以一流學科為導向的專業課程混合式教學探索

吳逸飛 劉禮軍

[摘 要] “航空發動機原理”是航空專業的必修核心課，該課程具有概念多、知識點多、學術術語多、特性分析問題抽象、工程性強、課時少 、教學資源少、實踐環節少等特點，以建設一流學科為導向的“航空發動機原理”課程的教學改革顯得極為迫切。通過精選教學內容、加強教學交流、采用線上線下混合式教學模式、修改教學大綱以增加實踐教學環節、改革學習評價體系等方式方法，夯實學生理論基礎，強化專業理論與實踐的融會貫通，提高學生分析和解決問題、主動思考及創新能力。

[關鍵詞] 航空發動機原理;混合式教學;一流學科建設

[基金項目] 2020年度江西省自然科學基金項目“航空發動機渦輪多尺度流動結構生成機理研究”（20202BABL204047）;2019年度南昌航空大學創新創業教育課程培育項目“航空發動機原理”（KCPY1914）

[作者簡介] 吳逸飛（1980—），女，江西玉山人，博士，南昌航空大學飛行器工程學院講師，主要從事航空發動機復雜流動機理研究;劉禮軍（1975—），男，江西武寧人，碩士，南昌航空大學飛行器工程學院講師，主要從事航空葉輪機械設計及動力機械測試技術研究。

[中圖分類號] G640? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）47-0037-04? ? [收稿日期] 2021-09-17

一、引言

高校一流學科是國家教育軟實力的體現，更是國家發展戰略的重要組成部分[1]。在我國，目前開設飛行器動力工程專業的高校已有二十多所，但是基本上仍然以北航、西工大、哈工大、南航、昌航、沈航等幾所我國最初原航空航天部所屬的本科航院為“領頭羊”，并且該專業多被冠以各種級別的“一流專業”之名[2，3]。“航空發動機原理”課程是飛行器動力工程專業的專業必修課，是全面介紹航空發動機工作原理，各部件的組成結構、工作原理及設計分析，單軸發動機各部件共同工作與匹配關系、發動機控制規律、發動機特性等知識的課程[4]。

在以航空國防需求為導向，積極服務國家航空工業和經濟社會發展的大背景下，各大航空類院校都在積極建設飛行器動力工程專業的“一流學科”[5]。教育部要求加快推進適合我國國情的在線開放課程和平臺建設，促進在線開放課程發展。尤其是在2020年疫情期間，各校開展了線上教學，成為對傳統教學方式的有益補充。因此，以建設一流學科為導向，對飛行器動力工程專業“航空發動機原理”這門課程進行線上線下混合式教學模式的實踐和探索，對于在新形勢下航空動力人才培養以及對飛行器動力工程專業學科建設具有重要意義。

二、“航空發動機原理”課程教學特點分析

“航空發動機原理”作為飛行器動力專業的一門專業核心課，其特點主要體現在以下幾個方面。

（一）教學資源少

由于該課程具有“小眾”的特點，國內關于“航空發動機原理”課程的可用教學資源少，中國大學慕課目前還沒有該課程上線，線上只有空軍工程大學共享了教學視頻。國內的北航、西工大及南航等三所航空院校也是基于各自院校的飛行器動力專業開設這門課程，并且沒有共享資源，非三大航院的學生難以獲得教學資源。國內外航空發動機的最新進展進入課堂與授課教師的專業學術前沿獲得能力高度正相關。

（二）特性分析問題抽象，工程性強

航空發動機特性分析問題非常抽象，發動機各個部件相互影響、相互制約、協同工作，其中調節、控制、影響因素眾多，并且各種因素相互糾結在一起，需要擁有一定的邏輯分析能力。此外，本課程對應的是工程專業，工程性非常強，如何引導學生抓住主要矛盾，把復雜的物理模型簡化成可以求解的實際模型，培養學生的工程觀點、分析問題及解決問題的能力，調動學生綜合運用所學的相關知識，積極創新，大膽設想，這是本課程教學中的難點，也是教學的“痛點”。

（三）概念多，知識點多，學術術語多，課時少

本課程的主要任務是全面介紹航空發動機工作原理，各部件的組成結構、工作原理及設計分析，單軸發動機各部件共同工作與匹配關系，發動機控制規律，發動機特性，渦扇、渦槳、渦軸發動機的知識。由于該課程專業性強，其中的概念多、知識點多、學術術語多，而理論教學課時只有32學時，如何在這些課時內把所有的知識點講授給學生，并引導學生積極主動思考及分析，是本課程教學中的一個“堵點”。

