李繼廣，董彥非，呂 毅，曹 艷，屈高敏

(西安航空學(xué)院 飛行器學(xué)院，西安 710077)

近年來，應(yīng)用型本科教育得到了各界廣泛關(guān)注。2010年7月，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》正式發(fā)布，強(qiáng)調(diào)全國教育大會提出的“教育的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新型、適合各類崗位的工程人才，促進(jìn)國家工業(yè)化發(fā)展”[1-3]。2015年10月，教育部、國家發(fā)改委和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高等院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》[4-5]，指出應(yīng)用型本科院校應(yīng)當(dāng)服務(wù)區(qū)域、行業(yè)的發(fā)展需求，加強(qiáng)一線技術(shù)技能人才培養(yǎng)。該指導(dǎo)意見為“建設(shè)特色鮮明的高水平應(yīng)用型本科院?！碧峁┝艘罁?jù)。顯而易見，以就業(yè)為導(dǎo)向已經(jīng)成為應(yīng)用型本科專業(yè)建設(shè)的基本原則，畢業(yè)生的就業(yè)成功率、社會就業(yè)滿意度已成為衡量應(yīng)用型本科院校辦學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)[6]。在高等工程教學(xué)實(shí)踐中，實(shí)踐設(shè)計(jì)課程和成績考核是提高學(xué)生能力和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑[7]。近年來，隨著應(yīng)用型本科教育的發(fā)展建設(shè)，對學(xué)生的實(shí)踐能力提出了更高的要求，各應(yīng)用型高校更加注重對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[8-10]。然而，傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程存在實(shí)踐內(nèi)容單一化、考核結(jié)果不科學(xué)、遠(yuǎn)離工程實(shí)踐等不足，這些不足使得傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)并不能有效地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

針對傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的不足和應(yīng)用型本科的教學(xué)目標(biāo)，本文根據(jù)成果導(dǎo)向教育 (OBE，Outcome based Education)教學(xué)模式，設(shè)計(jì)了應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)的方式和教學(xué)效果評估的方法。

1 傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的不足

實(shí)踐設(shè)計(jì)課程是本科工科類教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，幾乎所有的專業(yè)課程都有實(shí)踐環(huán)節(jié)。然而，這些以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的實(shí)踐設(shè)計(jì)課程在實(shí)際教學(xué)中的效果卻不理想。就傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)而言，有以下方面值得注意。

1.1 實(shí)踐內(nèi)容單一

對于課內(nèi)開設(shè)的實(shí)踐設(shè)計(jì)課程，大多針對本專業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐。然而，就工程應(yīng)用來說，幾乎沒有單一門學(xué)科知識的應(yīng)用。以“飛行器總體設(shè)計(jì)”這門課的實(shí)踐設(shè)計(jì)而言，其直接相關(guān)的課程至少包括：“飛行器總體設(shè)計(jì)”“空氣動力學(xué)”“飛行力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“材料加工”等。如果單純從“飛行器總體設(shè)計(jì)”出發(fā)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，無疑會背離實(shí)際的工程應(yīng)用。

1.2 實(shí)踐設(shè)計(jì)課程組織形式背離工程應(yīng)用

傳統(tǒng)的實(shí)踐設(shè)計(jì)課程，或要求學(xué)生單獨(dú)完成，或要求小組協(xié)同完成。然而，對于大型的工程設(shè)計(jì)而言，大多采用總師負(fù)責(zé)制。在總師負(fù)責(zé)制下，將整個(gè)任務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行分解、各分系統(tǒng)獨(dú)立負(fù)責(zé)、團(tuán)隊(duì)成員協(xié)同設(shè)計(jì)，依靠團(tuán)隊(duì)的整體智慧實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)。因此，在大型工業(yè)設(shè)計(jì)活動中，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)、組織、合作能力是相較于專業(yè)技能之外另一些重要的能力。然而，傳統(tǒng)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程注重的是學(xué)生個(gè)人的專業(yè)技能，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)、組織、合作能力則沒有得到足夠的重視。

