“艦載飛行力學(xué)與控制”課程引入PBL教學(xué)法探討

［摘 要］ 通過分析“艦載飛行力學(xué)與控制”課程的教學(xué)現(xiàn)狀以及引入PBL教學(xué)法的必要性，以《機(jī)動(dòng)飛行》章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容為例，給出了PBL教學(xué)法的實(shí)施過程；同時(shí)，針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)的注意事項(xiàng)。實(shí)踐表明，PBL教學(xué)法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，促進(jìn)學(xué)生知識的掌握和運(yùn)用，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，但是，PBL教學(xué)法對課程內(nèi)容、師資力量和教學(xué)組織提出了更高的要求。因此，將PBL教學(xué)方法應(yīng)用到“艦載飛行力學(xué)與控制”教學(xué)中是切實(shí)可行的。

［關(guān)鍵詞］ PBL教學(xué)法；飛行力學(xué)；課程；艦載機(jī)飛行學(xué)員

［基金項(xiàng)目］ 2021年度海軍航空大學(xué)I類重點(diǎn)建設(shè)課程“艦載飛行力學(xué)與控制”（2021407）

［作者簡介］ 康小偉（1980—），男，陜西岐山人，碩士，海軍航空大學(xué)航空基礎(chǔ)學(xué)院副教授，主要從事空氣動(dòng)力學(xué)和飛行力學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）16-0135-04 ［收稿日期］ 2023-04-06

“艦載飛行力學(xué)與控制”是海軍航空兵航空飛行與指揮專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，對于學(xué)生適應(yīng)飛行訓(xùn)練需要、加快掌握飛行駕駛技術(shù)、提高后續(xù)飛行技術(shù)水平、保證飛行安全等方面具有重要的影響，對飛行人才的培養(yǎng)起著奠基作用。常言道：基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，在自主學(xué)習(xí)的前提下使學(xué)生積極掌握課程內(nèi)容，能為解決將來在飛行中遇到的實(shí)際問題提供理論基礎(chǔ)，成為“艦載飛行力學(xué)與控制”課程教學(xué)研究的主要內(nèi)容。

通過查閱大量文獻(xiàn)資料并結(jié)合“艦載飛行力學(xué)與控制”課程實(shí)際情況，課程組最終選擇將問題式教學(xué)法（Problem-based Learning，PBL）引入課程教學(xué)。PBL教學(xué)法是美國神經(jīng)病學(xué)教授Howard Barrows于1969年在加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首創(chuàng)的［1］。該教學(xué)法是把學(xué)習(xí)置于具體的、有意義的、真實(shí)的問題情境中，讓學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式共同解決復(fù)雜的實(shí)際問題，以此來理解隱含于問題背后的科學(xué)知識，掌握解決問題的技能，并發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力的一種研究性教學(xué)模式［2-3］。

一、教學(xué)實(shí)施

根據(jù)PBL教學(xué)法的特點(diǎn)［4］，同時(shí)為了便于組織課程教學(xué)，確保教學(xué)效果，我們選取學(xué)生人數(shù)相對較少且數(shù)量接近的2個(gè)教學(xué)班次（4班和8班）作為教學(xué)對象，以《機(jī)動(dòng)飛行》章節(jié)為研究內(nèi)容，主要采用PBL教學(xué)法，并輔以多媒體、飛行模擬等教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)。該專業(yè)的其他教學(xué)班次作為對照組，仍然采用以課堂講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)法［5-12］。

（一）問題設(shè)計(jì)

PBL教學(xué)法的學(xué)習(xí)活動(dòng)都是圍繞著問題的解決而開展的，問題的設(shè)計(jì)是PBL教學(xué)法能否成功的關(guān)鍵，問題的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量直接影響教學(xué)效果及教學(xué)質(zhì)量。因此，授課教師不僅要根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計(jì)問題，而且設(shè)計(jì)的問題要能突出教學(xué)重點(diǎn)，便于啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和討論。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，應(yīng)按照以下原則設(shè)計(jì)問題［13］。

1.設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性問題。回顧和總結(jié)前期知識，為本次課程學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.設(shè)計(jì)綜合性問題。利用前期所學(xué)知識，通過討論分析、研究論證得出問題答案。

3.設(shè)計(jì)拓展性問題。將所學(xué)理論知識聯(lián)系飛行實(shí)踐，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

此外，在課程教學(xué)實(shí)施前，須將問題提前布置給學(xué)生，使其有充分的準(zhǔn)備時(shí)間，用以查閱資料和消化資料。

（二）實(shí)施過程

在課程教學(xué)中，機(jī)動(dòng)飛行的操縱原理既是教學(xué)重點(diǎn)，又是基礎(chǔ)理論聯(lián)系飛行訓(xùn)練的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在對學(xué)生學(xué)習(xí)心理和知識水平充分了解的基礎(chǔ)上，課程教學(xué)以設(shè)計(jì)的問題為引導(dǎo)，結(jié)合其他教學(xué)方法和手段，多管齊下激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其對機(jī)動(dòng)飛行的理解和掌握。下面，就以《機(jī)動(dòng)飛行》中的橫滾為例進(jìn)行說明。

