李國(guó)舉，劉戰(zhàn)合，張昕喆，田秋麗，王 菁

（1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空宇航學(xué)院 河南 鄭州 450046；2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院 河南 鄭州 450046）

1 概述

在互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)迅速崛起的背景下，以培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐綜合能力為目的的新工科課程改革勢(shì)在必行。而傳統(tǒng)的工科專(zhuān)業(yè)課程一般采用單一的線下課堂教學(xué)模式，學(xué)生只能按照教學(xué)安排被動(dòng)學(xué)習(xí)，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)和安排都是以教師為中心展開(kāi)，限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性?；旌鲜浇虒W(xué)綜合了線下課堂集中學(xué)習(xí)和線上自主學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，將課前、課中和課后整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完全貫通，成為當(dāng)前新工科背景下最行之有效的教學(xué)模式之一。

在現(xiàn)代飛行器研制過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占有至關(guān)重要的地位。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一般需要同時(shí)具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和過(guò)硬的工程實(shí)踐能力，從而對(duì)高校飛行器設(shè)計(jì)與工程專(zhuān)業(yè)“飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)提出了更高的要求。為此，本文分析了當(dāng)前飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，并探討了線上線下混合式教學(xué)改革內(nèi)容和具體實(shí)施方法。

2 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式存在的問(wèn)題

2.1 課堂內(nèi)容以基礎(chǔ)理論知識(shí)為主，工程項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容不足

當(dāng)前，飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容主要以理論知識(shí)點(diǎn)的講解為主，在線下課堂上采用PPT形式開(kāi)展基礎(chǔ)知識(shí)概念的學(xué)習(xí)，由于缺乏與理論知識(shí)對(duì)應(yīng)的典型工程項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容，使得學(xué)生無(wú)法面向?qū)嶋H工程項(xiàng)目問(wèn)題進(jìn)行有效分析，從而無(wú)法鍛煉學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。且現(xiàn)代飛機(jī)新結(jié)構(gòu)日新月異，飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容中的應(yīng)用案例與現(xiàn)實(shí)工程案例脫節(jié)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)學(xué)以致用的能力。因此，有必要將線下課堂內(nèi)容重新設(shè)計(jì)，建設(shè)面向科技前沿的項(xiàng)目案例庫(kù)，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決工程項(xiàng)目案例問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的線下啟發(fā)式課堂學(xué)習(xí)。

2.2 課程理論知識(shí)寬泛零散，多學(xué)科交叉融合不足

飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程相關(guān)理論知識(shí)涵蓋了空氣動(dòng)力學(xué)、飛行器總體設(shè)計(jì)、工程力學(xué)、飛行器制造裝配工藝、流體力學(xué)、飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。目前，飛行器設(shè)計(jì)課程內(nèi)容僅僅對(duì)這些理論知識(shí)按照知識(shí)相關(guān)性進(jìn)行了先后簡(jiǎn)單羅列，整體知識(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)寬泛，知識(shí)點(diǎn)內(nèi)在關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，無(wú)法滿足新工科建設(shè)對(duì)多學(xué)科融合和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。且實(shí)際工程案例不同，背后涉及的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)差別較大，有必要對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論知識(shí)內(nèi)容按照工程項(xiàng)目案例涉及的核心知識(shí)點(diǎn)重新梳理成互相關(guān)聯(lián)又彼此獨(dú)立的模塊化知識(shí)體系，并利用線上課程學(xué)習(xí)進(jìn)度靈活自由、可以隨時(shí)隨地開(kāi)展的優(yōu)勢(shì)，形成模塊化的線上課程理論模塊。

2.3 線上線下定量考核相對(duì)獨(dú)立，一體化定量評(píng)價(jià)機(jī)制不健全

在實(shí)際開(kāi)展混合式教學(xué)改革實(shí)踐時(shí)，國(guó)內(nèi)高校一般是將傳統(tǒng)的線下集中學(xué)習(xí)和線上教學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)單混合來(lái)開(kāi)展教學(xué)，導(dǎo)致線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系不夠緊密。尤其是線上線下的過(guò)程性評(píng)價(jià)相對(duì)獨(dú)立，無(wú)法激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)將線上理論學(xué)習(xí)和線下啟發(fā)式工程案例實(shí)踐進(jìn)行有效結(jié)合。因此，有必要引入線上線下一體化過(guò)程性評(píng)價(jià)機(jī)制，將線下學(xué)生參與問(wèn)題討論、分析和解決問(wèn)題的過(guò)程和線上視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、發(fā)帖討論納入一體化考核，從而打通線上、線下評(píng)價(jià)壁壘，促進(jìn)線上線下混合式學(xué)習(xí)深度融合。

3 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程線上線下混合式教學(xué)改革內(nèi)容

3.1 以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)——飛行器設(shè)計(jì)項(xiàng)目案例資源庫(kù)建設(shè)

