混合式教學法在“飛行原理”課程中的應(yīng)用分析＊

肖毅，段鐵城，錢宇

混合式教學法在“飛行原理”課程中的應(yīng)用分析＊

肖毅，段鐵城，錢宇

（中國民用航空飛行學院 飛行技術(shù)學院，四川 廣漢 618307）

“飛行原理”課程在整個民航類專業(yè)課程體系中起著非常重要的基礎(chǔ)性作用。基于新工科背景下探討了混合式教學法在“飛行原理”課程中的應(yīng)用。通過比較分析傳統(tǒng)教學法與混合式教學方法在“飛行原理”課程教學實施中的效果，認為混合式教學在課程教學中是可行的，并能激發(fā)學生的學習興趣，為構(gòu)建新工科教學體系及改進教學方法提供了一種借鑒方法。

“飛行原理”課程；混合式教學；新工科；教學實施

1 引言

工程課程長期以來采用線下面對面授課。然而，隨著近年來技術(shù)發(fā)展的迅速發(fā)展，各種不同的線上教學平臺也在提供課程。根據(jù)在線課程交付的比例，高等教育課程可分為四類：①傳統(tǒng)課程。內(nèi)容以書面或口頭形式呈現(xiàn)，無在線課程。②網(wǎng)絡(luò)輔助。1%～29%的課程內(nèi)容在線完成。③混合教學。30%～79%的課程內(nèi)容在線完成。④在線課程。80%～100%的課程內(nèi)容在線完成。在許多發(fā)達國家，一些大學已經(jīng)在網(wǎng)上開設(shè)工程課程，且大多數(shù)工程學校現(xiàn)在都在使用混合課程。混合教學法可以定義為一種靈活的學習和教學方法，它試圖將面對面教學和在線課程交付模式結(jié)合起來，以實現(xiàn)學生所期望的學習目標。混合教學法從以教師為中心和以學生為中心的工程教學模式演變而來，在以教師為中心的方法中，在這種教學模式下，“粉筆對話”的教學方法可能會發(fā)揮主要作用，學生需要向教師反饋他們是否已經(jīng)掌握教師規(guī)定的內(nèi)容。相比之下，在以學生為中心的教學法中，學生以基于案例和問題的方式學習，通過一系列具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)來學習、評估和展示他們的學習技能，學生自己可以在一定程度上評價自己的學習成果，有助于工科學生提高實際解決問題的能力。

本文以飛行原理相關(guān)航空知識點為出發(fā)點，以混合式教學法探討課程中飛機飛行相關(guān)原理描述。由于中國民航業(yè)一直以來的高速發(fā)展，很多高等院校都開設(shè)有飛行技術(shù)及交通運輸管理等專業(yè)。其中“飛行原理”課程作為民航中相關(guān)專業(yè)的必修課程，飛行原理的相關(guān)知識點掌握對于學生至關(guān)重要，在整個民航（飛行）專業(yè)課程體系中起著非常重要的基礎(chǔ)性作用。本課程是在電子學習環(huán)境的支持下，以混合模式組織的課程，強調(diào)在“面對面”模式中使用交互式和模擬學習對象，結(jié)合實際解決問題，并利用在線模式中開發(fā)作業(yè)和學習資源。

2 混合式教學應(yīng)用

近幾年，混合式教學法應(yīng)用于本校“飛行原理”課程的授課中。這門為期一學期的課程主要包括空氣動力學和飛行力學，如空氣流動的連續(xù)性、能量和動量概念及應(yīng)用以及飛機的平衡性、穩(wěn)定性和操縱性，重點是操縱飛機過程中相關(guān)力的變化。飛行原理著重從物理概念的角度出發(fā)講清問題實質(zhì)，突出基本原理學習和基本方法訓練，注重適用性和易懂性。關(guān)注的是空氣的基本流動規(guī)律、飛機的基本氣動特性、飛機操縱性與穩(wěn)定性的基本原理，其在整個民航（飛行）專業(yè)課程體系中起著非常重要的基礎(chǔ)性作用，飛行原理的相關(guān)知識點掌握對于學生至關(guān)重要。該課程通常有4 000多名學生需要學習，每周有3 h的課堂講解和學生復習課，課堂講解的形式學生與教師之間的互動不夠頻繁，其更注重教師向大量學習者直接傳遞內(nèi)容，相反，復習課允許學生與教師更多的互動和解決問題，但復習課通常出勤率并不理想。