1.3 成績考核標(biāo)準(zhǔn)方式不合理

就課程效果評定而言，一般依據(jù)考試試卷、設(shè)計(jì)報(bào)告以及輔助的課堂考勤等等，這種成績評定方式明顯存在重結(jié)果輕過程的不足。值得注意的是，這種評價(jià)結(jié)果能夠真正反映學(xué)生真實(shí)的水平和技能嗎？試卷考試是不是考前突擊、死記硬背的結(jié)果？課程設(shè)計(jì)報(bào)告是不是僅僅是課本或者網(wǎng)絡(luò)算例的重現(xiàn)？學(xué)生在實(shí)踐過程中有何獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想？和其它學(xué)科知識怎樣協(xié)調(diào)？團(tuán)隊(duì)溝通是否順暢？這一系列問題都不能夠回答。需要更加注意的是，教師在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)無法及時(shí)參與，不能有效幫助學(xué)生提高實(shí)際工程技能。

基于以上分析可知，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)和工程實(shí)踐是相割裂的，實(shí)踐結(jié)果并不能直觀的轉(zhuǎn)化為學(xué)生的工程技能，而且在實(shí)踐過程中，教師的作用除了偶爾的解惑，并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)踐的問題，了解實(shí)踐的具體情況和效果，及時(shí)幫助學(xué)生提高，因此，要從實(shí)踐設(shè)計(jì)課程的組織方式和成績評定兩方面入手解決。

2 基于OBE模式的實(shí)踐設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

成果導(dǎo)向教育(OBE)是一種基于學(xué)習(xí)——產(chǎn)出為向?qū)У慕逃砟?，該模式著重關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)成效來評價(jià)教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)目標(biāo)實(shí)施的合理性[10]。因此，該模式更加重視提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為了達(dá)到該目的，在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要明確以下問題：明確該課程希望學(xué)生在哪些方面有所提高？這些技能的提高會為工程應(yīng)用帶來何種益處？怎樣達(dá)到使學(xué)生提高的目的？怎樣科學(xué)地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果？

從OBE模式的介紹可知，該模式是一種向?qū)?、反向設(shè)計(jì)方式。就具體實(shí)踐教學(xué)來說，應(yīng)遵循以下步驟進(jìn)行思考設(shè)計(jì)：工業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)對學(xué)生素質(zhì)、技能的需求(目標(biāo)分析)；如何將這些需求融入實(shí)踐教學(xué)(課程設(shè)計(jì))；如何有效、科學(xué)的評估教學(xué)結(jié)果(效果評估)；如何全程參與實(shí)踐過程，使其達(dá)到課程目標(biāo)(目標(biāo)實(shí)現(xiàn))。

3 教學(xué)效果評定

從以上實(shí)施步驟來看，OBE模式需要通過教學(xué)效果來指導(dǎo)教學(xué)質(zhì)量的提升，因此，該教學(xué)評定應(yīng)包含過程成績評定和最終成績評定兩部分。過程成績評定以檢驗(yàn)階段性教學(xué)效果，幫助教師認(rèn)識學(xué)生的實(shí)踐情況，及時(shí)地參與到實(shí)踐過程中并提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，過程成績評定也是幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決問題的過程。通過對階段實(shí)踐的總結(jié)，使學(xué)生及時(shí)調(diào)整組員間的組織結(jié)構(gòu)、優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，最終成績評定則是對整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的評定，檢驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)最終的學(xué)習(xí)效果。因此，教學(xué)評定不僅是最終評定教學(xué)效果的依據(jù)，更是教師參與實(shí)踐教學(xué)、學(xué)生自我優(yōu)化提升的依據(jù)。所以，教學(xué)評定是除了合理的教學(xué)設(shè)計(jì)之外，實(shí)施過程是更重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1 過程成績評定

過程成績評定的主要目的是通過檢查、診斷和反饋，激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)。作為實(shí)踐設(shè)計(jì)課程參與的主體，學(xué)生對實(shí)踐過程的體驗(yàn)最真實(shí)、最完整。因此，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)充分聽取學(xué)生的反饋和意見，具體到實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以采取學(xué)生自評、交叉互評、階段負(fù)責(zé)人小組成員打分等措施。另外，教師也應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)的階段效果中發(fā)揮更大作用，具體實(shí)施可以通過設(shè)計(jì)成果階段性答辯、階段性設(shè)計(jì)報(bào)告等方式進(jìn)行評價(jià)。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的自評、答辯、階段報(bào)告等方式，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生對自己的團(tuán)隊(duì)、自己的作用做出優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化提升的目的。

