1. 引言
“交流电源系统”是“飞机电气系统”的核心章节，涵盖交流电路基础、发电机结构等内容[1]，直接对接民航维修工程专业“掌握电气系统维修知识、具备复杂工程问题解决能力”的培养要求。当前，行业对人才的工程实践与职业规范能力要求提升，但传统教学存在理论与实际脱节、能力培养目标不聚焦等问题。
近年来，项目式学习(PBL)以真实问题为导向，在工程专业中已证实能提升实践能力，但在民航维修领域多集中于整机实训，针对“交流电源系统”的专项PBL设计较少[2] [3]；产出导向教育(OBE)强调以学习成果为核心，民航专业虽引入该理念，但部分课程仍存在“目标–实践–评价”脱节，尤其在电气系统章节[4] [5]，与维修岗位能力的精准匹配缺乏成熟范式；课程思政在民航领域多聚焦安全文化等宏观层面[6]-[8]，针对“交流电源系统”微观场景的思政融入路径有待深化。
为此，本文结合民航维修工程专业培养方案的毕业要求、“飞机电气系统”课程大纲的教学目标，以及“交流电源系统”章节的教学课件内容，开展针对性教学设计，推进实现“知识传授、能力培养、价值引领”的统一。
2. 教学设计理念
本教学设计以民航维修工程专业“培养高可靠性航空器检测与维修高级工程技术人才”的目标为导向，紧扣课程大纲“掌握交流电源系统组成与原理、具备系统分析及故障判断能力”的要求，遵循“理论联系行业实际、能力对接岗位需求”的原则：
2.1. 知识目标锚定行业需求
以课件中交流电路基本概念、交流发电机、恒频/变频电源系统、电能变换装置等内容为核心，结合民航维修中电源参数检测、系统故障排查的实际场景，构建“基础理论–系统原理–维修应用”的知识链条。
2.2. 能力目标聚焦工程实践
围绕培养方案“问题分析、设计解决方案、使用现代工具”的毕业要求，通过案例分析、任务驱动等方式，训练学生对电源系统故障的判断与处理能力。
2.3. 素养目标融入职业规范
结合民航维修“安全第一、规范操作”的行业准则，在教学中渗透职业责任感、安全意识，同时融入课程思政元素，提升学生的民族自豪感与行业使命感。
3. 教学内容设计
结合“交流电源系统”章节课件内容与课程大纲的学时分配，将教学内容划分为4个模块，各模块均对接培养方案的毕业要求与课程大纲的教学目标：
3.1. 交流电路基础概念模块
以课件中周期、频率、有效值、功率参数及三相交流系统为核心，摒弃单纯的公式推导，结合民航维修场景设计教学：
1) 参数理解：通过对比课件中恒频电源与宽变频电源的参数差异，引导学生思考不同机型电源参数的选择依据，关联维修中“电源参数异常导致设备故障”的案例；
2) 功率分析：结合课件中有功功率、无功功率公式，分析民航维修中“电源系统效率检测”的关键指标，让学生计算某型飞机交流发电机的有功功率损耗，理解无功功率对电网负载的影响，为后续电源保护学习铺垫。
3.2. 交流发电机与电源系统形式模块
聚焦课件中交流发电机结构与恒频/变速恒频/变频电源系统，对接培养方案“工程知识应用”要求：
1) 发电机结构教学：结合课件中“无刷交流发电机”“变频启动发电机”的结构示意图，分析维修中常见的故障点(如励磁绕组短路、冷却系统堵塞)，引导学生设计“发电机定期检查”的流程；
2) 电源系统对比：利用课件中“组合传动发电机与VFSG的性能数据”，组织学生讨论VFSG的优势，培养学生基于数据的系统分析能力，呼应课程大纲“选择功能模块电路”的能力目标。
3.3. 电能变换与控制保护模块
围绕课件中变压整流器、电压调节器、过压保护等内容，结合民航维修“系统维护与故障处理”需求：
1) 变换装置教学：以课件中“三相桥式整流电路”为例，讲解其在飞机28VDC直流电源转换中的作用，让学生模拟“整流器故障导致直流负载断电”的排查过程，训练故障定位能力；
