翻轉課堂背景下《航空維修技術與管理》課程實驗教學改革與實踐

鄭州航空工業管理學院航空工程學院 魏振偉

鄭州航空工業管理學院計算機學院 李 向

翻轉課堂背景下《航空維修技術與管理》課程實驗教學改革與實踐

鄭州航空工業管理學院航空工程學院 魏振偉

鄭州航空工業管理學院計算機學院 李 向

針對《航空維修技術與管理》實驗課程理論性和實踐性較強的特點，在翻轉課堂的教學背景下，重新構建實驗教學環節，設計實驗教學步驟，對教學方法和手段進行改革和探索，取得了良好的教學效果。不僅使學生認識航空器故障診斷的方法和步驟，深化了專業技術，而且使學生獨立解決實際問題的能力和學習積極性得到提高，縮短了課堂教學與生產實際的距離。

翻轉課堂；實驗教學；航空維修

近年來，翻轉課堂理論和實踐在教育教學中得到廣泛推廣[1-3]。本文探討了一種將線上的理論學習、操作演示、成績評定，實驗實施和線下無縫聯結的《航空維修技術與管理》課程實驗教學模式，該模式能夠給予學生更多的主動權和自主權，激發學生的探索精神和學習熱情[4]，為培養適應專業需求的航空維修人才提供一種新的教學實踐思路和實施辦法。

1 航空維修技術與管理實驗課程的教學現狀

航空維修技術與管理是針對本科飛行器動力工程專業開設的一門專業課程，它以航空發動機原理、航空發動機結構、發動機控制系統、飛機結構與系統、機械振動基礎[5]、自動控制原理和航空維修工程等多門學科為基礎，結合了航空器檢測與診斷技術與全面質量管理等內容，是一門理論綜合性強，又特別注重實踐教學環節的課程。

該課程傳統的實驗教學環節是按照下面的方法設計和實施的：在學習了相應的理論知識之后，由老師在實驗室現場講解實驗操作和注意事項，宣布實驗紀律、評分標準等事項，最后學生提交實驗報告，由老師來評定實驗成績。[5]這種教學模式存在的問題主要有三個：一是資源利用率低。學生僅在實驗課上按照老師的要求進行實驗操作，實驗儀器平時處于閑置狀態，利用率低。二是教師工作量大。在進行理論講解和操作演示時，由于種種原因，學生對理論知識和實際操作理解不透、把握不準、掌握不牢，在實際實驗過程中，教師還需要持續不斷的指導每個學生進行實驗操作。三是實驗評分手段單一。實驗成績的給出通常是按照實驗過程的表現和實驗報告的優劣綜合給出。[6,7]在實施過程中往往存在實驗報告千篇一律，實驗過程草草了事的現象，教師在評分時也陷入困境。

在實際的教學中我們發現，多數學生存在對理論理解不透徹，缺乏實踐經驗，造成實驗環節的學習上存在較大的難度。[8]表現在：傳統的實驗教學方式帶來的后果就是“學”“術”分離現象嚴重，學生缺乏實際動手、分析及設計創新能力的培養；成績評定方法單一，而對實踐過程和能力培養缺乏關注，特別是工科人才所需的設計能力、表達能力、調查能力等培養效果。[9]因此改進實驗教學的模式和手段，調動學生的積極性，是實驗教學環節中迫切需要解決的問題。

2 實踐教學翻轉改革的具體內容

針對以上問題，利用翻轉課堂這種教學模式進行教學改革，其實施的具體流程為：

（1）教學內容及手段的改革

教師在分析實驗內容和學生特點的基礎上，確定教學目標，將所設置的實驗項目包含的知識細化為相對較小、較完整且互相關聯的小知識單元，撰寫相應的腳本并錄制視頻，然后借助網絡教學平臺將視頻資源共享給學生。

下面以航空發動機磨損狀態監測與診斷實驗教學環節的設計為例詳細說明。

圖1 構建智能故障診斷系統的基本步驟

首先在視頻中簡要介紹構建智能故障診斷系統的基本步驟，如圖1所示。然后介紹轉子實驗臺，例如在航空發動機磨損狀態監測與診斷實驗環節中，將分析式鐵譜儀的組成、工作原理、定性和定量分析方法、磨粒的分類、磨粒特征提取、磨粒圖像特征智能識別的方法等一系列的知識點錄制成5-10分鐘的短視頻。最后分別將分析式鐵譜儀的具體操作步驟和注意事項也錄制成短視頻，結合授課的進度，在網絡教學平臺上逐步共享給學生。

教學制作實驗教學視頻時，可以采用多種方法手段。例如，可以在實驗室工作臺旁邊增加搭建簡易錄制環境，增設筆記本攝像頭及外接錄音筆，采用專業錄屏軟件Camtasia Studio 6.0錄制視頻。在錄制過程中注意運用屏幕畫筆工具對重難點進行提示，而后借助云端一體化等多種平臺或Web2.0工具將微視頻資源共享給學習者。

（2）實驗實施階段的改革

按照教學計劃，學生必須在一定時間內完成對實驗所需知識的學習，學生可以隨時隨地利用各種移動終端設備學習線上的知識，在學習過程中也可通過多種社交工具同老師和同學進行線上的討論，解決學習中的難題，例如：QQ群組、微信公眾號等，特別是由我校在課程建設中與超星公司合作開發了在線課程學習平臺供選課學生開展及時的網絡學習交流。

