面向新工科的《飛行器結構設計》課程混合式教學模式探索

面向新工科的?飛行器構造設計?課程混合式教學形式探究〔〕:

摘要：當前傳統(tǒng)的"知識導向型";教學形式已無法滿足新工科建立對飛行器構造設計課程多學科交融和學生創(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造設計課程教學形式新要求，并討論了線上、線下混合式教學改革內容、施行方案和詳細施行方法，特別提出了面向航空維修的典型工程案例建立方案，為相關課程改革提供了一定的參考。

關鍵詞：新工科；工程案例；混合式教學

本文引用格式：李國舉,等.面向新工科的?飛行器構造設計?課程混合式教學形式探究[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";建立是應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革所面臨的新機遇、新挑戰(zhàn)，是響應國家創(chuàng)新驅動開展對工程技術人才需求號召，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方式是班級授課制，這種齊步走的教學方式不利于教師因材施教以及學生的個性開展，迫使我們探究混合式教學形式進展教學【1】。國內高校所開展的混合式教學改革理論中，通常是在傳統(tǒng)教學的根底上，借助慕課、微課、翻轉課堂等開展混合式教學[2-4]。當前混合式教學形式的興起和地方高校轉型的需求對高校教師也提出了更高的挑戰(zhàn)，教師不僅扮演傳統(tǒng)的知識傳授者、控制者、組織者等角色，將向設計者、引導者、整合者、協(xié)助者、學習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)等技術的興起背景下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新型、應用型、復合型優(yōu)秀人才。而傳統(tǒng)的工科專業(yè)課程以講授學科的知識為中心，學生以學習知識為主。課程提供在該學科領域內認識事物和解決問題的一般原那么與方法，缺乏針對性，無法滿足新工科要求。為此，重慶大學的謝志江教授研究了案例法在新工科教學中的應用，討論了在工科教學中引入案例教學法的必要性【6】。案例教學法很早就應用于法學和醫(yī)學專業(yè)的教學，后期在管理設計領域也得到了較多應用[7,8]。當前，很多工科專業(yè)也開始開展案例式教學方法的研究[9,10]。

?飛行器構造設計?是飛行器設計與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。隨著現(xiàn)代航空航天技術的飛速開展，飛行器構造越來越復雜，機載設備不斷更新，新材料、新工藝、新構造不斷出現(xiàn)，使得當前以理論知識傳授為主的?飛行器構造設計?課程內容遠遠落后于理論開展，無法滿足新工科建立對多學科交融和創(chuàng)新才能的培養(yǎng)要求，也無法從根本上發(fā)揮學生的積極性和創(chuàng)造性[11-13]。本文通過分析新工科建立對飛行器構造設計教學形式的新要求出發(fā)，探究面向新工科的?飛行器構造設計?線上、線下混合式教學新形式，實現(xiàn)以學生學習為主體的教學思路，以理論聯(lián)絡實際工程案例為主線的高效課堂。

二新工科建立對?飛行器構造設計?課程教學形式新要求

〔一〕多學科交融和創(chuàng)新才能培養(yǎng)新要求

飛行器構造設計課程所包含的其它相關課程如圖1所示，與理論力學、材料力學、構造力學、空氣動力學、機械設計、飛行器總體設計等課程親密相關，是多個學科交融的綜合體。因此，對于飛行器構造設計的掌握需要綜合各個學科的相關知識，需要對上述課程內容的總結和升華。就當前我國高校教育現(xiàn)狀來看，盡管一些雙一流院校和職業(yè)技術學校設立了相關學科和專業(yè)，但存在教學方法和學科單一、理論教學與理論教學脫節(jié)、教學內容廣泛零散等問題，無法滿足新工科建立對多學科交融和創(chuàng)新才能的培養(yǎng)要求。

〔二〕對教師從知識傳授者到教學資源整合者和引導者的新要求

當前?飛行器構造設計?課程主要沿用以教師講授為主體，課堂教學內容以理論知識為中心的教學形式，教學常常陷入"教師缺乏工程經(jīng)歷rarr;課程知識內容陳舊rarr;教學內容落后于理論開展rarr;教師不愿意更新知識";循環(huán)形式，無法滿足新工科建立對培養(yǎng)復合型應用型人才的培養(yǎng)要求。在面向新工科的混合式教學形式下教師所扮演的是不僅是傳統(tǒng)單一的知識傳授者、控制者、組織者等角色，將向設計者、引導者、整合者、協(xié)作者、多維評價者、跨界學習者、反思理論者等多元化角色演變【5】。授課教師不再是單獨的某個人而是一個教學團隊，需要教師本人從事飛行器構造設計相關的科研工程和到地方航空公司和機場進展工程調研，不斷更新理論知識的應用范圍和應用形式。

〔三〕教學內容從理論知識為主到解決典型工程問題的多學科知識交融為主

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。當前飛行器構造設計課堂內容以理論講解為主，輔以利用多媒體增加圖片及視頻形式增強學生對理論知識的掌握，但是對學生來說，印象不深，且無法理解理論知識的實際工程應用價值，更加鍛煉不了學生分析和解決實際工程問題的才能。因此有必要將課堂內容重新設計，開展以解決工程案例為主的多學科知識交融的系統(tǒng)學習。

