民航特色飞控类课程群建设研究_钟伦珑.pdf
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1、第45 卷第3 期2023 年6 月电气电子教学学报Journal of Electrical and Electronic EducationVol45No3Jun 2023收稿日期:2022-06-16;修回日期:2022-10-03基金项目:国家级一流本科课程第一作者:钟伦珑(1979),男,博士,副教授,主要从事自动飞行控制教学、民航智能信息处理与自动化研究工作,E-mail:zlunlong163 com民航特色飞控类课程群建设研究钟伦珑1张鹏2石庆研1张旗3(1 中国民航大学 电子信息与自动化学院,天津 300300)(2 中国民航大学 工程技术训练中心,天津 300300)(3
2、中国民航大学 教师教学发展中心,天津 300300)摘要:飞控类课程群涉及到中国民航大学电子信息工程专业的核心课程,完善课群建设对提高教学质量,加强专业建设有积极作用。通过分析目前课程教学中面临的问题,结合民航运输飞机飞行控制系统的特点,充分挖掘相关课程之间关联,从教学实践内容、教学手段、教学平台、教材和思政内容等提出课程群的建设思路,为民航工程技术课程群建设提供参考和借鉴。关键词:飞行控制系统;课程群;课程群建设;工程技术教育中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1008-0686(2023)03-0064-06Construction of the Course Group on F
3、light Control with Aviation FeatureZHONG Lunlong1ZHANG Peng2SHI Qingyan1ZHANG Qi3(1 College of Electronic Information and Automation,Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China)(2 Engineering and Technology Training Centre,Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China)(3 Center
4、 for Teaching and Learning Development,Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China)Abstract:The flight control course group involves the core courses of the electronic information engineering major of CivilAviation University of China Improving the construction of the course group has a
5、positive effect on improving the quality ofteaching and strengthening the professional construction By analyzing the problems faced in the current course teaching,com-bined with the characteristics of the flight control system of civil aviation transport aircraft,we fully explore the correlation be-
6、tween relevant courses,and propose the construction of course groups from the content of teaching practice,teaching methods,teaching platform,teaching materials and ideological and political content The objective is to provide reference for the construc-tion of civil aviation engineering technology
7、course groupKeywords:flight control system;course group;construction of course group;engineering technology education课程是教学实施的基本单元,课程建设是高校教学建设的基本问题,一直是教育主管部门关心的问题1。教育部实施一流本科课程“双万计划”以来,课程建设受到了越来越广泛的重视2 3。在传统课程实施组织和教育观念中,认为课程建设是专业教学计划中一门课程的自身建设。随着“新工科”建设和多学科交叉专业的兴起,这种观点的缺点逐渐显现,如:专业各课程规划缺乏有机统一,课程建设与改革只是
8、课程体系内的局部优化,培养计划难以达到整体优化与协调,课程内容之间不必要的重复和教学资源的重复建设不可避免4。课程群基于专业培养目标,在一定的课程体系框架内对知识、方法、系统组成等方面具有逻辑联系的若干课程重新整合优化,形成一个有机联系的整体5。在民机飞行控制系统技术领域中,随着计算机技术与民航运输业的迅速发展,飞行控制的基础理论和基本方法的应用已经由传统的测量、控制工程等领域,扩大到监测、信号处理、控制与决策等领域,亟需对飞控类课程群进行统一的整合与优化。1背景与存在问题分析1 1飞控类课程现状无论军机、民机,还是通航飞机,飞行控制系统都是核心飞机系统,因此国内航空类高校都针对飞行控制系统开
