茅晓晨 高丽敏 赵磊
摘 要：新工科背景下的航空发动机类专业卓越人才培养急需更先进的教学理念和创新教学方法，文章基于ABET认证的标准和理念，从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政四个维度出发，针对目前“航空叶轮机械原理”课程教学和人才培养中存在的问题进行现状总结与改革思考，以期推进该课程建设的可持续发展，不断提高航空发动机类工程技术人才培养质量，更好地与产业发展、社会需求、科技前沿等紧密衔接，为促进航空发动机产业的健康发展服务。
关键词：航空发动机；ABET；教学改革；持续改进
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-7164（2024）17-0058-04
新工科建设是我国面对科技革命和产业变革给出的教育应答、时代应答、主动应答和中国应答。深入推进新工科建设中的理论研究、内容方式、组织模式及实践体系创新，探索构建产学研用多要素融合、多主体协同的育人机制，对培养能够解决我国“卡脖子”问题的卓越工程师和提升国家硬实力至关重要。［1-2］
航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，而我国的航空发动机技术一直落后于欧美、俄罗斯等航空强国，仍然是我国目前面临的关键“卡脖子”技术之一，因此航空发动机研制已上升为国家战略。在此发展形势下，培养符合国家发展战略、满足与航空发动机行业发展相适应的技术人才成为发展相关产业的关键。
叶轮机械是航空发动机的核心部件，对发动机的性能至关重要。［3］“航空叶轮机械原理”课程是西北工业大学动力与能源学院飞行器动力工程专业本科生的专业必修核心课程，也是我国航空发动机人才所必须具备的专业基础。然而，国内行业特色鲜明的航空类院校，在培养航空发动机的技术人才方面与航空发动机研发和生产单位的需求有所脱节，特别是传统的教育模式和理念对国家、社会、行业和用人单位的外部需求很难做到充分满足。针对目前该课程教学和人才培养中存在的问题，围绕国家重大战略需求，探索新工科背景下传统航空发动机类课程的新时代实践创新教学方法，对培养卓越的航空发动机专业人才具有重要意义。
一、ABET工程教育认证理念
美国工程与技术认证委员会（Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）是专门从事工程与技术教育认证的民间机构，是帮助美国等众多国家的学校建立和完善专业课程体系的专业认证组织之一，其认证过400余所美国高校，包括卡内基梅隆、普林斯顿、哈佛等世界名校，可见其具有很高的认证权威性。［4］
以学生能力培养为导向，即从原来“以教师为中心”的教学模式转向“以学生为中心”的新教育模式是现代高校工程教育的发展趋势。［5］ABET专业认证的精髓正是引入了“以学生为中心”“以培养结果为导向”“持续改进”等先进的教育理念，注重教学过程的自我完善和持续改进，强调课程体系与产业、社会实践的结合，注重课程体系的持续改进及其对培养目标达成的支撑，对专业建设起到了很好的推动作用。［3］
为了保证我国航空发动机类专业本科毕业生具有更加出色的学习和创造能力，建立更为高效的专业课程体系至关重要。文章借鉴了ABET认证的教育理念和课程建设经验，对“航空叶轮机械原理”课程进行教学改革思考，更好地契合了新时代新工科背景下高素质复合型人才的培养目标。
二、“航空叶轮机械原理”课程教学现状分析
“航空叶轮机械原理”课程内容是航空发动机叶轮机械部件设计人员所必须具备的专业知识，存在多学科知识交叉融合和晦涩难懂等特征。目前，国内开设相关课程的高校较少，各自的教学思路和方法也有一定差异，在一定程度上限制了该课程教学方法和课程内容的迭代更新与提升，总体来说该课程主要存在着以下问题：
（一）教学内容更新滞后
近年来，经过奋力追赶，我国航空发动机技术取得了明显的进步，人工智能、机器学习、大数据、数字孪生等技术也逐渐在航空发动机领域崭露头角，促进了航空发动机技术的快速发展。［6］然而，目前该课程的教学内容却在这些前沿技术方面出现缺失，已经明显滞后于先进航空发动机技术的发展速度。
课程的教学内容不能较好地反映专业知识的高阶性、前沿性、时代性以及趣味性，导致学生课堂互动的参与积极性低。工程教育专业认证已成为工科院校教育改革的主流，陈旧的教学内容无法使学生获取前沿先进的专业知识，难以调动学生的学习积极性，［7］不利于ABET专业认证中要求的“课程学习成果指标”的达成，同时这也有悖于ABET认证中“持续自我改进与提升机制”理念。
（二）教学方法陈旧，理论与实践脱节