〔四〕考核內容從單一的期末理論考試為主到過程性評價為主的考核新要求

新工科要求發(fā)揮學生學習的主體性和積極性，而當前飛行器構造設計課程的考核方式主要是平時成績〔20%〕+期末理論考試成績〔80%〕，無法表達學生平時的參與學習討論情況，也無法表達對學生分工協(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價機制，將平時學生參與問題討論、分析和解決問題過程納入考核范圍并給出定量分數(shù)，以此鼓勵和引導學生積極主動參與課堂討論，保障案例式教學內容能充分為學生消化吸收。

三新工科背景下?飛行器構造設計?線上線下混合式教學形式的探究

面向航空工程學院飛行器設計與工程專業(yè)大四上學期開設的?飛行器構造設計?課程，具有打通面向新工科建立對多學科交融和創(chuàng)新才能以及理論指導工程理論"最后一公里";的重要作用。在學生系統(tǒng)學習掌握航空航天技術根底、高等數(shù)學、畫法幾何、機械設計等理工科背景知識和空氣動力學、飛機總體設計、飛行器構造力學等專業(yè)化知識根底上，針對以上存在的難點問題，結合課程開設定位，有必要對?飛行器構造設計?課程從教學內容和教學方法兩方面開展建立性和探究性研究。為改善學生理論學習與理論脫鉤嚴重，提升學生對多學科交融和創(chuàng)新才能，本文探究采用線上、線下混合式教學方式，通過線上建立交融多學科知識和跨平臺的在線開放課程，使學生不受時間、地點限制掌握每一個專題相關理論知識，線下以案例引導學生將多學科理論知識與工程理論嚴密結合，鍛煉學生自主學習新知識的才能，提升教學效果。

〔一〕改革內容

面向新工科的飛行器構造設計線上線下混合式教學改革內容如圖2所示。根據(jù)新工科要求，通過跨平臺的多學科模塊化課程內容創(chuàng)新、線下面向航空維修的案例內容創(chuàng)新以及線上線下有機結合的教學方法創(chuàng)新打破當前課程教學的瓶頸和問題。在施行過程中需要教師在線下為學生進展重點內容和工程案例背景講授，并引導學生積極在線上自主學習和掌握面向某一工程案例問題的根底理論知識和相關研究方法并組織開展分組討論總結，從而最終實現(xiàn)培養(yǎng)立足航空維修產(chǎn)業(yè)的高素質復合型應用人才的要求。

〔二〕?飛行器構造設計?線上線下混合式教學施行方案

面向新工科的飛行器構造設計線上線下混合式教學施行方案流程圖如圖3所示。本文通過調研航空維系制備相關產(chǎn)業(yè)的人才才能需求，調查飛行器構造設計相關的專著、教材、資料，并借鑒相關學科如飛行器構造力學、飛行器總體設計等航空宇航類專業(yè)課程教學思路和方法，結合線上、線下混合式教學形式和翻轉課堂及案例化教學方法研究建立面向新工科的飛行器構造設計課程教學設計和改良方案，并應用于飛行器設計與工程專業(yè)的詳細教學活動中。

四?飛行器構造設計?線上線下混合式教學形式施行方法

〔一〕面向航空維修制備的工程案例資源庫建立

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

〔二〕多學科、專題化和跨平臺的線上理論模塊課程內容建立

當前飛行器構造設計課程的主要內容包括飛行器的分類、組成和設計的一般過程，飛行器構造設計的思想與技術，飛行器的外載荷和設計情況，飛行器機體構造的特點、構造分析與設計的根本概念，設計原理、準那么與方法，飛行器起落裝置的形式及其構造特點、根本原理和設計方法，復合材料構造的形式和設計原理、方法等。在此根底上，通過積極調研雙一流航空類院校西北工業(yè)大學、北京航空航天大學、南京航空航天大學飛行器設計與構造課程的理論教學內容和西安航空學院、長沙航空職業(yè)技術學院等航空地方特色院校并結合我專業(yè)學生根底程度，整理面向航空維修制備的工程案例涉及的相關理論，并按照案例意義對應方式重新整合跨學科和專題化的理論模塊課程內容。并參考相關高校的在線開放課程建立形式，利用泛雅平臺上進展建立，建立與工程案例逐一對應的專題化的多學科理論模塊在線開放課程?；诖耍w行器構造設計在線開放課程將以飛行器構造的分析和設計為中心內容，對航空飛行器與航天飛行器構造分析和設計進展全面系統(tǒng)的闡述。

〔三〕線下案例模塊和線上理論模塊的混合式教學方法探究

為了引導和鼓勵學生自主學習積極性，必須建立過程性評價機制，通過組織，引導學生開展以解決工程案例問題導向的線上課程理論知識的自由學習，線下組織學生以小組分工共同討論和解決工程問題的教學設計，配合教師最終評價考核打分制，使得線下案例模塊和線上理論模塊的有機結合，最終培養(yǎng)學生多學科知識的交融和解決實際航空維修相關工程問題的才能。

五結語

在"新工科";的大背景下，對高校的人才培養(yǎng)提出了更高的要求，因此本文針對傳統(tǒng)教學的缺乏，對?飛行器構造設計?線上線下混合式教學改革方案進展了廣泛的調研，并進展了深化的考慮，最終提出了一些教學改革的思路、方法和手段。結合線下案例式教學內容和翻轉課堂教學方式，讓學生更多的參與教學中，培養(yǎng)學生的自我學習才能，進步課堂的學習效率，最終到達預期的教學目的。

參考文獻

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