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立足岗位需求的飞机飞行动力学课程教学改革与实践

2023-06-04苏新兵张登成张艳华

高教学刊 2023年16期
关键词:岗位需求混合式教学课程思政

苏新兵 张登成 张艳华

摘  要:针对课程教学内容与装备发展匹配不够、教学手段与信息技术融合不深、抽象理论与工程实践联系不紧和专业教学与课程思政结合不实等现实问题,通过确定对接任职岗位需求的教学目标、重塑与新装备发展相适应的实战化教学内容、设计促进能力培养的复合式教学方法、实践基于信息化资源的线上线下混合式教学、探索专业课程“滴水浸润”的课程思政育人模式和优化过程与结果并重的课程评价机制等,有效破解教学难点、提高教学效益。为专业课程教学改革提供良好示范和有益参考。

关键词:飞行动力学;岗位需求;教学改革;课程思政;混合式教学

Abstract: Aircraft Flight Dynamics is a basic course of general principles of core equipment, in view of the practical problems such as the insufficient matching of the curriculum teaching content with the development of equipment, the lack of integration of teaching means with information technology, the weak connection between abstract theory and engineering practice, and the unreality of the combination of professional teaching with ideological and political work in the curriculum, we define the teaching objectives for linking up the post requirements, reshape the actual combat-oriented teaching content in line with the development of new equipment, design a compound teaching method to promote the cultivation of ability, practice the online and offline mixed teaching based on information resources, explore the ideological and political education mode of the "dripping water", optimize the co-evaluation mechanism with equal emphasis on process and result, etc. It effectively solves the teaching difficulties and improves the teaching efficiency, and provides a good demonstration and a useful reference for the teaching reform of professional curriculum.

Keywords: Flight Dynamics; job demand; teaching reform; the ideological and political education in all courses; mixed teaching

2019年11月27日,习近平在全军院校长集训开班式上明确指出:新时代军事教育方针,就是坚持党对军队的绝对领导,为强国兴军服务,立德树人,为战育人,培养德才兼备的高素质、专业化新型军事人才[1]。当前,军队院校实战化教学已成为教学改革和实战化训练的重要组成部分,为加速空军工程大学(以下简称“我校”)实战化教学水平,突出“为战而教,为战而学”使命任务和新时代“打赢型”人才培养目标,我们在飞机飞行动力学课程中立足任职岗位需求开展实战化教学改革与实践,力求为专业基础课实战化教学探出一条符合当前教育教学热点及趋势的新路子。

飞机飞行动力学是我校飞行器动力工程专业的一门装备通用原理类核心课程,主要研究固定翼飞机的飞行性能与作战运用、飞行品质与安全保证、飞行控制与效能提升等基本理论。课程创建于1961年,經过几代人持续建设,先后被评为军队院校优质课程、陕西省混合式一流本科课程和线上一流本科课程、军队院校精品课程[2]。

一  课程教学的瓶颈突破

飞机飞行动力学课程教学改革与实践着眼德才兼备的新时代“航空机务军官”人才培养要求,立足学员首任岗位需求,围绕系统掌握“飞机飞行”基本理论、全面具备“保障飞行”专业技能、大幅提升“服务作战”综合素质的课程教学目标,旨在突破以下亟待解决的瓶颈问题[3]。

一是教学内容与装备发展匹配问题。随着航空装备的跨越式发展,先进气动布局、主动控制技术、推力矢量和过失速空战机动等新理论、新技术大量应用于新型战机,需要对“旧、缺、浅、散、虚”的教学内容进行体系重构和动态更新,使其与装备发展同步。

二是教学手段与信息技术融合问题。军队院校网络环境保密要求高、信息化资源应用受限、飞机飞行原理复杂、课程教学学时有限、教学手段相对单一和难点内容不易突破等问题突出,需用好“互联网+教育”这个“最大增量”丰富教学手段,提高教学效益。

三是抽象理论与工程实践联系问题。本课程教学内容抽象、理论性强,而飞机实装飞行试验成本高、风险大,加之虚拟仿真等多元实践教学平台缺乏,导致学员知识应用条件偏少,需要加强理论讲授与直观教学的结合,促进抽象理论与工程实践的紧密联系。