本課程學習者多來自民航相關(guān)高等院校學生（飛行技術(shù)、航空工程或交通運輸管理等專業(yè)），很少有學生會在辦公時間拜訪教師一起討論問題。因此，學生在學習期間很少在課堂外與教師互動。基于學生的狀態(tài)以及之前的授課情況反饋，根據(jù)教學過程中學生的反饋，飛機原理學習過程中概念抽象、難以理解，其原因是多方面的。教材中的一些概念較為抽象也是原因之一，如壓差阻力中涉及很多流體力學相關(guān)知識點。如何深入淺出地描述這些現(xiàn)象是飛行原理教學的一個重要任務(wù), 也一直是學者們關(guān)注的問題。本文結(jié)合學生理論基礎(chǔ)知識及課程教學要求就飛行原理相關(guān)知識教學進行初步探討。探索以混合式教學模式教授該課程，教師將課程分成兩部分，一部分仍然使用傳統(tǒng)教學，另一部分使用線上教學或翻轉(zhuǎn)式課堂。

3 教學實施與分析

3.1 傳統(tǒng)教學

傳統(tǒng)教學課每周進行2次，每次1.5 h。教師采用傳統(tǒng)的授課形式，通過使用黑板和一個投影儀來傳播教學內(nèi)容。傳統(tǒng)教學教室設(shè)計用來坐大約80名學習者，導致很少有教師和學習者之間的雙向互動，因此是一個以被動學習為主的環(huán)境。除此之外，每周復習課為期45 min，學生可自愿參加出席，但出勤率并不理想。

3.2 混合式教學

混合教學主要包括兩個部分，即部分知識點仍然采用傳統(tǒng)的教學模式和基于網(wǎng)絡(luò)的線上資源和學習任務(wù)以及教室內(nèi)的翻轉(zhuǎn)式課堂。該方法已經(jīng)應(yīng)用于“飛行原理”課程的教學中，“飛行原理”課程混合式教學法中線上教學包括圖1所示的主要模塊。傳統(tǒng)的授課方式包括每周3 h的講座和1 h的輔導課，在混合式教學中，授課大多采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，展示精選的視頻，演示飛機飛行過程的基本原理，如升力、阻力、增升裝置、起飛、著陸、飛機的操縱、飛機重心變化的影響。授課期間也會講解電子課件，解釋令人困惑的知識點（例如，在應(yīng)用伯努利方程時可以忽略粘性以及如何使用抖振曲線圖），并回答學生提出的問題。

圖1 混合式教學法線上課程模塊

線上課程資源規(guī)劃為有目的地設(shè)計教學活動，以創(chuàng)建學生學習社區(qū)——在課程中支持學生群體進行討論、聊天，以便積極獲取知識點。本課程中線上內(nèi)容主要包括課堂互動、課程音視頻、平時作業(yè)、考勤、章節(jié)測驗、問題討論、訪問數(shù)、在線考試。傳統(tǒng)部分的所有講座都被拍攝下來，由教師上傳到學校慕課系統(tǒng)中，并在錄制后數(shù)小時內(nèi)提供給混合翻轉(zhuǎn)部分的學習者。教師的聲音、白板內(nèi)容和投影儀上顯示的圖像（適當時）都被捕捉到，因此非常接近傳統(tǒng)課程中的被動環(huán)境學習者。這樣做是為了確保通過在線視頻，無論是面對面還是虛擬的演講聯(lián)系時間，兩組都是一樣的。這些視頻為基于知識點的短視頻，每個視頻通常為15 min左右，總共產(chǎn)生70多個視頻。通過以上的資源，學生可以在任何時間任何地點都能獲取相關(guān)知識點。

翻轉(zhuǎn)式課堂適時地穿插于課堂教學之中，課堂上進行的活動比傳統(tǒng)教學涉及更多與學生的互動。因此，在課堂記筆記或規(guī)定的課本上講授這些知識點的時間要少得多，而在要求學生理解方面的時間要更多。這個方法需要學生在上課前要做好準備。學生通過選擇觀看視頻（如上面提到的傳統(tǒng)部分中所記錄的）來準備解決問題并復習教科書，或者兩者兼而有之。每節(jié)課都以簡短的陳述開始，總結(jié)要討論的關(guān)鍵要素，或強調(diào)學習中難以理解的方面。在這之后，學生們被賦予一項任務(wù)，探索他們對這個話題的理解，并檢驗他們目前的知識狀況。

