获奖等级：国家级
课程类别：线上一流课程
完成单位：能源与动力学院
课程负责人：宋迎东
课程团队其他主要成员：牛序铭、尤超、于国强
一、课程概况
航空发动机结构分析与设计是集固体力学、流体力学、燃烧与传热学、控制科学和材料与制造科学为一体，具有工程应用背景特色的学科。目前我国正在实施“航空发动机和燃气轮机重大专项”，以实现航空发动机的发展由测绘仿制到自主创新的转型，对创新型人才的培养提出了迫切的需求。《航空发动机结构分析与设计》课程依托国家级特色专业-飞行器动力工程专业、国家重点学科-航空宇航推进理论与工程和国家级大学生工程实践教育中心，重点阐述典型航空发动机的总体结构、部件结构和附件系统的工作原理及组成，剖析主要部件结构的载荷环境、设计要求、结构设计需解决的主要矛盾、结构设计特点及发展趋势，以培养学生综合运用专业基础知识分析复杂问题的能力。
二、课程建设与改革举措
（一）课程教学内容与组织实施
约50%的课程学时实施学生线上自主学习慕课课程，并按照“零部件结构的功用→结构所受载荷/环境→结构设计面临的主要问题→解决上述问题的措施→典型的结构形式及设计特点→该类结构设计的发展趋势”体系组织慕课教学内容，并实现师生在线交流；20%的课程学时在航空馆实施航空发动机现场教学，加深对真实航空发动机结构及其设计特点的认知和理解；30%的课程学时实施课堂讲授，一方面通过设置具有探究性的开放性议题（由教师给定或学生自主收集先进航空发动机型号的结构图纸，分析并总结其结构特征与设计理念），并由学生分组上台进行演讲展示其学习成果与问题，将传统单一的教师讲授教学模式演变为集探究、思辨、互动与讨论为一体的翻转课堂教学模式；另一方面，借助校园网进入线上虚拟仿真教学资源，并与传统课堂教学进行深度融合，以期突破传统现场教学难以展示发动机内部复杂结构的局限，显著加速学生对航空发动机结构和设计的理解。
面向飞动专业卓越工程师班级学生，以暑期实习的形式实施先进航空发动机装拆实践课程，使学生亲自动手独立开展整机分拆与装配实验，深化对先进发动机总体结构设计理念的认识和理解。
（二）持续建设线上精品航空发动机结构教学资源
一方面，进一步完善慕课视频，根据航空发动机结构设计发展趋势增补教学内容，使慕课教学特色化、精品化；另一方面，以代表国际先进结构设计理念的2.5轴齿轮传动风扇发动机装拆实践系统为基础，以“虚实结合”为纲领，整合建设航空发动机结构虚拟仿真教学资源，提升实物教具的功能、教学效果和受益面。
（三）构建完整的航空发动机虚拟仿真与实践教学平台
将上述航空发动机结构虚拟仿真教学资源、先进发动机教具纳入现有的航空发动机教学实验体系，形成囊括“航空发动机装配与试车虚拟仿真实验→微型航空发动机→小型航空发动机→中型航空发动机”在内的航空发动机虚拟仿真与实践教学平台。
（四）加强具备“高阶性、创新性、挑战度”特征的《航空发动机结构分析与设计》混合式教学内涵建设
充分利用线上精品教学资源的优势，加强线上线下混合式教学的内涵建设，借助翻转课堂教学理念解决传统课堂讲授教学过于标准程式化、内容缺乏深度等问题，重点培养学生探索创新能力和团队协作意识。
三、课程主要特色
（一）课程特色
面向航空发动机自主设计国家战略对创新性人才培养的需求，以切实提高飞行器动力工程专业核心课程教学质量为目标，探索线上慕课、虚拟仿真教学资源与线下翻转课堂等教学新理念、先进发动机教具的深度融合，支撑学生航空发动机总体结构分析与实践能力的培养。
（二）创新点
1.线上慕课、虚拟仿真教学资源建设紧扣行业人才培养需求的导向。在教学内容体系的组织上，强化航空发动机总体结构的分析，以满足航空发动机自主创新发展对“总体分析与设计”能力培养的提升需求。
2.多层次的航空发动机实践教学。现有的虚拟仿真教学实验（微型涡喷发动机）、先进航空发动机装拆实验（小型涡扇发动机）和现场教学实验（中型航空发动机），初步形成了覆盖不同种类、推力的航空发动机实践教学体系，极大地提升学生对各类航空发动机结构特点和设计理念的认知及理解。
3.践行翻转课堂教学理念，突出探究式学习过程。课程将探究式教学方法综合应用于慕课教学内容组织、虚拟仿真教学实验设计、翻转课堂议题引导、现场实践教学环节安排以及课程考核评价体系中，避免重复性课堂讲授教学探究性不强的问题，激发了学生对航空发动机的学习和实践兴趣，有利于学生解决复杂问题的综合能力和创新思维的培养。
四、课程建设成效
“航空发动机结构分析与设计”线下课划分为理论课和实践课两部分。①理论课主要以课堂教学为主，通过引入大量的鲜活案例，将思政内容融入课程知识点的讲解过程中，在讲授知识的同时实现思政教育的内化。②实践课在南京航空航天博物馆航空发动机陈列室分组开展，教师带领学生零距离地接触真实的航空发动机，通过系统的讲解、零部件的分解及不同代次航空发动机的对比等方法，使学生能够更好地理解书本上的理论知识。通过书本图纸与陈列室发动机实物的对比增强了学生对未来工作的憧憬及认同，坚定其投身国家伟大事业的决心。课程组整理了典型航空发动机型号研制背后的感人故事，并融入实践课发动机总体结构的讲解中，不仅大幅度提高了学生的学习兴趣，而且使学生更好地感受到航发人誓为国家铸重器的高尚道德情操。
课程组进一步开辟了第二课堂。如建立QQ群和微信群，通过分享行业最新资讯并对热点问题进行探讨，引导学生了解行业动态并思考行业需求。另外，教师带领学生参观航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室，让学生能够接触到前沿的基础研究设施。同时，鼓励学生基于国家重大重点项目申请大学生创新课题，使学生能够更好地了解国家急需。采取上述措施还能促进学生学以致用，激发学生的创新思维并锻炼学生解决问题突破瓶颈的能力。
根据2022-2023学年的学生满意度调查结果，在教师立德树人、教学内容、课堂活跃度、学生兴趣度、辅导答疑、课程推荐度等指标上均实现明显增长。