重點(diǎn)圍繞飛行器結(jié)構(gòu)重難點(diǎn)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展的技術(shù)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行項(xiàng)目案例建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的科研學(xué)術(shù)水平和鉆研精神。在教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，有選擇地將飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的優(yōu)秀畢業(yè)論文進(jìn)行梳理，重新反饋到課程教學(xué)內(nèi)容中去。有針對(duì)性地采用飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論知識(shí)指導(dǎo)大一到大三學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽并將參賽獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目案例進(jìn)行整理反饋到課堂教學(xué)內(nèi)容上來(lái)。最后以團(tuán)隊(duì)成員主持和參與的飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的縱、橫向項(xiàng)目中的案例和航空維修產(chǎn)業(yè)的工程化實(shí)踐案例為依托建立飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)工程項(xiàng)目案例資源庫(kù)，為線下開(kāi)展項(xiàng)目案例啟發(fā)式教學(xué)提供素材。

3.2 以項(xiàng)目工程案例背景知識(shí)為導(dǎo)向——線上多學(xué)科融合理論模塊重構(gòu)

復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)要求將課程知識(shí)點(diǎn)與工程項(xiàng)目背景結(jié)合，讓本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在工程案例中感受學(xué)科知識(shí)的重要性并提高通過(guò)理論知識(shí)解決工程問(wèn)題的綜合能力。充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)教師多學(xué)科背景優(yōu)勢(shì)，融合飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊、總體設(shè)計(jì)模塊、制造維修模塊和現(xiàn)代飛行器綜合設(shè)計(jì)模塊理論知識(shí)并以有限元法融合飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和理念，講解飛機(jī)機(jī)翼、尾翼中的蒙皮、翼肋、桁條等元件如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和校核分析，介紹飛機(jī)起落架在降落時(shí)的沖擊性能以及起落架金屬結(jié)構(gòu)材料的抗疲勞校核、設(shè)計(jì)過(guò)程。

3.3 以線上線下一體化定量評(píng)價(jià)為基準(zhǔn)——線上線下案例式教學(xué)方法設(shè)計(jì)

為了引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，教師必須建立工程項(xiàng)目案例牽引的反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)中心的地位，組織引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展以解決工程案例問(wèn)題為導(dǎo)向的線上理論知識(shí)的自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，在線下形成專(zhuān)門(mén)的學(xué)習(xí)興趣小組進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作實(shí)踐。探索啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)最終完成由教師為中心到學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)主體過(guò)渡，并配合建立線上線下一體化過(guò)程性定量考核可視化平臺(tái)，使得每位學(xué)生能隨時(shí)查看自己的過(guò)程性成績(jī)、激發(fā)學(xué)生對(duì)線上線下知識(shí)的自覺(jué)融合學(xué)習(xí)。同時(shí)，過(guò)程性定量評(píng)價(jià)也可以幫助老師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)有困難學(xué)生，及早解決學(xué)習(xí)困難，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識(shí)的融合和解決實(shí)際航空維修相關(guān)工程問(wèn)題的綜合能力。

4 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程線上線下混合式教學(xué)實(shí)施過(guò)程

開(kāi)展新工科背景下的飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程線上線下混合式教學(xué)模式改革，必須建立面向?qū)W生綜合能力提升的工程項(xiàng)目案例資源庫(kù)，從而為學(xué)生線下集中學(xué)習(xí)提供項(xiàng)目實(shí)踐素材。同時(shí)，必須同步建立多學(xué)科、專(zhuān)題化的理論課程模塊供學(xué)生在線上自主學(xué)習(xí)，將線下案例與線上理論知識(shí)進(jìn)行融合。

4.1 面向?qū)W生綜合能力培養(yǎng)的工程項(xiàng)目案例資源庫(kù)建設(shè)

追蹤飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向最新科研成果并用以指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握最新的研究方法，并將優(yōu)秀畢業(yè)論文內(nèi)容整合成項(xiàng)目案例資源，重點(diǎn)圍繞查閱文獻(xiàn)、整理總結(jié)文獻(xiàn)以及形成自己的課題方向并逐步實(shí)現(xiàn)開(kāi)展案例建設(shè)。利用課程相關(guān)知識(shí)指導(dǎo)學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)比賽，追蹤最新的新概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)飛行器，結(jié)合比賽中指導(dǎo)學(xué)生和獲獎(jiǎng)的作品進(jìn)行案例建設(shè)，項(xiàng)目案例重點(diǎn)圍繞培養(yǎng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維開(kāi)展。積極與西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)等航空重點(diǎn)院校以及航空企業(yè)開(kāi)展縱、橫向項(xiàng)目合作，并將項(xiàng)目?jī)?nèi)容轉(zhuǎn)化為橫向課題項(xiàng)目案例反哺教學(xué)。深入到學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的合作單位內(nèi)調(diào)研機(jī)務(wù)維修產(chǎn)業(yè)發(fā)展、最新的工程案例問(wèn)題以及航空相關(guān)單位產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工程案例，結(jié)合飛行器設(shè)計(jì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案和課程體系，構(gòu)建包含民航CCAR-147航空器維修內(nèi)容的工程案例，培養(yǎng)契合我校學(xué)生就業(yè)實(shí)際的面向民航航空維修產(chǎn)業(yè)的工程實(shí)踐能力。

