面向新工科的《飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程混合式教學(xué)模式探索

面向新工科的?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程混合式教學(xué)形式探究〔〕:

摘要：當(dāng)前傳統(tǒng)的"知識(shí)導(dǎo)向型";教學(xué)形式已無法滿足新工科建立對(duì)飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程多學(xué)科交融和學(xué)生創(chuàng)新才能的培養(yǎng)要求。在此背景下，本文分析了面向新工科的飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程教學(xué)形式新要求，并討論了線上、線下混合式教學(xué)改革內(nèi)容、施行方案和詳細(xì)施行方法，特別提出了面向航空維修的典型工程案例建立方案，為相關(guān)課程改革提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：新工科；工程案例；混合式教學(xué)

本文引用格式：李國舉,等.面向新工科的?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程混合式教學(xué)形式探究[J].教育現(xiàn)代化,2022,7(50):106-109.

ExplorationonHybridTeachingModeof"AircraftStructureDesign";CourseforNewEngineering

LIGuo-ju,LIUZhan-he,WANGXiao-lu,HANFei-fei

〔ZhengzhouUniversityofAeronautics,ZhengzhouHenan〕

Abstract:Thecurrenttraditional"knowledgeoriented"teachingmodehasbeenunabletomeettherequirementsofthenewengineeringconstructionforthemultidisciplinaryintegrationofaircraftstructuredesigncourseandthecultivationofstudents'innovationability.Inthiscontext,thispaperanalyzesthenewrequirementsofaircraftstructuredesigncourseteachingmodefornewengineering,anddiscussesthecontent,implementationschemeandspecificimplementationmethodofonlineandofflinehybridteachingreform,especiallyputsforwardthetypicalengineeringcaseconstructionschemeforaviationmaintenance,whichprovidesacertainreferencefortherelatedcurriculumreform.

Keywords:Newengineering;Engineeringcase;Mixedteaching

一概述

"新工科";建立是應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革所面臨的新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)，是響應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)開展對(duì)工程技術(shù)人才需求號(hào)召，著眼高等教育改革開展全局，培養(yǎng)德智體美勞全面開展的社會(huì)主義建立者和接班人的重要舉措。目前，我國高校主流的教學(xué)方式是班級(jí)授課制，這種齊步走的教學(xué)方式不利于教師因材施教以及學(xué)生的個(gè)性開展，迫使我們探究混合式教學(xué)形式進(jìn)展教學(xué)【1】。國內(nèi)高校所開展的混合式教學(xué)改革理論中，通常是在傳統(tǒng)教學(xué)的根底上，借助慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等開展混合式教學(xué)[2-4]。當(dāng)前混合式教學(xué)形式的興起和地方高校轉(zhuǎn)型的需求對(duì)高校教師也提出了更高的挑戰(zhàn)，教師不僅扮演傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者、控制者、組織者等角色，將向設(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者、整合者、協(xié)助者、學(xué)習(xí)者等多元化角色演變【5】。

新工科要求在人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起背景下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才。而傳統(tǒng)的工科專業(yè)課程以講授學(xué)科的知識(shí)為中心，學(xué)生以學(xué)習(xí)知識(shí)為主。課程提供在該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)識(shí)事物和解決問題的一般原那么與方法，缺乏針對(duì)性，無法滿足新工科要求。為此，重慶大學(xué)的謝志江教授研究了案例法在新工科教學(xué)中的應(yīng)用，討論了在工科教學(xué)中引入案例教學(xué)法的必要性【6】。案例教學(xué)法很早就應(yīng)用于法學(xué)和醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)，后期在管理設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了較多應(yīng)用[7,8]。當(dāng)前，很多工科專業(yè)也開始開展案例式教學(xué)方法的研究[9,10]。

?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?是飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。隨著現(xiàn)代航空航天技術(shù)的飛速開展，飛行器構(gòu)造越來越復(fù)雜，機(jī)載設(shè)備不斷更新，新材料、新工藝、新構(gòu)造不斷出現(xiàn)，使得當(dāng)前以理論知識(shí)傳授為主的?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論開展，無法滿足新工科建立對(duì)多學(xué)科交融和創(chuàng)新才能的培養(yǎng)要求，也無法從根本上發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性[11-13]。本文通過分析新工科建立對(duì)飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)教學(xué)形式的新要求出發(fā)，探究面向新工科的?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?線上、線下混合式教學(xué)新形式，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體的教學(xué)思路，以理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際工程案例為主線的高效課堂。

