增材制造技术是以数字模型为基础，融合计算机辅助设计、材料加工与成型等技术，通过烧结、熔融等方式逐层堆积制造实体产品的制造技术。受制于材料、工艺及装备等因素的影响，技术尚停留于非连续纤维增强树脂基复合材料方面，并且以理论研究为主。相比于复合材料零件的增材制造而言，满足于零件成型或维修应用的复合材料工装，可充分发挥热塑性材料可回收等优点，有效缩短工装的制造周期，降低其综合成本，实现复合材料工装的快速制造、维修、改型及其回收等目标，在航空领域具备广阔的应用前景。因此，航空复合材料工装的增材制造着眼于航空复合材料领域的发展更具前瞻性，将授课教师科研导向中完成的相关工程案例衍生为教学内容结合现有教学资源和教学平台，设计形成面向应用的航空复合材料工装增材制造技术的微课堂教学内容模块具有现实意义。

1 国内外研究现状分析

国内许多高校和研究机构在典型成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化开展了相关研究，已初步实现了设备产业化，并接近国外产品水平，改变了该类设备早期依赖进口的局面。然而，在增材的基础理论与成形微观机理研究方面仅开展了局部相关研究，缺乏基础、系统和深入研究。此外，材料的基础研究、制备工艺以及产业化方面与国外相比存在相当大的差距。目前，美国已经成为增材制造领先的国家，最早尝试将增材制造技术应用于航空航天等领域。洛克希德·马丁公司与Sciaky合作，使用增材制造钛合金零件的F-35 已经进行了试飞，证实了增材制造应用在飞机工业中的实用性和普遍性。波音公司拥有大量增材制造飞机部件，包括300种不同类型的部件、2万多件部件以及10种不同型号的飞机。同时，A350有超过1000个部件将采用FDM工艺进行增材制造。可见，国际上知名的制造业巨头和航空企业均将增材制造技术应用于制造零件或产品模具，对缩减模具制造周期、提升复合材料维修效率的同时有助于降低复合材料维修全周期成本。

而对于国内航空维修企业，特别是以航空复合材料零部件维修业务为主的维修企业，则在维修方案设计、力学性能基础数据积累等方面存在较大的技术差距，在新技术应用、自主能力建设方面受制于国外适航评审壁垒更是严重滞后。因此，本项目将贴合于人才供给侧需求深入剖析问题，面向航空领域技术应用需求，采用理论与实践相结合的人才培养模式，以航空复合材料工装的增材制造及应用为核心，在教学过程中植入学生易于接受的工程案例，强化服务于应用的教学内容改革，提升学生的综合素质，旨在迎合我校建设应用型人才理念培养飞制专业航空复合材料方向的高水平应用型人才。

2 具体改革内容：

本项目以飞制专业课程《复合材料工艺》为研究对象，以授课教师产学研过程中的科研导向为牵引，通过将工程案例设计为微课堂模块并融入课堂教学内容，开展面向应用型人才培养的课程改革研究。

（1）教学内容的更新路径

将飞制专业《复合材料工艺学》课程体系重构为知识体系关联的模块化微课堂，将教师科研成果及先进基础理论融入教学内容，并将科研导向中工程案例融入微课堂的教学过程，同步更新微课堂和课堂教学内容，使教学内容跟进学科并让学生的专业知识体系与科研及应用发展保持一致。

（2）教学手段的集成路径

利用理论知识与增材制造工程案例讲授相集成的教学手段，形成具备多样化、有效化特征的微课堂的教学手段，通过工程案例讲解夯实理论知识的理解，同步提升学生理论知识获取及工程实践验证能力，激发学生的主动学习性，引导学生进行学科方面的前沿科技探索，提升学生的创新能力和意识。

（3）教学评价的变革路径

针对微课堂的教学内容与教学手段，变革评价体系所涵盖的考核方法并优化考核机制，建全基于卷面考试为核心的理论知识考核、协同动手能力、分组实施、教学过程表现力、教学过程参与度为核心实践能力考核的多维度考量、符合微课堂设计的教学评价体系，形成客观、系统、有效的学生综合能力评价体系。

3改革计划和举措

紧密围绕增材制造技术在航空领域的发展态势，基于飞制专业增材制造应用实际，实现满足于专业发展及教学目标的微课堂设计及建设。

（1）教学内容的具体化更新：构筑以复合材料成型及维修工装的增材制造/应用为核心的微课堂教学内容，形成以模块化教学内容更新为基础的课程改革模式，能够以先进技术为教学内容核心，将新技术和理论引入教学内容，更新教学内容的同时重构课程体系，提升课程体系建设水平，保持学科水平的先进性。

（2）教学手段的多样化集成：以学生理论与实践相结合能力的提升为培养目标，集成案例现场讲授与理论教学的教学手段，侧重学、研、用的有效衔接，强化学生的创新思维，增强学生的实践及创新能力。通过设计产学研过程生成工程案例的讲授及等效实践验证与理论教学相结合为核心的微课堂教学手段，形成理论知识与工程实践的有效衔接。

（3）教学评价的多维度变革：以理论知识夯实侧重于实践能力提升为教学重点，将多维度的考核机制引入教学质量及学习质量的评价过程并形成学生综合能力评价体系，激发学生学习主动性，全面提升学生系统能力。旨在打造以多维度教学质量及学习质量考核机制为核心的微课堂教学质量评价机制，形成系统有效的学生综合能力评价体系。

4改革成效

（1）通过教学内容与科研导向和学科发展的“与时俱进”，提升教学内容实践性，即提升飞制专业航空复合材料方向教学内容的实践性，将航空复材维修领域的增材制造应用工程案例设计为微课堂，融合于理论教学及实践教学内容。

（2）通过理论结合实践，实践促进创新的“学以实用”，强化学生实践能力，即借助产学研中增材制造工程案例，加深学生对于课程体系和学科发展的理解及思考，强化学生实践能力的同时培养满足于航空领域发展需求的应用型人才。

（3）通过多维评价体系的“贯通融会”，赋予教学手段多样化，即将工程案例以微课堂模式植入理论教学内容中，促进理论内容与工程实践的紧密联系，通过知识点分析和产学研工程案例的引入方式实现教学手段的多样化集成。

基金项目：2024年沈阳航空航天大学本科教学改革研究项目（JG240302B1）.