3.2 最終成績評定

最終成績評定是一個(gè)系統(tǒng)性工程，應(yīng)當(dāng)摒棄傳統(tǒng)單一的以最后試卷或報(bào)告作為評定的方式，代之以科學(xué)、合理、全面的方式對整個(gè)實(shí)踐過程進(jìn)行評價(jià)。因此，最終成績評定應(yīng)當(dāng)以學(xué)生具體的專業(yè)技能的提高作為考核的目標(biāo)，充分發(fā)揮實(shí)踐效果、專業(yè)技能、過程提高、協(xié)作組織能力等因素在最終成績評定中的作用，全面考核實(shí)踐過程所取得的效果。

4 基于綜合指數(shù)法的成績評定

4.1 綜合指數(shù)法

綜合指數(shù)評估法的一般步驟包括：指標(biāo)體系的建立、指標(biāo)的量化、各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的確定和綜合性能的計(jì)算。綜合指數(shù)模型指標(biāo)體系構(gòu)造一般按照以下準(zhǔn)則。

4.1.1 獨(dú)立性

成績評定指標(biāo)是由一系列相互緊密關(guān)聯(lián)的指標(biāo)組成，這些指標(biāo)的劃分是相互獨(dú)立的，并且同一層次的指標(biāo)必須不能有重疊區(qū)間，不存在橫向的因果關(guān)系。要求指標(biāo)的獨(dú)立性，可避免重復(fù)計(jì)算，減少不必要的評估指標(biāo)，提高評估的效率。

4.1.2 完整性

對于成績評估指標(biāo)，要能夠反映實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的特征，以及描述實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的完成程度，應(yīng)使其盡可能地涵蓋各個(gè)方面，而不遺漏指標(biāo)，從而可以更全面、正確、系統(tǒng)地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)然，這種成績評定指標(biāo)的整體完備性只是相對的，在實(shí)際評估時(shí)，允許省略一些指標(biāo)中雖然有影響但屬于次要的因素以提高評估效率。

4.1.3 層次性

成績評定指標(biāo)是分層次的，整個(gè)指標(biāo)構(gòu)成一個(gè)樹狀的結(jié)構(gòu)，上一層指標(biāo)應(yīng)為下一層指標(biāo)的概括，下一層指標(biāo)應(yīng)為上一層指標(biāo)的具體體現(xiàn)。

4.1.4 科學(xué)性

對教學(xué)效果進(jìn)行定量分析，即以成績評定指標(biāo)作為學(xué)生實(shí)踐教學(xué)課程的評估標(biāo)準(zhǔn)具有十分重要的意義。

建立成績評定指標(biāo)時(shí)，應(yīng)盡可能量化下層指標(biāo)，即下層指標(biāo)建模計(jì)算后得到一個(gè)物理意義很明確的數(shù)據(jù)，而不是一組數(shù)據(jù)，這樣才能進(jìn)行估算和評價(jià)。最后，建立的成績評定指標(biāo)體系的大小要合適，意思明確，分層也要適當(dāng)。評定指標(biāo)量化主要是根據(jù)不同階段、不同評價(jià)對象、不同評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出的成績進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而消除個(gè)人打分的主觀因素。在各部分評定指標(biāo)量化之后，還要確定各項(xiàng)指標(biāo)對總效能貢獻(xiàn)的重要程度，即各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重的確定，如前所述，各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重指的是該項(xiàng)指標(biāo)對系統(tǒng)總效能重要程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在評定指標(biāo)量化和指標(biāo)權(quán)重之后就能對綜合性能進(jìn)行計(jì)算評估，從而對系統(tǒng)的性能給出相對客觀的評價(jià)。

4.2 成績評定指標(biāo)體系

以學(xué)生能力提高為核心，對學(xué)生整個(gè)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評定，應(yīng)該根據(jù)綜合指數(shù)評估法的基本準(zhǔn)則，建立完善的評估指標(biāo)體系。針對實(shí)踐設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)和目的，建立實(shí)踐設(shè)計(jì)課程評定指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1實(shí)踐設(shè)計(jì)課程評定指標(biāo)體系