二新工科建立對(duì)?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程教學(xué)形式新要求

〔一〕多學(xué)科交融和創(chuàng)新才能培養(yǎng)新要求

飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程所包含的其它相關(guān)課程如圖1所示，與理論力學(xué)、材料力學(xué)、構(gòu)造力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、飛行器總體設(shè)計(jì)等課程親密相關(guān)，是多個(gè)學(xué)科交融的綜合體。因此，對(duì)于飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)的掌握需要綜合各個(gè)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，需要對(duì)上述課程內(nèi)容的總結(jié)和升華。就當(dāng)前我國高校教育現(xiàn)狀來看，盡管一些雙一流院校和職業(yè)技術(shù)學(xué)校設(shè)立了相關(guān)學(xué)科和專業(yè)，但存在教學(xué)方法和學(xué)科單一、理論教學(xué)與理論教學(xué)脫節(jié)、教學(xué)內(nèi)容廣泛零散等問題，無法滿足新工科建立對(duì)多學(xué)科交融和創(chuàng)新才能的培養(yǎng)要求。

〔二〕對(duì)教師從知識(shí)傳授者到教學(xué)資源整合者和引導(dǎo)者的新要求

當(dāng)前?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程主要沿用以教師講授為主體，課堂教學(xué)內(nèi)容以理論知識(shí)為中心的教學(xué)形式，教學(xué)常常陷入"教師缺乏工程經(jīng)歷rarr;課程知識(shí)內(nèi)容陳舊rarr;教學(xué)內(nèi)容落后于理論開展rarr;教師不愿意更新知識(shí)";循環(huán)形式，無法滿足新工科建立對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。在面向新工科的混合式教學(xué)形式下教師所扮演的是不僅是傳統(tǒng)單一的知識(shí)傳授者、控制者、組織者等角色，將向設(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者、整合者、協(xié)作者、多維評(píng)價(jià)者、跨界學(xué)習(xí)者、反思理論者等多元化角色演變【5】。授課教師不再是單獨(dú)的某個(gè)人而是一個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，需要教師本人從事飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)相關(guān)的科研工程和到地方航空公司和機(jī)場(chǎng)進(jìn)展工程調(diào)研，不斷更新理論知識(shí)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用形式。

〔三〕教學(xué)內(nèi)容從理論知識(shí)為主到解決典型工程問題的多學(xué)科知識(shí)交融為主

新工科背景下各高校要培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才。當(dāng)前飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容以理論講解為主，輔以利用多媒體增加圖片及視頻形式增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，但是對(duì)學(xué)生來說，印象不深，且無法理解理論知識(shí)的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值，更加鍛煉不了學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的才能。因此有必要將課堂內(nèi)容重新設(shè)計(jì)，開展以解決工程案例為主的多學(xué)科知識(shí)交融的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

〔四〕考核內(nèi)容從單一的期末理論考試為主到過程性評(píng)價(jià)為主的考核新要求

新工科要求發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和積極性，而當(dāng)前飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程的考核方式主要是平時(shí)成績(jī)〔20%〕+期末理論考試成績(jī)〔80%〕，無法表達(dá)學(xué)生平時(shí)的參與學(xué)習(xí)討論情況，也無法表達(dá)對(duì)學(xué)生分工協(xié)作、分析問題和解決問題的才能的考核。因此，有必要引入過程性評(píng)價(jià)機(jī)制，將平時(shí)學(xué)生參與問題討論、分析和解決問題過程納入考核范圍并給出定量分?jǐn)?shù)，以此鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與課堂討論，保障案例式教學(xué)內(nèi)容能充分為學(xué)生消化吸收。

三新工科背景下?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?線上線下混合式教學(xué)形式的探究

面向航空工程學(xué)院飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)大四上學(xué)期開設(shè)的?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程，具有打通面向新工科建立對(duì)多學(xué)科交融和創(chuàng)新才能以及理論指導(dǎo)工程理論"最后一公里";的重要作用。在學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握航空航天技術(shù)根底、高等數(shù)學(xué)、畫法幾何、機(jī)械設(shè)計(jì)等理工科背景知識(shí)和空氣動(dòng)力學(xué)、飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、飛行器構(gòu)造力學(xué)等專業(yè)化知識(shí)根底上，針對(duì)以上存在的難點(diǎn)問題，結(jié)合課程開設(shè)定位，有必要對(duì)?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?課程從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面開展建立性和探究性研究。為改善學(xué)生理論學(xué)習(xí)與理論脫鉤嚴(yán)重，提升學(xué)生對(duì)多學(xué)科交融和創(chuàng)新才能，本文探究采用線上、線下混合式教學(xué)方式，通過線上建立交融多學(xué)科知識(shí)和跨平臺(tái)的在線開放課程，使學(xué)生不受時(shí)間、地點(diǎn)限制掌握每一個(gè)專題相關(guān)理論知識(shí)，線下以案例引導(dǎo)學(xué)生將多學(xué)科理論知識(shí)與工程理論嚴(yán)密結(jié)合，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)新知識(shí)的才能，提升教學(xué)效果。