四是专业教学与课程思政结合问题。针对专业课程教学中易出现重知识传授与能力培养、轻品德培育与价值塑造的现象,需有效运用课程中蕴含的思政元素,通过教员言传身教开展德育工作,促进育才与育人的有机统一,实现专业教学与思政课程同向同行。

二  课程教学的创新实践

围绕以上四个问题,按照“飞行原理指导作战运用、虚拟仿真结合实装训练、基础理论对接工程实践”的思路,重塑与新装备发展相匹配、紧贴实战的教学内容,设计使抽象理论与工程实践紧密对接的复合式教学方法,实践基于信息化资源的混合式教学,探索专业课程“滴水浸润”的思政育人模式,优化过程与结果并重的课程评价机制,持续开展课程教学的创新实践。

(一)  重塑“紧盯装备发展,强化作战适用”的教学内容新体系

立足学员任职岗位需求,秉承“为战教战”的教学理念,以“飞行性能服务作战运用、飞行品质保证飞行安全、飞行控制提升总体效能”为主线,构建“实战化”教学内容体系,增强课程教学的适应性。

一是遵循认知规律加强逻辑递进。将“性能与作战、品质与安全、飞控与效能”三大知识模块,按照由浅入深、由简单到复杂、由质点到刚体、由静态品质到动态品质,以及由开环控制到闭环控制的递进关系进行内容优化设置,并制定思维导图使其更加符合教育规律和认知规律。

二是突出空战特色加强技战融合。适应近距空战高机动、协同多等特点,增加空战动力学、战术综合机动等内容,加强基本飞行性能指导作战任务规划、机动性能和敏捷性能指导战术动作选择等战训内容,引入与空战联系密切的飞行案例,实现课堂连通部队、理论直达战训。

三是紧盯装备发展加强内容更新。在保留经典理论的基础上,拓展先进飞机气动布局、隐身、超声速巡航、过失速机动、主动控制、推力矢量、空中加油和火/飞/推综合控制等新技术、新装备发展内容,引入最新的科研成果反哺课堂,使内容与装备发展相匹配、与新技术同步。

(二)  设计促进知识综合运用与任务驱动提升能力复合教学方法

本课程既有知识理论性强和逻辑推理严密等特征,又有与空战关联密切和战训飞行案例众多等特点。针对不同的内容和学员特点,综合运用“问题探究+逻辑推演+任务驱动”等教学方法破解教学重、难点。

问题探究教学。如图1所示,针对典型飞行案例中隐藏的运动机理和影响因素,沿问题递进和能力培養两条路线同时推进,如引入战训案例→提出问题+开拓思维;剖析运动机理→分析问题+逻辑思维;探究影响因素→辨析问题+辩证思维;确定应对策略→解决问题+创新思维;最后引申拓展,举一反三,通过“导→析→探→思→拓”提高探究辨析和解决问题的能力。

逻辑推演教学。如图2所示,根据内容体系各知识点关联性强且逻辑推理严密的特征,在正向思维时,根据飞机的运动特征→建立动力学模型→进行性能品质分析和作战效能评估;在逆向思维时,根据具体飞行案例特征→研究运动机理→进行飞行故障定位或安全风险评估,通过正向和逆向思维相融合的方式锻炼学员的逻辑思维,提高其飞行故障分析和效能评估能力。

任务驱动教学。如图3所示,按照“知识综合运用、航模竞技提升”的能力生成思路,以“航模设计、制作和飞行”任务贯穿教学全程,让学员在不同阶段体验飞机总师、设计师、飞行员、机械师或工程师等角色,完成航模总体规划、优化设计、制作飞行和维修保障等任务,在沉浸式角色体验中实现抽象理论和工程实践无缝对接,提高创新思维和工程实践能力[4]。

(三)  实践突出信息技术应用的全时空“线上线下”混合式教学

在国内率先建成飞机飞行动力学慕课和虚拟实验系统,与航模俱乐部、飞机与发动机数字化资源平台等形成“虚实结合”的资源体系,实践了“课前线上自学+课中引导探究+课后拓展实践”的混合式教学[5]。

