航空信息类专业综合仿真实验课程教学设计与探索

　　摘 要：现代航空正朝着机电与信息一体、控制与网络综合的方向发展，为了强化航空基础理论，锻炼工程应用能力，开展了飞行器系统综合仿真实验课程的教学模式设计与探索。从教学内容设计、研究型教学手段和考核模式三个方面进行研究和改革，实践表明该改革思路能有效提升学生钻研积极性，可以为新工科建设类似课程改革提供借鉴。

　　关键词：新工科;航空电子;模式改革;综合仿真

　　一、概述

　　自动化、信息化和智能化是现代航空器发展的必然趋势，由西北工业大学申报的“飞行器控制与信息工程”专业是教育部新增审批的唯一一个航空领域的本科专业，主要面向国家航空航天领域在飞行器控制与信息系统方面对人才的新需求。这一专业作为典型工科专业，在“新工科”建设中需要体现航空技术高速发展的深刻时代特性[1]。

　　为了响应新工科建设需求，本专业将“做中学”深入贯彻到课程培养方案中，设置大量课程辅助实验/课程设计、集中实践和专业综合设计环节，《飞行器系统综合仿真实验》作为专业必修的集中实践环节，计划通过开展综合仿真实验，为学生从课程教学向毕业设计过渡提供桥梁，为学生适应航空领域综合信息化和自动化发展提供实践操作和直观接触。然而，该课程教学存在如下问题：1. 教学内容单调，与先修课程间联系不足，在完全学分制自主选课模式下存在先修课程体系建立不完善;2. 教学模式手段不明，作为创新性集中实践环节，与传统实验室教学不同，受限于实验室条件和实验对象特点，无法开展实物综合仿真，需要创新教学模式和仿真手段;3. 缺乏考核模式和学生积极性调动方法，教学考核模式需要与教学模式相配合，充分考虑教学手段变化，有针对性调动学生学习兴趣。

　　按照新工科建设要求，改变教学方法[2]，增加学生学习和钻研积极性，本文针对飞行器系统综合仿真实验课程开展教学设计与探索，梳理构建飞行器系统综合仿真实验教学内容，通过综合实验与调试锻炼学生;在做中学习理论知识，筑牢学生基础。从教学内容设计、研究型教学手段和考核模式三个方面进行研究和改革，让学生在动手、动脑和实践过程中去映射和体会理论所学知识和方法，使得课程内容和体系前后主动衔接，充分实践“做中学”的教学理念和模式，提升学生创新实践能力。

　　二、实验教学内容设计

　　通过教学大纲的分析，针对课程特点和培养方案前期课程理论体系，设计编列可选的系统综合仿真实验项目和教学内容，涵盖飞机典型系统理论基础、基于Matlab/Simulink和AMESim的系统建模方法、飞机系统建模编程、仿真与调试等内容要求，使学生能够了解、学习并掌握工程领域常用的基本仿真工具，编程语言，能够独立使用对应仿真平台完成系统数学建模，完成仿真程序的编写、调试和仿真结果的处理与分析，并最终撰写课程实验报告。

　　具体实验教学内容包括：

　　(一)系统建模与仿真基础知识

　　通过集中课堂教学，讲解系统仿真技术，系统建模方法，布置課后仿真类专著、文献查阅和学习，目标是掌握系统建模的基本方法和思路、连续系统/离散系统基本概念，计算机系统仿真系统运行基础，初步了解Matlab/Simulink或AMESim等工程专业常用系统建模与仿真软件平台工具。通过资料文献查阅和学习，对系统综合仿真方法有较为系统和全面认识，基本具备开展系统仿真的知识条件。

　　(二)飞行器系统综合仿真项目实验与实验报告撰写

　　设置多项可选的系统综合仿真实验项目，通过学生自主选择项目，开展仿真对象资料查阅，综合仿真实验计划/方案设计与研讨，项目实验和实验报告撰写。具体可选实验项目包括：

　　1. 小型无人机飞行系统建模与仿真实验。在小型无人机气动参数基础上，通过在Matlab/Simulink仿真平台下建立三维飞行运动数学模型，搭建仿真环境，完成飞机常见运动过程的仿真和数据输出，数据处理与分析。

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文章名称： 航空信息类专业综合仿真实验课程教学设计与探索

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