2) 保护系统教学：结合课件中“过压保护反延时特性”，分析维修中“瞬时过压不动作、长时间过压必保护”的行业规范，引导学生设计“电源过压故障的应急处理方案”，对接培养方案“设计解决方案”的毕业要求。
3.4. 工程应用拓展模块
结合课件中ARJ21、波音787等机型的电源系统案例，拓展国产大飞机C919的交流电源系统特点，让学生对比不同机型电源系统的维修差异，为后续实习实践奠定基础。
4. 教学方法设计
为实现“能力培养”目标，结合课程大纲“交互式教学”要求，采用以下3种教学方法：
4.1. 案例教学法
选取课件中“变频发电机可靠性提升”“过压保护故障导致设备损坏”等案例，以及民航维修实际案例，引导学生从“现象–原因–解决方案”展开分析，培养问题分析能力。例如，针对“组合传动发电机(IDG)故障”案例，让学生结合课件中IDG的结构，分析故障可能的部件(如恒速传动装置)，并提出维修更换流程。
4.2. 任务驱动法
设计“模拟电源系统检测”任务：给定某型飞机交流电源系统参数，提供课件中“电源系统原理图”，让学生分组使用仿真软件搭建电路，模拟“负载突变时的电压瞬变”，记录数据并分析是否符合课件中“瞬态特性要求”。该任务既训练学生使用现代工具的能力，又对接培养方案“研究能力”的要求。
4.3. 小组讨论法
围绕“宽变频电源系统在现代飞机中的应用优势”主题，让学生结合课件中“宽变频系统重量轻、可靠性高”的数据，以及民航维修中“变频系统维护成本低”的特点，分组讨论并汇报结论。讨论中教师引导学生关注“技术创新与行业需求的匹配”，培养团队协作与沟通能力。
5. 教学评价设计
结合课程大纲考核要求，优化评价体系，实现“过程性评价与能力评价并重”，呼应培养方案的多元毕业要求：
5.1. 过程性评价
1) 任务完成度：评价学生在“模拟电源系统检测”任务中的电路搭建准确性、数据记录完整性及故障分析合理性；
2) 小组讨论表现：从“观点逻辑性、行业案例结合度、团队贡献度”三个维度评分；
3) 自学成果：通过课后作业，检查学生对自学内容的掌握情况，强化自主学习能力。
5.2. 终结性评价
1) 理论考核：试题设计融入行业实际，如“某飞机交流发电机输出电压异常，结合课件中电压调节器原理，分析故障原因并提出维修方案”，考查知识应用能力；
2) 实践考核：设置“电源系统故障诊断”实操题，提供模拟故障场景，让学生使用检测工具定位故障点，评价其工程实践能力与职业规范意识。
6. 课程思政融入设计
遵循课程大纲“价值引领”要求，结合民航维修行业特点，从两个维度融入课程思政：
6.1. 民族自豪感培养
在“电源系统形式”模块，对比课件中ARJ21与国外机型的电源系统参数，介绍C919电气系统的自主创新成果，引导学生认识“中国高端制造”的发展成就，激发“为民航强国建设贡献力量”的使命感。
6.2. 职业责任感塑造
在“保护系统”模块，结合课件中“过压保护的反延时特性”，强调民航维修“差之毫厘，谬以千里”的安全要求，通过“某维修人员因忽略电源参数检测导致事故”的反面案例，培养学生“严谨务实、精益求精”的职业素养，对接培养方案“职业规范素养”的毕业要求。
7. 结语
本教学设计以民航维修工程专业培养方案为根本，以“飞机电气系统”课程大纲为指引，深度融合“交流电源系统”课件内容，通过“模块化教学内容、场景化教学方法、多元化评价体系、浸润式思政融入”，实现“知识传授–能力培养–素养塑造”的协同推进。实践表明，该设计能有效提升学生对交流电源系统的理解，强化其工程分析与故障处理能力，培养符合民航维修行业需求的职业素养。
基金项目
(1) 2023年江苏省高等教育教改研究课题：数字化转型下融入双创教育的电工学课程模块化教学创新实践，课题编号：2023JSJG441。
(2) 2025年江苏省高等教育教改研究课题：基于生产线控制系统的项目课程化教学模式研究与实践，课题编号：2025JGYB823。