目前，我国大多数高校的教学科研工作存在着“重科研，轻教学”的问题，而且仍然是以“教师、教材与课堂” 为中心组成课堂教学，这种模式虽然发挥了教师在课堂的权威性，但却忽略了学生的自主性和创造性，这种传统教学模式易使学生处于被动接受知识的状态，难以养成主动探索的学习习惯，从而造成了课堂上教师一言堂、重“教”轻“学”、学习主体隐性缺位等现象。
该课程主要讲授叶轮机械的工作原理与技术发展、航空压气机和燃气涡轮的性能特点与设计方法等专业基础知识，通常结合静态图片或示意图进行讲解，导致讲解过程抽象、学生理解困难，无法有效达到理论联系实际的效果。此外，高度抽象的课程内容不利于调动学生学习的积极性与创造性。以上与ABET专业认证中“以学生为中心”以及“注重理论联系实际”的教育理念不符。因此，亟须探索教学新方法，体现“学生为主体”，提升互动积极性，又能较好地与实际工程背景相结合。
（三）学习成果评价方法传统单一
学习成果评价始终是教学过程中不可忽视的一环，也是ABET专业认证的内在要求。传统教学评价往往以终结性评价为主，以过程评价为辅，即注重学生课程知识的理解和掌握程度，而往往忽略学生实际应用知识的能力和创造力的培养，教学质量得不到有效保证。ABET的新认证标准强调对学生的产出进行评价，这种成果导向的教育理念强调以教学成果为核心，通过递进式教学方式，注重过程性评价，这意味着教师不能仅仅通过一次考试对学生的表现进行评价，而是应该采用多种途径和方法对学生获得的知识和能力进行考查，判断学生是否达到既定的学习成果。然而，这正是“航空叶轮机械原理”课程目前采用的传统评价体系的不足。
（四）课程思政元素缺乏
我国正处在新的科技变革和产业转型关键时期，这给我国新工科背景下高等教育如何提升人才培养质量、如何设计课程体系等提出了挑战。我国的社会制度、价值观念、经济结构体系与其他航空强国有着本质的不同，因此亟须结合我国国情和特色进行课程改革，提升我国高等教育的人才培养质量，加快中华民族伟大复兴进程。
课程思政是新时代适应新需求的课程观和教育理念。2020年教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，专业教育课程要根据不同学科专业的特色和优势，深入研究不同专业的育人目标，深度挖掘提炼专业知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵。［8］因此教师要结合不同学科专业的特点、价值理念和育人目标，深入挖掘知识体系中的思政元素，科学合理地融入课程教学过程中，对学生的思想意识及行为方式产生润物无声的育人效果。开展新工科背景和AEBT认证体系下课程思政教学的探索与实践，对培养适应我国社会和经济发展新形势的高素质人才具有重要意义。
三、基于ABET教育理念的改革措施
当前，我国正处在经济转轨和社会转型加速期，也是实现中华民族伟大复兴的关键时期。随着国家对航空发动机自主研发的力度加大以及“航空发动机与燃气轮机”重大科技专项的实施，我国正处在航空发动机发展的重大历史机遇。为了应对新一轮科技革命和产业变革，主动服务于国家创新驱动发展的人才培养计划，研究指出基于ABET教育理念的“航空叶轮机械原理”课程改革措施如下：
（一）重构教学内容体系
第一，科研与教学相融合，及时更新教学内容。为避免教学内容落伍，紧跟知识的前沿性和时代性，授课教师需要保持对学术前沿的敏感度，积极跟踪相关专业方向的最新学术动态，将最新科研成果及时、合理地融入教学活动中，提升教学内容的前瞻性和综合性，有助于激发学生学习的积极性，开拓学生的视野，启发学生寻找创新的基点。为了增加教学内容的趣味性和情景性，基于航空叶轮机械方向的学科前沿动态以及国家“航空发动机与燃气轮机”重大专项的实施情况，动态更新学习知识体系与教学内容，提升教学内容对学生的吸引力。
第二，积极探索基于认知建构式教育模型的教学内容改革。积极推动建设面向航空发动机叶轮机械方向的学科优质教学资源平台，通过邀请中国航发集团主机院所的一线航空发动机叶轮机方向的技术人员进行课程内容建设研讨，既能达到更好的教学效果，又可以让毕业生更符合用人单位的需求。通过教学内容的持续自我改进与提升，达到更好的课程学习成果指标，其是符合ABET专业认证理念的。
（二）创新教学方法
第一，积极推进“自主性、探究式、合作式”的教学模式，提升学生创新能力。以“学生为中心”提升学生在课堂教学中的主体地位，积极鼓励学生自主实践，并改变传统的“满堂灌”“注入式”教学方法，运用多种互联网智慧教学手段，在课堂上进行SPOC混合教学，方便快速获取每位学生对专业知识点掌握情况的有效反馈，提升师生之间的互动反馈频率和时效，实时掌握学生参加学习的状态，同时以启发、互动、讨论的方式为学生提供有针对性的指导，这将有助于解决学习主体隐性缺位的问题，实现学生从“被动学习”向“主动探索”的转变。课后，定性和定量了解学生学习情况，整理教学数据，并及时反思和改进教学手段。
