李仁鳳，耿直，黨利

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 航空工程學(xué)院，河南 鄭州）

一 引言

《航空器檢測與診斷技術(shù)》是飛行器動力工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)核心課程，該課程包含了基礎(chǔ)的信號分析處理理論、智能識別診斷算法和圖像分析處理技術(shù)，同時也涵蓋了應(yīng)用性較強的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷、發(fā)動機性能狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷和無損檢測技術(shù)等航空器維修相關(guān)方面的專業(yè)知識，本課程的設(shè)置旨在為航空相關(guān)企業(yè)培養(yǎng)具有扎實飛行器故障檢測與診斷理論和一定維修實操技能的綜合應(yīng)用型人才。

隨著信息化時代的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各大高校課堂上的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的課堂講授教學(xué)模式由于形式單一，已經(jīng)不再適用于當(dāng)代本科生的課程教學(xué)體系。因此，為保證《航空器檢測與診斷技術(shù)》本科專業(yè)課程學(xué)生學(xué)習(xí)效果和應(yīng)用能力的提升，需要結(jié)合課程特點和學(xué)生實際情況改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，進而充分達成培養(yǎng)目標(biāo)[1-2]。

二 課程現(xiàn)有教學(xué)問題

（一） 理論學(xué)習(xí)枯燥，形式單一

《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程整體內(nèi)容在設(shè)置上3/4為理論教學(xué)，本課程專業(yè)性較強，需要學(xué)生對前期基礎(chǔ)課程如高等數(shù)學(xué)、機械原理、航空航天技術(shù)基礎(chǔ)等較為熟練，若采用當(dāng)前傳統(tǒng)的課堂講授教學(xué)方法與教學(xué)模式，學(xué)生對于理論知識的學(xué)習(xí)積極性和主動性不高，涉及到數(shù)學(xué)知識和檢測原理等知識點時理解難度較大；另外本課程設(shè)置在大四上學(xué)期，正值學(xué)生考研與就業(yè)任務(wù)繁重時期，學(xué)生的課堂參與度、注意力集中度較差，教師在課堂上調(diào)動學(xué)生氣氛也比較困難，缺乏師生互動，進而影響知識的掌握。

（二） 實驗資源不足，動手能力差

在實踐教學(xué)方面，《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程涉及到航空發(fā)動機振動檢測、基于滑油分析的磨損檢測、孔探檢測技術(shù)、無損檢測技術(shù)和滲漏檢測技術(shù)等相關(guān)實驗的開展，僅靠實驗課堂上對檢測裝置和理論原理的講述，學(xué)生理解起來較為困難。由于課程建設(shè)周期短，實驗室設(shè)備和空間資源較為缺乏，加之安全性的問題，許多實驗無法線下實驗室開展，導(dǎo)致學(xué)生在掌握維修方面的實操技能上受到很大的限制，無法做到提升學(xué)生的動手能力。

（三） 缺乏過程考核評價方法

課程現(xiàn)有考核包括理論教學(xué)部分的期末線下考試和實踐教學(xué)部分的終期實驗報告，存在的主要問題是考核機制較為單一，在日常的學(xué)習(xí)過程中缺乏過程性的考核評價方法，僅靠課堂授課教學(xué)方式無法獲取學(xué)生在課后學(xué)習(xí)中遇到的問題，難以評估學(xué)習(xí)效果。與此同時，應(yīng)試教育考試占有的成績比例較高，在調(diào)動學(xué)生日常學(xué)習(xí)積極性方面存在弊端。若上述問題長期存在將會給學(xué)生帶來負(fù)面影響，主要表現(xiàn)為對于課本知識點可以掌握但是無法將知識拓展到實際應(yīng)用中，同時也不利于課程最終目標(biāo)完成度的達成。

三 課程改革設(shè)計探索

針對《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程現(xiàn)有的三個主要問題，通過學(xué)習(xí)和借鑒各個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上優(yōu)質(zhì)課程資源和現(xiàn)有文獻中的教學(xué)改革方法，同時結(jié)合航空類專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)，探索出一種針對本課程的課程改革設(shè)計方案。