一是课前,教员通过MOOC平台、雨课堂等信息平台发布学习任务单、电子教材、课件和参考文献等学习资料。学员自主完成微课学习、单元测验、论坛/投票、互评和讨论等活动。教员通过后台数据监测,对学员的学习情况进行实时跟踪和分析,监督学员课前的自主学习,保证课前学习进度和效果,并据此及时调整教学策略。通过自主学习达成知识记忆、部分理解、简单应用等低阶教学目标。

二是课中,教员进行理论精讲、案例分析,系统深入地分析重点、难点内容将学员引向深度学习,对学员提出的疑难问题进行解答,通过小组研讨辩论、飞行案例分析、翻转课堂等方式进行高阶认知训练,引导学员积极参与有挑战度的研讨与交流。同时利用手机和平板电脑等信息化平台进行在线测验、投票、问答和讨论等教学互动,提升学员深度思考的体验感和获得感,达成高阶思维培养教学目标。

三是课后,教员要求学员编制思维导图、完成课后作业、进行虚拟实验和浏览数字化资源网站查阅文献等,布置航模设计、制作与飞行等使抽象理论与工程实践结合的综合性研究课题或学习任务,以培养学员综合运用知识解决实际工程问题的能力和创新意识。答疑解惑则利用信息平台进行在线交流讨论,及时解决学员的疑难问题,做好知识深化巩固和教学信息收集,开展教学总结和效果评估。

(四)  探索注重润物无声的“滴水浸润”课程思政协同育人模式

发挥课程“主战场”和课堂“主阵地”的职能作用,挖掘凝练思政素材、拓宽思政育人途径、丰富思政教学形式和加强思政育人考核等,在“启智润心”中使显性和隐性教育统一[6]。

一是挖掘课程思政多维元素。课程内容和飞行、空战相关,将挖掘的5类(人物、装备、事件、技术和精神类)、4种(家国情怀、创新意识、机务作风和战斗精神)共56个思政案例融入课堂,使知识传授与价值塑造统一。

二是拓宽课程思政育人渠道。在MOOC平台开辟思政教育专栏、发布思政讨论话题,讲述机务尖兵夏北浩等先进人物的典型事迹;在虚拟实验系统中实践空战模拟和对抗等,培养严谨细致的机务作风和敢打必胜的战斗精神。

三是丰富课程思政教学形式。通过分组研讨、案例分析等教学组织活动培养学员团队合作能力;通过航模设计任务、参加学科竞赛等活动提高创新意识和实操能力,培养关注装备发展、排除问题故障的探究精神和职业道德。

四是加强课程思政育人考核。将思政教育专栏的讨论发帖情况计入平时成绩,将战术战法、飞行故障分析、风险评估和航模设计飞行等促进能力增长的实践活动纳入考核、融入考卷,实现课程考核各环节润物无声的培根铸魂。

(五)  优化突出能力培养和“过程与结果”并重的考核评价机制

采取线上考核(40%)+线下考核(60%)相结合的多元化考核方式,引导学员将学习重心放在平时的点滴积累上,考题据难易程度进行挑战度区分,注重学员知识应用与转化能力的考核。

线上考核。包含视频学习(20%)+讨论发言(10%)+同步测试(20%)+期中测验(20%)+期末考试(30%)。注重学习过程考核,重点考查对飞行原理、数学建模等基本理论和方法的理解掌握。

线下考核。包含平时成绩(20%)+期末考试(80%),平时成绩包括作业、课堂表现和实践情况,期末考试为闭卷笔试。注重能力素质的综合考核,着重考查利用理论解决战训问题的能力。