（四）理論與實踐難以融會貫通

本課程是專業理論課，按照學科知識體系教學的要求，教學重點是引導學生應用所學的公共課及專業基礎課的相關知識，分析闡述航空發動機整機及各部件的工作原理，各部件的相互影響、相互制約、協同工作等。但是，航空發動機的部件結構復雜，特性分析問題抽象，學生很難在沒有拆解發動機和沒有見到實物的情況下理解航空發動機各部件為什么是這種結構，更談不上清楚地分析航空發動機的特性以及深入理解和掌握航空發動機工作原理。在缺少實踐教學環節的情況下，學生對于理論與實踐難以融會貫通，是本課程教學中的又一“堵點”。

三、“航空發動機原理”課程混合式教學實踐總體思路

本課程教學創新改革的總體思路是采用線上線下混合式教學模式，通過傳統課堂中教學內容精選、線上自建教學平臺推送的教學輔助視頻及講解、具有工程應用背景習題的補充，以及專業的實踐教學環節的增加，實現深入掌握航空發動機原理相關基礎知識，夯實基礎的目標。線下課堂教學與實踐教學相結合、通過航空發動機部件的實物和模型展示、航空發動機拆裝實驗讓學生動手去做，鼓勵學生積極主動思考，突出線下教學的趣味性、實時性、互動性、探究性，加強理論與實踐的聯系。積極引導學生參與教師的科研項目，在調動學生的學習積極性、主動性，實現教學質量提升的同時，鍛煉培養青年教師，實現教學與科研互助，師生能力互長。

四、“航空發動機原理”課程混合式教學實踐的具體措施與方法

針對“航空發動機原理”課程教學的特點，根據航空發動機原理混合式教學改革的總體思路，教學實踐中的具體措施與方法如下。

（一）精選教學內容，加強教學交流

針對本課程教學資源少這個“痛點”，本教學團隊通過調研國內外航空發動機的最新進展，收集網上視頻及發動機部件實驗、整機實驗及試車視頻，精選出符合學生基礎知識、學習趣味性強、能調動學生積極主動思考的教學內容和問題，設計與教學水平相適應的內容，深入淺出地結合到教學內容中。此外，本團隊積極與國內的北航、西工大及南航等三所航空院校相關院系建立聯系，學習其先進的教學方法，獲取部分教學資源。

（二）夯實學生理論基礎，加強能力培養

在教學中，進一步夯實學生的理論基礎，并充實具有工程應用背景的習題。在學生學習和掌握了航空發動機原理及結構設計、控制系統原理及設計等方面的基礎理論和專業知識的基礎上，啟迪學生在航空發動機方面創新設計方法，激發學生獻身航空事業。通過增加嚴格的實踐性教學環節及系統的科技創新訓練，鼓勵學生參與本項目團隊的科研，培養學生運用所學知識、技能分析和解決飛行器動力工程實際問題的能力，提高創新意識和創新能力。

（三）采用線上線下混合式教學模式

本課程采用線上線下混合式教學模式解決“概念多、知識點多、學術術語多、課時少”等問題。線上教學部分選用空軍工程大學在學堂在線建立的學習平臺的內容，在我校網絡教學平臺上自建本課程的教學平臺，提供部分知識點的教學資源，定期向學生發布課前預習內容，以減輕線下傳統課堂的知識點多而課時少的壓力。

（四）增加航空發動機的實踐教學環節

要解決理論與實踐難以融會貫通的問題，最直接有效的方法就是增加與航空發動機相關的實踐性教學環節。本教學團隊與飛行器動力工程教研室充分討論和論證后，對本課程的教學大綱進行了修改，將2015版大綱中只有32學時改成2019版中的40學時，其中，理論課教學的內容和課時不變，仍然是32學時，增加了微小型渦輪噴氣發動機拆卸、組裝、特性分析、試車及分析四個實驗，使學生充分理解航空發動機的工作特點，理論聯系實際，培養學生運用所學知識和理論，思考問題的能力和創造性解決航空發動機工作中具體問題的能力。此外，將來還可結合南昌航空大學航空館（在建）內各型號發動機實物、真實發動機工作多媒體視頻、動畫演示、發動機拆裝及試車等視頻的輔助教學手段，引導學生積極主動思考及分析，強化專業理論與實踐的融會貫通。

（五）考核評價體現學生的基礎和能力

對本課程的考核評價方式進行改革，評價體系更注重學生的基礎和能力。著重加強學生自己設計新型航空發動機、分析新型航空發動機的工作原理、設計航空發動機整機及部件實驗臺，因此，考核方式采用平時考核與期末考核相結合。其中，平時考核包括學生積極思考問題、回答問題，撰寫綜述報告、小論文、小專題講座等，主要考核學生運用所學知識的創新能力;期末考核主要考核學生掌握知識的程度。考核結果能客觀反映學生對所學內容的掌握程度，充分體現學生在該課程學習中的創新能力，從而更客觀地反映學生的學習成效，培養學生進行自主、探究式分析問題及解決問題的能力。