在該評定指標(biāo)體系中，學(xué)習(xí)態(tài)度反映學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我成長能力。在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，短短的在校學(xué)習(xí)階段不可能學(xué)會掌握所有工作所需的全部技能，因此，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度，這對學(xué)生今后的成長至關(guān)重要。

團(tuán)隊(duì)效率反映的是學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，正如前文所述，目前幾乎所有的工程項(xiàng)目都需要依靠團(tuán)隊(duì)的力量來完成，因此，在實(shí)踐過程中，必須重視培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和意識。過程成績是學(xué)生自我總結(jié)、自我提升的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是教師參與實(shí)踐教學(xué)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、引導(dǎo)優(yōu)化的重要依據(jù)。對于實(shí)踐設(shè)計(jì)課程來說，要根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)結(jié)果評定最終成績，其設(shè)計(jì)成果的科學(xué)性和規(guī)范性是實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量最直觀的表現(xiàn)。

4.3 性能指標(biāo)的量化

在該評價(jià)指標(biāo)體系中，有些指標(biāo)的評定可以直觀的給出分?jǐn)?shù)，如教師根據(jù)考勤和觀察給出的學(xué)習(xí)態(tài)度成績，根據(jù)實(shí)踐報(bào)告的科學(xué)性、規(guī)范性給出的完成質(zhì)量成績。而另一些成績的評定則有很多非客觀的因素夾雜其中，如團(tuán)隊(duì)效率的評定，無論是學(xué)生的反饋或者根據(jù)完成質(zhì)量情況進(jìn)行評分都不能完全客觀的反映，過程成績中的小組互評成績也夾雜了學(xué)生的個(gè)人情感和受每個(gè)人評分標(biāo)準(zhǔn)不同的影響。因此，在最終成績評定時(shí)要充分考慮這些因素的影響。

所以，在成績評定指標(biāo)體系中要實(shí)現(xiàn)評定指標(biāo)量化，有必要對指標(biāo)進(jìn)行公度化處理。其處理方法如下：

式中，xij為單項(xiàng)給定成績；xmin、xmax為單項(xiàng)成績中的最低分和最高分；c為成績基準(zhǔn)值；n為班級或者小組人數(shù)。

4.4 權(quán)重系數(shù)的確定

從評定體系可知，實(shí)踐設(shè)計(jì)課程的最終成績是由學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)效率、過程成績和完成質(zhì)量四部分組成。各部分權(quán)重的大小不僅反映了課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)、教學(xué)目的，而且將直接影響到學(xué)生最后的得分。對于該權(quán)重系數(shù)的確定，本文采用層次分析法建立成績評定模型。

層次分析法是一種實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，該方法靈活、簡明，具有定量和定性相結(jié)合分析各種決策因素的特征，其基本思路是根據(jù)問題的本質(zhì)和最終要達(dá)到的目的，分解出問題的若干組成因素，并按它們之間的從屬關(guān)系，將各因素分層，構(gòu)成一個(gè)層次化模型體系，然后逐層分析，成績評定時(shí)只需對同層中各因素進(jìn)行兩兩比較，確定同一層次中諸因素的相對重要性，然后綜合專家的判斷，決定各因素相對重要的順序。采用此方法會比憑借經(jīng)驗(yàn)定出的權(quán)重系數(shù)更科學(xué)。其次，對成績評定時(shí)要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，由于因素較多，可能會出現(xiàn)矛盾的評論，如果能通過一致性檢驗(yàn)就表明各因素的評價(jià)順序是相當(dāng)一致的。

在上一層次中某一準(zhǔn)則Ck下，對同一層次的n個(gè)元素中的任意兩個(gè)元素Ai和Aj，通過比較可以得出哪個(gè)更重要以及重要多少，目前多采用1～9判斷尺度作為賦予重要程度的數(shù)值。判斷尺度如表1所示，表1給出了1～9判斷尺度的含義(其中Ck為A的上一層判斷準(zhǔn)則)。