（一） 課程總體體系改革設(shè)計

課程總體體系改革主要將多媒體平臺應(yīng)用到日常教學(xué)和評價環(huán)節(jié)中，形成多方位立體教學(xué)模式，如圖1。總體設(shè)計包含理論教學(xué)、實踐教學(xué)和考核評價三個大的方面， 理論教學(xué)部分根據(jù)知識點設(shè)置綜合采用線下授課、線上活動、科研文獻研討等多種方式開展；實踐教學(xué)采用實驗室現(xiàn)場演示、虛擬仿真實際操作、軟件仿真幾個模塊開展；理論教學(xué)和實踐教學(xué)過程均計入考核評價體系，分散各個部分成績的占比，重視過程性評價考核過程，提高學(xué)生綜合能力的提升。

圖1 課程改革體系設(shè)計框架圖

（二） 教學(xué)方式實施設(shè)計方案

1. 理論教學(xué)改革方案

隨著2020年新冠病毒肺炎疫情的出現(xiàn)，再加上網(wǎng)絡(luò)化信息時代的高速發(fā)展，在線教育應(yīng)用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。高校線上課程在中國大學(xué)MOOC、超星、雨課堂和云班課等各大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺興起，這種線上授課方式適應(yīng)當(dāng)前社會形勢的需求，不僅更新了傳統(tǒng)課堂講授的教學(xué)手段，而且增強了學(xué)生的關(guān)注度，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，同時把各個專業(yè)不同課程的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源傳播給眾多需要的人群，學(xué)生可根據(jù)自身需求選擇課程，擺脫了固定時間、地點和授課教師的限制，為高等教育教學(xué)的發(fā)展與改革起到了促進作用。

良好的線上課程不是對教材內(nèi)容的復(fù)現(xiàn)，而是能夠?qū)⒄n程的知識點精細(xì)化并通過淺顯、易懂且新穎的方式傳達給學(xué)生，并與線下教學(xué)相輔相成。如何積極有效地利用網(wǎng)絡(luò)和媒體資源，改變教與學(xué)的思維模式，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的最大化，是每一位教育工作者需認(rèn)真研究的問題[3-4]。除此之外，教育部鼓勵教師將最新科學(xué)研究成果融入到課堂中，將科研融入課程教學(xué)改革，以科研成果展示和科研方法引入課程教學(xué)為突破口，引導(dǎo)學(xué)生自主參與到課程的學(xué)習(xí)活動中，進而為新工科建設(shè)背景下《航空器檢測與診斷技術(shù)》專業(yè)課程的科教融合提供依據(jù)，促進工科類課程高質(zhì)量教學(xué)發(fā)展和本科學(xué)生科研能力的提升[5]。

《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程理論教學(xué)改革方案設(shè)計中，以超星線上平臺為依托，將線下授課、線上活動、視頻教學(xué)和文獻研討相融合。具體實施過程為：根據(jù)課程所學(xué)部分知識點的特征性質(zhì)，分級優(yōu)化管理設(shè)計。例如重要部分和難以理解的內(nèi)容如離散傅里葉變換、故障識別方法等知識點在課堂上結(jié)合多媒體和板書詳細(xì)闡述；對于基本的定義如維修制度變革、信號概念和分類等知識點在講解時可以通過在線上平臺添加相對應(yīng)的音頻和視頻讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)；對于專業(yè)性較強的原理性知識點如振動監(jiān)測和診斷、滑油監(jiān)測與診斷和無損檢測技術(shù)等，在理論授課基礎(chǔ)上，通過讓學(xué)生查找相關(guān)文獻并進行分組研討匯報，激發(fā)學(xué)生對于科研的熱情，從而形成高級的認(rèn)知與思維模式，同時可提高學(xué)生的寫作技巧；為及時監(jiān)測評估學(xué)生對于該課程的學(xué)習(xí)效果，對于重點需要掌握的知識點，課后在線上平臺設(shè)置線上問卷和活動。