五、“航空發動機原理”課程混合式教學成效

通過線上線下混合式教學模式的實踐與探索，促進了一流學科建設。在此過程中，通過信息化手段極大地提升了教育質量，主要體現在以下幾個方面。

（一）促進學生自主學習，提高學習成效

促進學生利用線上教學平臺獲取教學資源，進行學習、反饋、交流，教師可通過線上平臺和線下教學對學生的學習內容及時進行調整和補充，對學習效果進行點評和布置作業。可使學生學習更加靈活多變，學生可為自己量身定制學習計劃與方案，按需制訂自身學習的時間、進度、內容。經過本課程的混合式教學實踐，目前從學生反饋來看，課堂教學效果較好，滿意度較高，經160余名學生評教打分的平均值高達97.46分（滿分100分）。對比分析實踐前的2018—2019年第一學期與實踐后的2019—2020年第一學期學生成績顯示，學生成績通過率從97.37%提升至100%;優良率從68.42%提升至77.42%;平均分從81.87提升至85.02，所有指標均顯示本教學實踐對提高學生的成績效果明顯。

（二）提高學生分析和解決飛行器動力工程實際問題的能力

通過本課程的學習使學生掌握航空發動機原理與結構的有關知識，為應用航空發動機原理與結構知識分析、解決工程問題，以及未來從事航空發動機設計，打下堅實基礎。在學生學習和掌握了航空發動機原理及結構設計、控制系統原理及設計等方面的基礎理論和專業知識的基礎上，通過嚴格的實踐教學環節及系統的科技創新訓練，能使學生提高運用所學知識、技能，分析和解決飛行器動力工程實際問題的創新意識和創新創業能力。在面向航空發動機行業需求的情況下，通過加強基礎理論與專業知識的融會貫通，強化理論與實踐的密切關系，學生分析和解決飛行器動力工程實際問題的能力大大提升。

（三）促進授課教師提高業務水平，鍛煉教師隊伍

本教學實踐過程促進了教學團隊積極與國內的北航、西工大及南航等三所航空院校相關院系建立聯系，交流、學習其先進的教學方法，精選國內外網上視頻及相關資料，設計與教學水平相適應的內容，深入淺出地結合到教學內容中，促進教師教學水平提高的同時，促進教師的科研水平與國際接軌，迅速掌握最新的學術動向，從而擴展研究視野。此外，還為本教學團隊培養了年輕教師，進一步加強了師資力量，鍛煉了教師隊伍。

（四）促進一流學科的建設

本課程的教學實踐改革是以建設一流學科為導向，課程教學改革的探索必然對學科建設有所貢獻[6]。從提高學生自主學習積極性，增強學生解決問題和創新的能力方面;從教學內容的精選重構，實踐教學環節的硬件不斷提升方面;從培養和鍛煉教師隊伍，迅速提高教師的教學水平方面，都體現出本課程實踐對飛行器動力工程一流學科建設的極大促進作用。

六、總結

在本課程的教學實踐探索中，“以學生為中心”的教育理念貫穿于教學全過程。始終以學生的學習興趣為核心，以精選的視頻和教學資料為抓手，以教師的精選預設思考問題為引領，以實踐訓練為輔助，通過線上教學平臺和線下課堂的有機對接，增加航空發動機實踐教學環節，引導學生參與科研項目，修改考核評價體系，特別注重學生能力的培養，最終實現提高學生分析和解決飛行器動力工程實際問題的能力，以及提高主動思考意識和借鑒創新能力這兩個目標。

在堅持“面向全國，服務地方、服務國防”的服務方向，以航空國防需求為導向，積極服務國家航空工業和江西地方經濟社會發展的大背景下，南昌航空大學飛行器動力工程系教學團隊對“航空發動機原理”這門課程體系開展教育改革與建設，可以為我國培養掌握飛行器動力專業基礎理論與工程技術專業技能的高水平人才提供參考，對于在新形勢下我國航空動力人才培養以及對我國高校飛行器動力工程專業一流學科建設具有重要意義。

參考文獻

[1]王潔，蔣燦華.高校一流學科建設必須重視的幾個誤區和轉變[J].高教探索，2018（9）：23-28.

[2]國務院.統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案[EB/OL].中華人民共和國中央人民政府網，（2015-10-24）[2021-08-02].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm.

[3]王重光，張治勇.我國高校“雙一流”建設研究熱點及展望——基于2016—2019年相關期刊文獻的共詞可視化分析[J].教育探索，2020（6）：42-48.

[4]《中國高校本科專業概覽》編委會.中國高校本科專業概覽[M].沈陽：遼寧少年兒童出版社，2003.

[5]李鵬虎.“雙一流”建設中的跨學科元素：組織及制度[J].現代教育管理，2019（4）：49-53.

[6]裴惠琴，賴強，陳世明.“雙一流”建設高校背景下自動化實踐教學改革[J].教育教學論壇，2018（44）：108-109.