表1 判斷尺度

對于n個(gè)元素，由上表可以得到兩兩判斷矩陣A

簡寫為A=(aij)n×n

判斷矩陣A具有如下性質(zhì)：

(1)任意元素aij>0；aji=1/aij； 主對角線元素等于1，即aii=1。

矩陣A中元素不一定具有傳遞性，即不一定有aij×ajk=aik成立，如果成立，則稱A為一致性矩陣。在由判斷矩陣導(dǎo)出元素排序權(quán)重時(shí)，一致性矩陣具有重要意義。

(2)計(jì)算單一準(zhǔn)則下的相對權(quán)重

即計(jì)算單一準(zhǔn)則Ck下n個(gè)元素A1，A2，…，An的排序權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。具體就是求判斷矩陣A的最大特征根λmax對應(yīng)的最大特征向量W，表達(dá)式為：

A·W=λmax·W

(2)

特征向量經(jīng)歸一化后即可作為在準(zhǔn)則Ck下n個(gè)元素A1，A2，…，An的排序權(quán)重。

在求出和后，要對進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

首先要計(jì)算一致性指標(biāo)CI

(3)

然后從查出平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，RI值隨參數(shù)量n(判斷矩陣A的階數(shù))變化，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

最后計(jì)算隨機(jī)一致性指標(biāo)

CR=CI/RI=(λmax-m)/((m-1)×RI) (4)

當(dāng)CR≤0.1時(shí)，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的。

5 以通用飛機(jī)/無人機(jī)實(shí)踐課為例的教學(xué)實(shí)踐

5.1 課程設(shè)計(jì)

通用飛機(jī)/無人機(jī)實(shí)踐課是飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)的飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、飛行力學(xué)、空氣動力學(xué)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)等理論知識以及CATIA、ANSYS、Fluent等設(shè)計(jì)軟件來完成一款飛行器設(shè)計(jì)的基本流程。根據(jù)應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱，通過為期7周的實(shí)踐設(shè)計(jì)課程，希望學(xué)生獲得以下能力：飛行器設(shè)計(jì)的基本過程和實(shí)踐步驟；飛行器設(shè)計(jì)的基本組織架構(gòu)和流程；專業(yè)知識鞏固和設(shè)計(jì)工具的使用；終身學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5.2 具體實(shí)踐

通用飛機(jī)/無人機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大而系統(tǒng)的工程，需要依靠團(tuán)隊(duì)的整體協(xié)作才能完成。為了符合教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合飛行器設(shè)計(jì)的工業(yè)組織方式，將本課程劃分為初步設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、三維建模、結(jié)構(gòu)分析、氣動計(jì)算分析、優(yōu)化迭代五個(gè)實(shí)踐階段。

為了體現(xiàn)現(xiàn)代飛行器設(shè)計(jì)組織的總師負(fù)責(zé)制，該實(shí)踐設(shè)計(jì)課程采用自愿分組方式，每組選出1名總負(fù)責(zé)人。小組總負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)小組各項(xiàng)工作的協(xié)調(diào)，同時(shí)為該階段小組成員的表現(xiàn)打分。

在設(shè)計(jì)題目上，小組可以選擇設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中給定的通航飛機(jī)、長航時(shí)無人機(jī)、中型運(yùn)輸機(jī)、中型客機(jī)等設(shè)計(jì)題目，也可以自擬題目。在選定題目之后，小組成員要系統(tǒng)、連貫的完成整個(gè)設(shè)計(jì)流程。

5.3 成績評定權(quán)重系數(shù)的確定

根據(jù)前文確定的成績評定方法，下面計(jì)算該實(shí)踐設(shè)計(jì)課程各部分成績權(quán)重系數(shù)。根據(jù)專家對各部分的打分認(rèn)定，可得如下評定矩陣：

評定矩陣的最大特征值為4.21，最大特征值對應(yīng)的特征向量為[0.2505 0.2505 0.4674 0.8099]r。

一致性檢驗(yàn)：CI=0.07，CR=0.0729≤0.1，因此，通過一致性檢驗(yàn)，是可接受的結(jié)果。對最大特征值對應(yīng)的特征向量進(jìn)行歸一化處理可得：[0.1409 0.1409 0.2628 0.4554]r。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該實(shí)踐設(shè)計(jì)課程四部分的成績權(quán)重如表3所示。