2. 實踐教學(xué)改革方案

面對現(xiàn)實實踐教學(xué)方面存在的諸多問題，近年來網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真技術(shù)逐漸被引入到高校實踐教學(xué)模式。虛擬仿真實驗是利用多媒體資源整合設(shè)計好的實驗操作具體步驟模擬現(xiàn)實實驗的過程，解決了實驗器材成本高、建設(shè)周期長、危險性和可達性差等問題，增強了實驗中的趣味性、豐富了實驗教學(xué)形式、改善了教學(xué)效果，學(xué)生通過模擬掌握豐富的操作技能，應(yīng)用能力可以得到提升[6-7]。

《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程實踐教學(xué)改革設(shè)計方案是根據(jù)現(xiàn)有實驗條件及實驗內(nèi)容特點將實驗現(xiàn)場演示與操作、虛擬仿真實驗和軟件仿真相結(jié)合，讓每個學(xué)生都能動手參與實驗。具體實施過程為：本門課程共設(shè)置8個課時實驗課，包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、信號分析與處理和智能故障診斷實驗。其中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷內(nèi)容主要為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障認(rèn)知，包括狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成、航空發(fā)動機試車、傳感器原理、狀態(tài)信號采集分析與處理、實驗記錄與報告撰寫等內(nèi)容，采用實驗室現(xiàn)場演示與虛擬仿真平臺（如圖2）結(jié)合，使學(xué)生能夠深入觀察學(xué)習(xí)發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測的相關(guān)知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新性、探索性的狀態(tài)監(jiān)測實驗；信號分析與處理和智能故障診斷部分主要學(xué)習(xí)快速傅里葉變換原理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法及灰色理論診斷法流程，采用軟件仿真形式完成。

圖2 虛擬仿真實驗界面

以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩檢測與診斷實驗為例，為保證實驗效果，首先對學(xué)生進行分組，每組設(shè)置不同的碰摩位置和方式，教師于實驗室現(xiàn)場利用實驗裝置演示一組碰摩實驗的具體過程以及數(shù)據(jù)的獲取方式，學(xué)生在電腦端按照實驗步驟完成整個虛擬實驗操作過程，并記錄結(jié)果；最終將結(jié)果數(shù)據(jù)用軟件進行仿真及數(shù)據(jù)處理，整理成報告并進行匯報。整個過程所有學(xué)生全程參與，有助于實踐技能的提升。

3. 考核評價體系設(shè)計

增加過程考核評價是解決當(dāng)前應(yīng)試教育的有效手段，通過分散各個過程的成績比例，可激發(fā)學(xué)生日常學(xué)習(xí)的主動性與積極性。在過程性考核評價體系中，將學(xué)生的出勤率、課程參與情況、知識掌握度、實踐能力及綜合應(yīng)用能力均納入考評中，通過豐富的考核方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情并提高其綜合發(fā)展能力[8-9]。

《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程在考核評價改革中的具體實施過程為：（1）平時上課時間利用超星平臺簽到功能進行位置或者二維碼簽到，最終量化為出勤分；（2）授課過程中對于重點知識點通過問卷或者搶答等方式進行互動，并給予參與的同學(xué)積分，讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，同時將教材中的課后作業(yè)進行難易分類，主次分明，優(yōu)化單元作業(yè)形式以加深課堂知識的掌握度，最終對課堂參與情況和作業(yè)完成情況量化評分；（3）實踐能力考核通過分組與匯報的形式評價學(xué)生在實驗中的參與度與動手能力，結(jié)合報告完成情況綜合評估其實踐成績；（4）期末考試降低測試難度，重點考查基礎(chǔ)概念與原理，增加學(xué)生對考試的自信心，同時加入綜合應(yīng)用類的開放性題目，讓學(xué)生利用自身所學(xué)加之創(chuàng)新，開拓其思維能力。以上四個考核環(huán)節(jié)的考核最終按照1:1:1:2的占比進行成績的統(tǒng)計。

四 結(jié)語

針對《航空器檢測與診斷技術(shù)》課程在當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題，分別從理論課堂教學(xué)、實踐教學(xué)和考核評價方面提出一些針對性的改革設(shè)計方案，通過將線下與線上、現(xiàn)實虛擬與仿真設(shè)計、過程考核評價體系相融合，探索多方位立體化教學(xué)綜合改革方案，最終為該課程目標(biāo)達成度的提升以及培養(yǎng)綜合型應(yīng)用人才提供幫助。