4.2 多學(xué)科、專(zhuān)題化的線上理論模塊課程內(nèi)容建設(shè)

為使學(xué)生形成理論知識(shí)關(guān)聯(lián)性較高的專(zhuān)題知識(shí)模塊，需要結(jié)合我校飛行器與設(shè)計(jì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的整體基礎(chǔ)水平，發(fā)揮本團(tuán)隊(duì)老師不同學(xué)科背景優(yōu)勢(shì)，圍繞飛行器設(shè)計(jì)相關(guān)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)比賽項(xiàng)目背景專(zhuān)業(yè)知識(shí)形成飛行器總體模塊設(shè)計(jì)理論知識(shí)模塊。圍繞教學(xué)團(tuán)隊(duì)老師主持和參加的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的縱、橫向課題項(xiàng)目案例庫(kù)項(xiàng)目背景專(zhuān)業(yè)知識(shí)形成飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)理論知識(shí)模塊。圍繞與學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)有關(guān)的航空維修實(shí)習(xí)基地內(nèi)的航務(wù)維修產(chǎn)業(yè)工程化實(shí)踐案例背景專(zhuān)業(yè)知識(shí)形成飛行器制造維修理論知識(shí)模塊。最終圍繞飛行器設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)論文案例庫(kù)項(xiàng)目背景專(zhuān)業(yè)知識(shí)形成現(xiàn)代飛行器綜合設(shè)計(jì)理論知識(shí)模塊并制作成視頻課，利用泛雅在線課程平臺(tái)建設(shè)理論知識(shí)相關(guān)的線上作業(yè)庫(kù)和試題庫(kù)，供學(xué)生根據(jù)課程案例背景知識(shí)開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。

4.3 線上線下一體化定量考核平臺(tái)建設(shè)

綜合教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員擁朋多年一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并借鑒西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等雙一流高校航空課程過(guò)程定量化考核機(jī)制，嘗試打通線上課程過(guò)程性定量評(píng)價(jià)、線下學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)過(guò)程性評(píng)價(jià)以及期末筆試考試三者之間關(guān)聯(lián)。首先課程成績(jī)組成包含線上課程學(xué)習(xí)成績(jī)、線下平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)和期末理論考試成績(jī)?nèi)龎K，且在線課程和線下平時(shí)成績(jī)比重不低于總成績(jī)比重的50%。在實(shí)際線下課程中插入線上隨堂練習(xí)和章節(jié)測(cè)驗(yàn)環(huán)節(jié)，考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，在實(shí)際線下教學(xué)活動(dòng)中注重團(tuán)隊(duì)內(nèi)協(xié)作和團(tuán)隊(duì)外競(jìng)爭(zhēng)能力的培養(yǎng)，增加學(xué)習(xí)小組之間以及行政班級(jí)之間對(duì)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的PK 環(huán)節(jié)分?jǐn)?shù)比重，使得學(xué)生平時(shí)成績(jī)中小組式團(tuán)隊(duì)協(xié)作量化考核比重占到平時(shí)總成績(jī)的70%以上。為了學(xué)生能實(shí)時(shí)查看個(gè)人線上及線下平時(shí)成績(jī)，需要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)線上在線課堂學(xué)習(xí)和線下平時(shí)成績(jī)二維一體的過(guò)程性定量可視化教學(xué)平臺(tái)軟件，使得教師能夠隨時(shí)掌握學(xué)生線上、線下的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果，隨時(shí)改進(jìn)教學(xué)過(guò)程，最終達(dá)成學(xué)生綜合能力提升的課程培養(yǎng)目的。

5 結(jié)語(yǔ)

在“新工科”建設(shè)的大背景下，對(duì)航空本科高校開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)課程培養(yǎng)目標(biāo)提出了更高的要求。因此，本文在對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程當(dāng)前存在問(wèn)題系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，提出了線下啟發(fā)式案例式教學(xué)實(shí)踐貫通線上理論知識(shí)模塊的章節(jié)測(cè)驗(yàn)和隨堂練習(xí)，通過(guò)組織學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組，在組內(nèi)進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，組外相互競(jìng)爭(zhēng)來(lái)完成教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、過(guò)硬實(shí)踐能力和良好的創(chuàng)新能力等綜合能力。