按照教學計劃在線上學習結束后，教師針對每名同學的學習情況布置相應的實驗任務，實驗室對學生開放，學生可以利用自己的空閑時間，在實驗室管理人員的指導下進行實驗，在實驗操作過程中如果遇到問題，可以再次有針對性的學習相關的視頻資源，也可通過各種社交工具請老師答疑或和同學進行討論。測得相應的實驗數據后，學生對數據進行分析，提取相應的故障特征，利用教師分派的模式識別方法進行故障診斷，最后得出自己的結論。

（3）成績評定方法的改革

學生將自己的實驗數據，實驗報告等相關的資料上傳到網絡教學平臺，最終學習成績的評定包括以下三個方面：1）學生自評；2）學生之間進行互評；3）在線下課堂上每名同學現場匯報自己的實驗方案和實驗結果現場評價；4）授課教師及實驗指導教師根據綜合表現給出相應的實驗成績。

表1 實驗成績綜合評分表

實驗教學的最終成績由照學生互評成績和教師給出的成績按一定加權給出，具體方法如表1所示，最終成績共分為優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。這樣的教學效果評價方式增加了學生與學生之間的互相學習，使得教師能夠從學生學習過程和學習效果的多個維度評測實驗效果，評價結果更為客觀公正。

3 實驗改革的成效

在我校2014級飛行器動力工程卓越班實施翻轉課堂教學實驗后，對全部25名學生進行網絡無記名問卷調查，調查結果顯示這種基于翻轉課堂的實驗教學模式在三個方面具有良好的成效：

（1）培養了學生的自主學習能力和團結協作精神。每個學生的實驗內容都各不相同，每個實驗都要獨立完成，沒有固定的實驗指導書，要求學生必須將理論知識和實踐良好的結合起來解決實際問題。同時同學們在實驗過程中遇到的問題較多，遇到困難后互相討論和交流協作有助于實驗的順利進行。問卷調查顯示72%的同學認為翻轉課堂對提高自學能力比較有利，認為非常有利的占28%，認為非常不利的為零。

（2）提高了理論聯系實際的能力。通過擬定實驗方案、親自動手實驗到后期的數據處理、故障模式識別，得出實驗結論，培養了學生解決實際問題的能力，也培養了學生的工程意識和適應社會需求和競爭的能力。問卷調查顯示48%的同學認為翻轉課堂對提高理論聯系實際能力比較有利，認為非常有利的占52%，認為非常不利的為零。

（3）提高了實驗設備的利用率，加快了教學進度，增加了教學的信息量，知識的深度和廣度。從教師的角度來看，教學模式的改變減少了在實驗教學中的重復勞動，教師的主要精力放在了實驗任務的制定和分配，實驗過程中疑難問題的解答上，從多遍的操作演示，理論講解中解放出來，把有限的精力用在學生動手能力的提升上。

4 結束語

實踐表明，翻轉課堂教學改革受到大學生的歡迎和肯定，學生學習的主動性和積極性大大提高。翻轉課堂顛覆了傳統課堂的灌輸式教學，翻轉課堂將知識的傳授提前到課前完成，學生由被動學習變為主動學習，由課堂學習變課外學習，學生的學習時間、地點、內容、方式、方法等有更大的自由空間。學生可以利用生活中碎片化的時間利用各種移動終端進行學習，實驗實施過程中能有更多的時間完成實驗，實現理論與實踐的結合，提高知識的內化水平，學生掌握知識的深度和廣度大幅增加，教學質量大大提高，有利于促進大學生的全面發展。

同時，翻轉課堂使教師集“編、導、演”于一身，給教師帶來了新的挑戰。為滿足翻轉課堂的教學需要，教師必須具備更強的教學設計能力、媒體制作能力和信息技術能力，對專業知識的掌握必須具有更大的深度和廣度，這些都對教師提出新的要求并對教師的專業發展產生積極的影響。

[1]柴妍紅.高校工科課程實施翻轉課堂的影響因素分析[D].浙江大學,2016.

[2](美)薩爾曼·可汗著.翻轉課堂的可汗學院:互聯時代的教育革命[M].劉婧譯.浙江人民出版社,2017.

[3](美)喬納森·伯格曼,亞倫·薩姆,等.翻轉課堂與慕課教學:一場正在到來的教育變革[M].宋偉譯.中國青年出版社,2016.

[4]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012(4):46-51.

[5]張清,陳君.無損檢測課程教學改革與探索[J].科技視界,2016(5): 55-55.

[6]董小平,楊麗穎,龐艷榮,等.理工類標準化概論課程教學改革初探[J].陰山學刊:自然科學版,2016,30(4).

[7]蔣學軍,稅永紅.實驗教學改革和學生創新能力培養[J].實驗科學與技術,2006(2):79-81.

[8]李改茹,常軍民.關于實驗教學改革的幾點思考[J].新疆醫科大學學報,2006,29(3):277--278.

[9]鐘曉流,宋述強,焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究,2013(1):58-64.

魏振偉（1981—），男，河南洛陽人，碩士研究生，畢業于空軍工程大學，鄭州航空工業管理學院航空工程學院工程師，主要研究方向：航空器故障診斷與維修。

李向（1982—），女，河南洛陽人，鄭州航空工業管理學院計算機學院副教授，主要研究方向：計算機應用。