表3 實(shí)踐設(shè)計(jì)課程四部分的成績權(quán)重

5.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容和效果展示

5.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容和性能要求

該小組以偵察型無人機(jī)為題進(jìn)行設(shè)計(jì)。該無人機(jī)主要任務(wù)需求為對地偵察，要求采用輪式滑跑起飛和著陸方式。為了滿足對地偵察的要求，該無人機(jī)應(yīng)具有攜帶偵察設(shè)備進(jìn)行長時(shí)間巡航的能力。在實(shí)際實(shí)施時(shí)，教師應(yīng)深入到課堂、觀察各小組設(shè)計(jì)工作的協(xié)調(diào)、討論情況，以及階段工作的完成進(jìn)度，參與各組的技術(shù)討論并指導(dǎo)該小組的組織方法和技術(shù)方案確定。各組每完成一階段的設(shè)計(jì)，即提交該階段的設(shè)計(jì)報(bào)告，教師根據(jù)該階段的完成質(zhì)量綜合評價(jià)該小組的實(shí)踐學(xué)習(xí)效果，并為下一階段的組織、設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。根據(jù)基本設(shè)計(jì)要求，該無人機(jī)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：

(1)巡航時(shí)間>5h；(2)巡航高度約1500m；(3)有效載荷約5kg；(4)起飛重量不大于30kg；(5)實(shí)用升限為4000m；(6)最大平飛速度不小于150km/h；(7)起降方式為輪式滑跑起飛和輪式著陸方式 ；(8)控制操作方式為地面站監(jiān)控全自主+無線電遙控。

5.4.2 設(shè)計(jì)結(jié)果展示

(1)初步設(shè)計(jì)：

起飛重量：估計(jì)20 kg；推重比和推力：推重比為0.2 ，推力為5kg；機(jī)翼面積：1.3m2；機(jī)翼載荷：199.4 N/m2；螺旋槳參數(shù)：直徑0.45m，螺距為0.19m；油箱體積：燃油質(zhì)量為8kg，則需要油箱的體積為10L。

點(diǎn)評：在該階段，小組成員依據(jù)《飛機(jī)設(shè)計(jì)》相關(guān)知識完成了相關(guān)設(shè)計(jì)工作，完成了研究報(bào)告。但是，報(bào)告形式的規(guī)范程度有待提高。

(2)方案設(shè)計(jì)：

初步設(shè)計(jì)下，飛機(jī)采用襟翼裝置增加飛機(jī)起飛狀態(tài)下的升力。飛機(jī)發(fā)動機(jī)選用單發(fā)發(fā)動機(jī)DLE20RA型發(fā)動機(jī)，推進(jìn)裝置為推進(jìn)式?？紤]到螺旋槳的直徑、飛機(jī)的重量要求，在方案設(shè)計(jì)階段，采用兩葉槳。飛機(jī)起落架形式采用前三點(diǎn)式。

機(jī)翼設(shè)計(jì)：

機(jī)翼面積1.3m2；展弦比：5；后掠角：2°；根稍比：2.5；根：50mm；梢：20mm；平均氣動弦長：0.36m。

機(jī)身設(shè)計(jì)：

機(jī)身為圓頭方形機(jī)身，在減少阻力的同時(shí),盡可能的增大機(jī)身內(nèi)部的體積,以便攜帶更多的燃油和更大的機(jī)載設(shè)備。同時(shí)考慮配平的要求選擇適當(dāng)?shù)拈L度。

尾翼設(shè)計(jì)：

水平尾翼為V形尾翼,避開螺旋槳?dú)饬鞯那闆r下連接水平尾翼,以確保兩尾撐桿的協(xié)調(diào)運(yùn)動如尾翼整體的強(qiáng)度。

點(diǎn)評：在該階段，小組成員依據(jù)《飛機(jī)設(shè)計(jì)》相關(guān)知識完成了相關(guān)設(shè)計(jì)工作，完成了研究報(bào)告。但是，所設(shè)計(jì)的飛機(jī)科學(xué)性和合理性有待提高，不過總體完成質(zhì)量優(yōu)良。