9、设了相关的课程或课程群,以设计为主的高校将“飞行控制系统”作为飞行器设计与工程或自动化专业的主要课程,如:北京航空航天大学6、西北工业大学7、南京航空航天大学8、沈阳航空航天大学9、南昌航空大学10、空军工程大学;以应用为主的高校针对飞行技术或机务维修工程专业开设了相关课程,如:上海工程技术大学为飞行技术专业开设了“飞行控制系统”11,中国民航飞行学院、广州民航职业技术学院为机务维修专业开设了“自动飞行控制系统”相关课程12 13。中国民航大学电子信息工程专业(CDIO)培养目标基于现代民航机务维修工程行业特点,兼顾维修性设计适航要求,突出民航航空电子系统维修与设计特色,课程群按照民机航空电子
10、系统架构及系统之间的关联设置。1 2民航特色“飞控类”课程群简介目前,民机机载自动化系统由控制自动化发展到信息集成化、任务复杂化、飞行控制和管理综合化,从模拟连续控制发展到数字离散控制,及延伸到由离散事件驱动的决策控制,这些系统工作原理及结构的变化决定了“飞控类”课程群不再是简单的控制原理与飞行控制系统分析设计。中国民航大学于 2010 年启动电子信息工程专业 CDIO 工程教育模式改革,课程体系设计以产品、过程和系统的“构思 设计 实现 运行”(CDIO)的全生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习知识并获取工程能力,目的在于树立学生的“大工程观”理念14,培养
11、学生系统思维和工程应用能力。按照民机自动飞行系统的工作原理与组成结构相关性划分,“飞控类”课程群包括与飞行管理与自动飞行控制系统、导航系统的工作原理和机载系统相关的课程,主要为电子信息工程专业(CDIO)开设,每学期授课人数为 280 人左右。1 3目前存在的问题及分析受教学体系和课程教学内容的设置影响,以前的飞控类课程群有以下问题:(1)专业核心课程划分过细,以飞机功能部件为对象开设课程,缺乏“大系统”观念。传统的飞控类课程群由“控制理论”“飞行原理”“飞行控制系统”等相关的课程组成,而现代民机机载自动化系统已发展到综合飞行管理,传统的飞控类课程群观念已不适用,需要将导航系统与飞行管理纳入进
12、来。(2)课程内容相对封闭,前后续课程有机关联不够。为进一步掌握学情,加强教学的针对性,课程组在“飞行管理与自动飞行控制系统 S”课程教学前,做了相关问卷调查,反映前后课程有机关联不够的典型问题反馈结果如下:“接触过飞管飞控概念吗?”问题统计,只有 39 4%的学生是通过前续课程知道飞行管理与自动飞行控制相关概念的,说明前续课程较少提及飞行管理与自动飞行控制相关的概念与应用;“了解 PID 各字母含义吗?”统计,有 63%的学生知道,但按理来说,这个百分比应该更高。表明学生对基础知识掌握不牢。从调查结果和实际的教学情况分析,目前飞控类课程群主要存在以下教学问题:(1)在专业理论教学内容上:各门
13、课程所讲授内容相对独立,没能很好地发现和挖掘其内部的关联性,没有形成互补优势。相关课程在资源整合和优化、完善教学内容、更新教学手段、改进教学方法等方面还需深入挖掘,以适应教学改革需要,使相关课程形成有机整体,提高教学效果和质量。(2)在实验教学环节上:受课时压缩影响,4 门课程的实验由 32 课时缩减至 24 课时。课程群实验内容和项目相对单一,实验内容安排对前后课程衔接的考虑不周全,没有以飞行控制系统为核心来设计整个课程群的实验环节,实验的整体性、系统性不完善。虽然,有 60 课时的二级项目“飞机监视与控制设计”对通信导航监视和控制系统进行综合系统设计,但从学生做综合导航功能系统设计和自动着
14、陆系统模拟高级项目的情况来看,对这些知识的掌握还不够深入。(3)学生对专业基础课和专业课的关系认识不到位,理论性很强的专业基础课程学习情况不理想,如“控制理论与工程(1)”和“控制理论与工程(2)”两门专业基础课,理论分析多、概念抽象、工程应用背景介绍较弱,容易使学生感到枯燥。甚至有些学生总结出“PID 控制器就是调出来的,建模仿真没什么用”等,体会不到理论课程和专业课之间的关系。(4)受教学经验影响,在课程的教学模式上更侧重理论,与后期的二级项目、高级项目联系不够,在引导学生进行理论联系工程项目的“构思 设计 实现 运行”方面,还有很大的提升空间。总之,目前课程群相关课程缺少一体化设计,内容
15、关联不紧密;工程应用背景不明确,缺少理论与实际应用的关联;学生对实际应用需要的理论和方法掌握不扎实,综合应用能力不足。2建设目标与思路2 1建设目标中国民航局冯正霖局长指出:“民航院校要依56第3 期钟伦珑,等:民航特色“飞控类”课程群建设研究托行业特色,着力提升办学能力和水平”,对民航院校工程教育改革提出了明确目标要求。民航特色飞控类课程群的建设旨在持续开展工程实践教育改革与实践,探索以课程群为核心进行课程体系改革,践行“理论适度、强化能力、注重规范、兼顾前沿”的教学理念,探索“系统思维、问题牵引、项目驱动、能力导向、创新实践”的教学模式,建设“虚实结合+互联网+工作坊”的教学环境,全面提升
16、课程教学质量和效果。2 2建设思路如表 1 所示,现有的专业核心课程体系采用一体化设计,通过优化课程内部结构、删减重复内容、补充前沿技术,建立了有机的“大系统”课程,改变了原来普通班以飞机系统部件为基础开设课程的方式,强化了对学生系统综合思维能力的培养,获得了很好的教学效果15,飞控类课程群所涉及的教学内容更加优化、高效。表 1专业核心课程体系变化情况2021 版 CDIO2012 版普通班导航原理与系统 S无线电导航原理与系统、大气数据系统、惯性导航系统飞行管理与自动飞行控制系统 S飞行原理(I)、自动飞行控制系统、飞行管理计算机系统为满足学校教学改革要求,2021 版培养方案中增加了“四个
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