三  课程教学的成果应用

(一)  课程教学成效显著

课程团队授课优良率100%,教学竞赛获校级一、二等奖。连续3年实践线上线下混合式教学,共计有4期11个班级的591名学员受益,考试成绩和知识综合运用水平明显提高。毕业设计优良率由87.6%提高到93.8%,1人毕业设计获国家二等奖。近年参加飞行器创新设计等竞赛获国家级奖项50余项。申请授权发明专利10余项,上研学员2人获军队优秀硕士学位论文。部队对毕业学员的满意度达99.3%,认为理论基础扎实、飞行风险评估能力强,据统计60%的航空机务技术骨干毕业于本专业。

(二)  校内引领示范明显

本课程为航空发动机控制、钢筋混凝土结构原理等课程成功申报省级一流本科课程和校级“金课”提供借鉴,指导空气动力学基础、航空机械设计等课程建成MOOC;编写的课程思政案例和课程教学计划等被学校作为模板和范例;本课程网络课程曾获陕西省教学成果二等奖;以本课程为核心的“飞行器动力工程专业课程体系重构与实践”获军队级教学成果二等奖;高质量完成了“基于‘网络+教育的专业基础课程‘实战化教学改革与实践”等校级重点教育理论研究课题2项。在推进“智慧”教学模式改革中起到良好的引领示范作用,辐射效应强。

(三)  同行普遍认可应用

课程MOOC得到国内同行普遍认同,先后被西北工业大学、国防科技大学、中山大学等航空航天类“双一流”大学和海军航空大学、中国民用航空飞行学院等近20所军地高校作为辅助教学资源应用。教育部高等学校航空航天类专业教指委也给予课程很高评价,具有良好的社会影响。课程组线上教学事迹被《中国空军》《解放军生活》和《陕西日报》等媒体宣传报道,应邀赴兄弟院校进行慕课建设骨干培训。

(四)  服务于社会学习者

有超过2万的社会学习者学习本课程MOOC,他们在授课视频、教学资源、辅导答疑和學习指导等方面均给予了高度评价。课程还在军职在线平台服务于部队官兵的军事职业教育,包括空军试飞员学校,西安、石家庄和哈尔滨等飞行学院运用课程MOOC和虚拟实验系统作为飞行原理课程的教学资源;解放军93427、95389等8个部队单位也将其应用于干部、技师的日常培训中,使他们的“碎片化”时间得到有效利用,应用效果明显。

四  结束语

在飞机飞行动力学课程实战化教学模式改革探索与实践中,建成了省部级“金课”并充分发挥其引领和示范作用,提出了“飞行原理指导作战运用、虚拟仿真结合实装训练、基础理论对接工程实践”的教学思想,凝练了“飞行性能服务作战、飞行品质保证安全、飞行控制提升效能”的课程内涵,构建了“突出整机特性,强化作战适用”的教学内容新体系,搭建了“虚拟实验仿真、课外实践基地”的实践教学新平台,创设了“知识综合运用、航模竞技提升”的能力生成新模式,提高了学员能力素质,有助于他们迅速适应第一任职岗位,更好协助飞行员充分发挥飞机的作战效能。但课程教学改革永远在路上,仍需我们每一位教学参与者献言献策、戮力前行,持续开展融入思政元素的实战化内容凝练与建设、探索实践为战教战的混合式教学模式,为培养德才兼备的高素质、专业化新型军事人才贡献更大力量。

参考文献:

[1] 习近平出席全军院校长集训开班式并发表重要讲话[EB/OL].http://jhsjk.people.cn/article/31478192.

[2] 苏新兵,张登成,张艳华,等.飞机飞行动力学[M].北京:北京国防工业出版社,2022.

[3] 苏新兵,周章文,张晓露.飞行器动力工程专业课程思政建设探索与实践[J].南京航空航天大学学报,2020(12):66-69.

[4] 苏新兵,胡良谋,姚东野.形象化教学在《飞机飞行动力学》课程中的实践[J].第一届全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会论文集,2019(10):256-260.

[5] 苏新兵,周章文,张登成.《飞机飞行动力学》课程混合式教学探索与实践[J].第二届全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会论文集,2021(4):277-281.

[6] 苏新兵,周章文,张晓露,等.军队院校《飞机飞行动力学》思政育人的探索与实践[J].第二届全国航空航天类课程思政教学改革会论文集,2021(6):249-354.

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