第二，开展与航空发动机主机所的研究与合作，突破理论知识与工程实践的衔接不足问题。利用丰富的校友资源，邀请行业总师进课堂，采用“云授课”或线下授课方式，让学生切实了解工程需求，以实际工程问题为驱动，让学生所学理论知识与工程实践更加密切结合，提升学习效果和创新能力。在教学过程中，注重工程师思维和理论联系工程实践能力的培养。利用高校和三大主机研究院所等探索全方位协同育人模式，推进研究性教学，解决国家战略支持的航空发动机叶轮机械设计相关人才培养问题，为培养复合型新工科专业创新人才提供支撑与服务。这将很好地契合ABET专业认证中“以学生为中心”以及“注重理论知识和实践的结合”的教育理念。
（三）建立多元化评价体系
基于“成果导向”教育理念，打破传统的“一考定评价”的模式，采用“全方位”和“多维度”的过程性评价方式对本课程教学效果与目标进行评价，不但注重学生对专业知识的获取，还强调对学生工程思维方式、实践动手能力和创新能力的培养。例如利用智慧教学软件，将期末考试变为过程性多次、多方位的评测。此外，在期末考核中布置有分工协作的工程实践作业，突出工程师思维和工程实践能力培养，也有助于解决专业课学习时存在的“平时不学、考前突击、考完就忘”的问题。
将平时线上慕课学习的表现纳入最终成绩的考核中，建立同时包含线上学习情况与线下考核维度的考核方式，对学生学习成效进行过程性客观综合评价。课后通过向学生公布课堂表现，督促学生自我改进学习方法。通过学生反馈、问卷调查、专家评测等多种方式对学生的学习效果进行评测，根据学生学习成果的达成度和评价结果及时对课程内容和教学方法进行动态调整，进一步提升教学质量，并建立有效的持续改进机制，从而满足ABET认证对学习成果评价与持续改进方面的内在要求。
（四）挖掘和开拓思政元素
习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。［9］“航空叶轮机械原理”课程是一门具有悠久历史和文化底蕴的国防特色鲜明的航空航天类专业课程，本研究认为可以先从以下两个方面着手实现课程教学与思政的有机融合：第一，以“爱国报国，奉献航空”为精神传承，提高教学团队自身的政治素养，不断提升自身育人能力，深入理解社会主义核心价值观，努力践行习近平新时代中国特色社会主义思想，培育坚定的理想信念，厚植家国情怀，做好学生的引路人。第二，提炼课程思政元素，做到与教学内容有机融合。结合国家重大战略需求，充分挖掘与时俱进的思政元素，通过列事实、摆理论、讲故事等多种形式进行思政教育改革，在实现知识传承、能力培养、价值引领目标下，培养学生的创新意识和爱国精神，为促进我国工程教育的快速发展奠定基础。
四、总结
本研究基于美国ABET工程技术认证标准，从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政等四个方面对我国航空发动机类基础专业课——“航空叶轮机械原理”课程进行了现状问题分析和改革思考，希望能够为培养面向我国国家重大战略需求、现代化需求以及国际化需求的航空发动机类卓越工程技术人才提供必要参考。
参考文献：
［1］ 吴岩. 中国式现代化与高等教育改革创新发展［J］. 中国高教研究，2022（11）：21-29.
［2］ 孙如军，李泽，孟德华. 新工科背景下应用型人才培养模式研究［J］. 黑龙江教育：高教研究与评估，2021（03）：51-53.
［3］ 高丽敏，赵磊，曹志远，等. “教学并重、主体突出”的叶轮机械原理课程改革［J］. 高等工程教育研究，2019（S1）：97-98.
［4］ 李霓，布树辉，汤志荔，等. 基于ABET理念的工科课程改革实践与思考［J］. 高等工程教育研究，2022（01）：42-47.
［5］ 李三平，孙雪，王扬威. 基于OBE理念的课程教学改革探索与实践——以“机器人技术”课程为例［J］. 黑龙江教育：高教研究与评估，2022（04）：56-58.
［6］ 苗强，蒋京，张恒，等. 工业大数据背景下的航空智能发动机：机遇与挑战［J］. 仪器仪表学报，2019，40（07）：1-12.
［7］ 邹杰，胡乾苗，邬杨波，等. 基于OBE理念下的汽车电子技术课程改革初探［J］. 现代职业教育，2020（32）：1-3.
［8］ 中华人民共和国教育部. 教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知［EB/OL］. （2021-06-02）. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.
［9］ 全国高校思想政治工作会议情况综述［EB/OL］. （2018-01-03）. http：//www.moe.gov.cn/s78/A12/s8352/moe1445/201801/t2018 0103_323619.html.
（责任编辑：邵秋露）