在混合式教學法中，每堂課開始時都對先前的課程進行了很好的溫習，特別是對升力、阻力、平飛性能、上升性能和下降性能等重要概念的復習。由教師發(fā)起的關(guān)于疑難知識點的互動討論使得學生參與到課堂中并讓學習變得互動和愉快。通過與許多學生的線上討論獲得了漸進的非正式反饋。線上課程視頻的點擊率為30%～40%，在傳統(tǒng)方法中，學生聽課率為60%～70%，這表明，與傳統(tǒng)授課方式相比，混合教學法降低了學生聽課率。

3.3 學情分析

本課程使用幾種類型來確定學習效果，分別為總課程成績、章節(jié)測驗（觀看視頻后的練習題）、作業(yè)和考試。課程總成績是根據(jù)期中考試、章節(jié)測驗、課后作業(yè)、一次期末考試和出勤率的分數(shù)計算出來的。本課程使用總課程成績、章節(jié)測驗（觀看視頻后的練習題）、作業(yè)和考試來確定學習績效。課程總成績是根據(jù)期中考試、章節(jié)測驗、課后作業(yè)、一次期末考試和出勤率的分數(shù)計算出來的。

圖2展示了在線課程材料中學生的學習狀態(tài)以及學習效果。遠程學習中，學生并不是每天都定期學習，但他們確實可以在上課時或考試前獲取資料，并且每個同學基本上都完成了教師制定的學習任務(wù)，但學生在線觀視頻學習效果不太理想。通過對學生學習成績的評估可知，混合式教學法學生的成績相比傳統(tǒng)教學法提高不少，特別是高分段的學生數(shù)量明顯增多。可以得出結(jié)論，學生喜歡通過線上方式來完成作業(yè)及討論的相關(guān)內(nèi)容，但另一方面對于重點知識點的講解更傾向于課堂上教師面對面講授，不喜歡直接觀看錄制的知識點講解視頻。學生能接受并適應(yīng)線上教學的大部分任務(wù)，因為這能讓他們選擇在任意時間來完成并能通過線上方式及時獲取自己對知識點的掌握情況。

在傳統(tǒng)教學法中，這門課包括與學生面對面的接觸時間，但主要是“粉筆對話”式的授課。盡管在講座之前，課堂講稿是在線提供的，但學生無法獲得錄制的講座、教程和實踐測驗。因此，教學主要依賴教科書，采用以講師為中心的方法。

在線課程系統(tǒng)提供了豐富的材料，如課堂講稿、視頻、教程解決方案和測驗，用于向?qū)W生發(fā)送通知，以解決發(fā)現(xiàn)的令人困惑/重要的問題。學生們不太喜歡使用討論板，因為他們更喜歡在講座期間或私人咨詢期間面對面討論問題。線上教學實施的過程中發(fā)現(xiàn)學生通常使用課堂講稿和其他教學資源足來完成學習目標，相比傳統(tǒng)教學使用教材的頻次明顯降低。

圖2 線上課程學習效果

4 結(jié)論

“飛行原理”課程是航空類專業(yè)非常基礎(chǔ)的課程，其融合了空氣動力學與飛行力學等多個學科內(nèi)容，是一門理論性與系統(tǒng)性相互交叉的應(yīng)用課程。本研究探討了使用混合教學法進行飛行原理教學的有效性。在引入混合教學法之前，飛行原理由于涉及較多流體力學與固體力學知識點，被認為是一門教學“不理想”的學科。引入混合教學法，其顯著的特點在于，通過重播錄制的線上課程、預先錄制的教程視頻和練習在線測驗，為學生提供了更有效地掌握課程內(nèi)容的機會。同時還可以利用講座和輔導時間與教師進行富有成效的討論，通過將理論與現(xiàn)實世界的例子和該學科的最新研究/發(fā)展聯(lián)系起來，展示該學科的大局。混合教學法提供滿足學生需求的機會，既能讓較差的學生有機會趕上，也可促進了高端學生享受流體力學課程所包含的挑戰(zhàn)。通過此研究的結(jié)果去整合線下學習和在線學習的各自特點使教學達到最佳效果，為構(gòu)建新工科教學體系及改進教學方法提供一種借鑒方法。

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2095－6835（2020）20－0139－03

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.060

肖毅（1990—），男，四川巴中人，主要從事流動與傳熱的教學與科學研究。

＊中國民用航空飛行學院青年基金資助項目（編號：Q2020-011）；中國民用航空飛行學院科研基金面上項目（編號：J2020-001）資助

〔編輯：王霞〕