〔一〕改革內(nèi)容

面向新工科的飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)線上線下混合式教學(xué)改革內(nèi)容如圖2所示。根據(jù)新工科要求，通過跨平臺(tái)的多學(xué)科模塊化課程內(nèi)容創(chuàng)新、線下面向航空維修的案例內(nèi)容創(chuàng)新以及線上線下有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法創(chuàng)新打破當(dāng)前課程教學(xué)的瓶頸和問題。在施行過程中需要教師在線下為學(xué)生進(jìn)展重點(diǎn)內(nèi)容和工程案例背景講授，并引導(dǎo)學(xué)生積極在線上自主學(xué)習(xí)和掌握面向某一工程案例問題的根底理論知識(shí)和相關(guān)研究方法并組織開展分組討論總結(jié)，從而最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)立足航空維修產(chǎn)業(yè)的高素質(zhì)復(fù)合型應(yīng)用人才的要求。

〔二〕?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?線上線下混合式教學(xué)施行方案

面向新工科的飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)線上線下混合式教學(xué)施行方案流程圖如圖3所示。本文通過調(diào)研航空維系制備相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人才才能需求，調(diào)查飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)相關(guān)的專著、教材、資料，并借鑒相關(guān)學(xué)科如飛行器構(gòu)造力學(xué)、飛行器總體設(shè)計(jì)等航空宇航類專業(yè)課程教學(xué)思路和方法，結(jié)合線上、線下混合式教學(xué)形式和翻轉(zhuǎn)課堂及案例化教學(xué)方法研究建立面向新工科的飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)和改良方案，并應(yīng)用于飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的詳細(xì)教學(xué)活動(dòng)中。

四?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?線上線下混合式教學(xué)形式施行方法

〔一〕面向航空維修制備的工程案例資源庫建立

通過調(diào)研與飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)有嚴(yán)密合作的武漢凌云科技集團(tuán)有限責(zé)任公司航空維修培訓(xùn)中心以及學(xué)生就業(yè)航空相關(guān)單位，同時(shí)深化調(diào)查飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系，建立適宜我專業(yè)學(xué)生才能的包含民航CCAR-147部航空器維修內(nèi)容和大學(xué)生飛行器設(shè)計(jì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽的工程案例[14]。同時(shí)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立數(shù)據(jù)庫并將工程案例添加到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，使得教師可以隨時(shí)更新、刪除、調(diào)用工程案例，保證教學(xué)理論的順利施行。

〔二〕多學(xué)科、專題化和跨平臺(tái)的線上理論模塊課程內(nèi)容建立

當(dāng)前飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括飛行器的分類、組成和設(shè)計(jì)的一般過程，飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)的思想與技術(shù)，飛行器的外載荷和設(shè)計(jì)情況，飛行器機(jī)體構(gòu)造的特點(diǎn)、構(gòu)造分析與設(shè)計(jì)的根本概念，設(shè)計(jì)原理、準(zhǔn)那么與方法，飛行器起落裝置的形式及其構(gòu)造特點(diǎn)、根本原理和設(shè)計(jì)方法，復(fù)合材料構(gòu)造的形式和設(shè)計(jì)原理、方法等。在此根底上，通過積極調(diào)研雙一流航空類院校西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與構(gòu)造課程的理論教學(xué)內(nèi)容和西安航空學(xué)院、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院等航空地方特色院校并結(jié)合我專業(yè)學(xué)生根底程度，整理面向航空維修制備的工程案例涉及的相關(guān)理論，并按照案例意義對(duì)應(yīng)方式重新整合跨學(xué)科和專題化的理論模塊課程內(nèi)容。并參考相關(guān)高校的在線開放課程建立形式，利用泛雅平臺(tái)上進(jìn)展建立，建立與工程案例逐一對(duì)應(yīng)的專題化的多學(xué)科理論模塊在線開放課程。基于此，飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)在線開放課程將以飛行器構(gòu)造的分析和設(shè)計(jì)為中心內(nèi)容，對(duì)航空飛行器與航天飛行器構(gòu)造分析和設(shè)計(jì)進(jìn)展全面系統(tǒng)的闡述。

〔三〕線下案例模塊和線上理論模塊的混合式教學(xué)方法探究

為了引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，必須建立過程性評(píng)價(jià)機(jī)制，通過組織，引導(dǎo)學(xué)生開展以解決工程案例問題導(dǎo)向的線上課程理論知識(shí)的自由學(xué)習(xí)，線下組織學(xué)生以小組分工共同討論和解決工程問題的教學(xué)設(shè)計(jì)，配合教師最終評(píng)價(jià)考核打分制，使得線下案例模塊和線上理論模塊的有機(jī)結(jié)合，最終培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識(shí)的交融和解決實(shí)際航空維修相關(guān)工程問題的才能。

五結(jié)語

在"新工科";的大背景下，對(duì)高校的人才培養(yǎng)提出了更高的要求，因此本文針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的缺乏，對(duì)?飛行器構(gòu)造設(shè)計(jì)?線上線下混合式教學(xué)改革方案進(jìn)展了廣泛的調(diào)研，并進(jìn)展了深化的考慮，最終提出了一些教學(xué)改革的思路、方法和手段。結(jié)合線下案例式教學(xué)內(nèi)容和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式，讓學(xué)生更多的參與教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)才能，進(jìn)步課堂的學(xué)習(xí)效率，最終到達(dá)預(yù)期的教學(xué)目的。

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