与实训平台，学生在修完相关理论知识之后便可去相关实训单位参加实训，实训过程是一个把理论知识与实际应用相结合的最直接平台，在这个平台上，学生在深化所学知识的同时还可以接触很多课本之外的知识，帮助拓宽知识面，加深对专业知识的理解。另外实训作为一种社会实践会让学生提早接触工作岗位，明确岗位职责。
　　第三，为了充分培养学生的创新意识，学生可以借助学校或者其他教育机构提供的相关平台，，通过参加丰富多彩的课外活动，拓展课堂所学知识。如航模比赛或者直升机设计大赛，参赛过程即学生将课堂知识应用到实践的过程，在这个过程中，可以发现自身所学知识的不足之处，有目的地进行补充，对学生充分掌握行业相关知识有事半功倍的作用。
　　（3） 传统教学与多媒体教学相结合
　　针对课程当中不同的教学内容，我们采用传统教学方式与多媒体教学方式相结合的方式。传统教学方式即黑板板书的教学方式，对于课本上的概念及公式的理论推导过程，采用黑板板书方式更符合知识本身的认知规律，板书的过程是教师启发学生按照一定逻辑思考的过程，使知识的讲授更条理、清晰，便于学生理解。
　　多媒体教学具有图、文、声并茂甚至活动影像这样的特点，具有许多对教育教学过程来说特别宝贵的特性与功能，而这些特点是其他媒体不完全具备的。相对黑板板书教学有很多优点，如教学过程不再单一呆板，更绘声绘色，甚至可以采用动画演示理论过程，使知识的呈现更生动直观，而且可以活跃课堂气氛，提高学生的学习积极性，使学生感受到学习过程的喜悦，寓学于乐。在飞机空气动力学的讲授过程中有很多内容需要借助多媒体实现，例如空气流过物体时的流态变化情况，翼型的设计特点及一些特殊机型的机身设计等，都需要多媒体展现，单单借助黑板板书不可能完全达到教学效果。因此，多媒体教学是空气动力学教学过程中不可缺少的教学手段。
　　三 、结语
　　飞机空气动力学是一门理论与实践相结合的过程，在理论教学的同时重视实践教学，适应社会需要，多培养学生的实践与创新意识，本课程经过几年研究与教学，已经形成一套完整的教学体系，但是仍然存在许多缺点和不足，需要在以后教学过程中不断改善，主要有以下几点：
　　1 .充分调动学生学习积极性，利用多媒体技术和丰富的课外知识使枯燥的课堂变得丰富多彩，提高学生学习效率。
　　2.发挥学生的主观能动性，对于一些特殊的知识点可以考虑采用学生讲授的方式，锻炼学生自主思考问题、解决问题的能力，还可以锻炼语言表达能力，提高综合素养。
　　3.制定合理的奖惩制度，合理的奖惩制度不但保证课堂教学质量，而且在一定程度上可以调动学习积极性。
　　参考文献：
　　[1]郭昊，刘沛清，等.基于创新实践理念的空气动力学课程教学体系建设[J].世界教育信息，2011（1）：49-51.
　　[2]刘伟，姚莉，等.国内外“空气动力学”课程实践教学的对比分析[J].高等教育研究学报，2010，1（33）：68-71.

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