(3)三維建模

根據(jù)初步方案設(shè)計(jì)結(jié)果，該小組設(shè)計(jì)的飛機(jī)三維模型如圖2所示。

圖2 飛機(jī)三維模型

點(diǎn)評：在該階段，小組成員按照前面階段的設(shè)計(jì)完成了飛機(jī)的三維建模過程。但是，模型的精細(xì)程度有待提高。

圖3 飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核計(jì)算

(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)結(jié)果和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，該小組的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

點(diǎn)評：在該階段，小組成員按照前面階段的設(shè)計(jì)完成了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化，有比較大的減重空間。

(5)強(qiáng)度校核

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果，對飛機(jī)的結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果如圖4所示。

點(diǎn)評：在該階段，小組成員完成了飛機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算的相關(guān)工作，證明結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合飛行要求，不過也證明了飛機(jī)主起落架安裝位置的不合理性。

(6)氣動計(jì)算與分析

根據(jù)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對該設(shè)計(jì)進(jìn)行網(wǎng)格劃分并進(jìn)行氣動性能計(jì)算，其網(wǎng)格劃分效果和氣動流場如圖5所示。

圖5 氣動計(jì)算網(wǎng)格劃分和機(jī)翼流場

點(diǎn)評：在該階段，小組成員完成了氣動計(jì)算的相關(guān)工作，給出了機(jī)翼的流場圖。

5.4.3 成績評定

根據(jù)式(1)所示換算方法對小組打分成績進(jìn)行換算，應(yīng)用表3所確定的各部分權(quán)重對學(xué)生成績進(jìn)行綜合計(jì)算。學(xué)生的小組成員打分、教師打分、換算成績和最終得分如表4所示。

表4 小組成績評定

5.5 實(shí)踐教學(xué)總結(jié)

在為期七周的教學(xué)實(shí)踐中，小組成員分工明確、相互配合完成了各階段的設(shè)計(jì)任務(wù)，而且通過每周提交的各階段設(shè)計(jì)報(bào)告和設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)，任課教師及時(shí)了解實(shí)踐的動態(tài)和設(shè)計(jì)的缺陷。小組在下一階段的設(shè)計(jì)過程中，及時(shí)避免了類似錯(cuò)誤的再次發(fā)生。在第七周，小組成員對前期設(shè)計(jì)存在的缺陷進(jìn)行了集中優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通過該小組的實(shí)踐過程可知，該組第一階段的組織和設(shè)計(jì)存在較大的失誤，設(shè)計(jì)工作完成質(zhì)量不高，小組成員的協(xié)調(diào)也不順暢，但是在教師指導(dǎo)以及小組成員的反思、改進(jìn)下，第二階段及以后各階段有了極大的改善，小組成員的協(xié)作和設(shè)計(jì)工作走上正軌，設(shè)計(jì)效率和效果有了很大的提高。

總體來看，該實(shí)踐過程很好的達(dá)到了課程目標(biāo)，學(xué)生的專業(yè)知識、設(shè)計(jì)實(shí)踐能力和組織協(xié)調(diào)能力得到了鍛煉和提高，整個(gè)實(shí)踐過程取得了較好的效果。

6 結(jié)語

隨著應(yīng)用型本科教育理念的深化以及應(yīng)用型高校教育教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，應(yīng)用型高校更加注重對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，專業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程是提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要途徑和有效手段。然而，傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)課程存在著實(shí)踐內(nèi)容單一化、考核結(jié)果不科學(xué)、遠(yuǎn)離工程實(shí)踐等不足。這些不足使得傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)并不能有效的提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。針對傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的不足和應(yīng)用型本科教學(xué)的目標(biāo)，本文根據(jù)OBE教學(xué)方法，探討了應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)方法和教學(xué)效果評價(jià)法。為了更加合理全面評判實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際效果，本文應(yīng)用綜合指數(shù)模型建立了實(shí)踐教學(xué)成績評估體系，并給出了具體的評定方法，且通過飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)通航飛機(jī)創(chuàng)新課程的實(shí)踐證明了該教學(xué)方法的有效性。