1.課前準(zhǔn)備。（1）學(xué)生分組。在PBL教學(xué)模式中，根據(jù)教師提供的學(xué)習(xí)材料和提出的問題，學(xué)生進(jìn)行討論分析；為了便于在課堂上組織討論，避免發(fā)生“一鍋粥”現(xiàn)象，需要對學(xué)生進(jìn)行分組。需要注意的是，分組時(shí)要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和自學(xué)能力進(jìn)行均衡搭配，每組人數(shù)不能過多，也不能過少。最后，根據(jù)軍校班級的編成特點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際情況，按照5人/組的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行分組。（2）任務(wù)分工。學(xué)生進(jìn)行分組后，由小組成員推選出本組的小組長。在課前，小組長根據(jù)每名組員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行任務(wù)分工，不能漏掉任何一個(gè)人，且要做到具體任務(wù)落實(shí)到具體的人；在授課中，小組長主要負(fù)責(zé)決策，控制討論的進(jìn)度，避免問題懸而不決，影響教學(xué)進(jìn)程。此外，小組長需要將任務(wù)分工和小組討論的結(jié)果進(jìn)行記錄。需要注意的是，小組長的決策關(guān)系到該組能否順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，因此，進(jìn)行分組時(shí)教師要考慮學(xué)生的管理能力或協(xié)調(diào)能力，也要對每組的小組長人選和任務(wù)分工結(jié)果進(jìn)行評估與建議。

2.課堂教學(xué)。（1）以飛行實(shí)例導(dǎo)入新課內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲。（2）在播放飛行視頻前，教師提出一些基礎(chǔ)性的問題（例如，在視頻中，飛機(jī)進(jìn)行了哪些機(jī)動(dòng)動(dòng)作？駕駛桿、腳蹬和油門桿等應(yīng)該如何配合使用？），學(xué)生則邊觀看視頻邊回答教師的提問，為學(xué)習(xí)新課內(nèi)容做準(zhǔn)備。（3）以小組為單位，開展合作學(xué)習(xí)模式，通過分析視頻中飛機(jī)的飛行姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷飛機(jī)的機(jī)動(dòng)動(dòng)作，并就其操縱原理展開討論。（4）播放其他含有橫滾的飛行視頻，結(jié)合飛機(jī)的飛行姿態(tài)，精講飛機(jī)進(jìn)行橫滾時(shí)的姿態(tài)變化、座艙視景變化和軌跡變化等。對涉及的前期知識或內(nèi)容，教師一方面進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，另一方面引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析對比，了解這些機(jī)動(dòng)飛行中飛機(jī)的受力情況和操縱原理之間的聯(lián)系；在此前，教師提出一些綜合性問題（例如，飛機(jī)進(jìn)行橫滾時(shí)，其軌跡受哪些因素影響？容易產(chǎn)生哪些偏差？），引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推理。（5）學(xué)生在飛行模擬器上進(jìn)行飛行訓(xùn)練，通過桿、舵和油門的使用，感受飛機(jī)座艙視景的變化和飛行姿態(tài)的變化；教師對此次飛行進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，組織學(xué)生進(jìn)行討論分析，進(jìn)一步加深學(xué)生對橫滾操縱原理的理解和掌握。最后，教師提出一些拓展性的問題（例如，當(dāng)飛機(jī)要進(jìn)行半滾倒轉(zhuǎn)和半斤斗翻轉(zhuǎn)，飛行員應(yīng)該如何操縱？），引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行分析討論，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

在整個(gè)教學(xué)過程中，教師不再是學(xué)習(xí)的中心，而是起著“引導(dǎo)員”的作用。教師應(yīng)在學(xué)生觀看視頻時(shí)，不停巡視，并適時(shí)與學(xué)生進(jìn)行交流；在學(xué)生分組討論時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生討論的方向，掌控好課堂進(jìn)程和氛圍。此外，要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)回答問題，大膽回答問題；對于不全面，甚至錯(cuò)誤的答案，教師也要給予相應(yīng)的贊許和肯定，這樣，學(xué)生才不會因?yàn)閾?dān)心出錯(cuò)而畏懼發(fā)言，導(dǎo)致課堂冷場和教學(xué)進(jìn)度受阻。

3.課后評價(jià)和反饋。采用綜合評價(jià)的方式進(jìn)行課后評價(jià)。其中，教師對每個(gè)小組進(jìn)行評價(jià)，小組之間進(jìn)行互相評價(jià)，二者共同構(gòu)成每個(gè)小組的整體成績；每組的組員進(jìn)行互相評價(jià)，形成組內(nèi)互評成績；每個(gè)學(xué)生的成績由所在小組整體成績和組內(nèi)互評成績確定。

二、教學(xué)效果

采用問卷的形式對2個(gè)教學(xué)班（共51名學(xué)生）進(jìn)行了問卷調(diào)查，以了解學(xué)生對PBL教學(xué)法的評價(jià)；收回有效問卷49份，有效率為96％。結(jié)果表明，在提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性等方面，2個(gè)班次的學(xué)生對PBL教學(xué)法都比較滿意（見表1）。

在后續(xù)的外場飛行訓(xùn)練期間，飛行教官反饋：與其他班次相比，采用PBL教學(xué)法授課的學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)，勤學(xué)好問，對飛行充滿熱情，飛行訓(xùn)練進(jìn)度快，表現(xiàn)突出。

三、教學(xué)體會

（一）培養(yǎng)自學(xué)能力，體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)

對于海軍艦載機(jī)飛行員而言，任職崗位需求決定了其不僅須掌握專業(yè)知識，而且要具備綜合運(yùn)用知識的能力。只有這樣，才能成為合格的軍事人才，打贏未來戰(zhàn)爭。在“艦載飛行力學(xué)與控制”課程教學(xué)中，運(yùn)用PBL教學(xué)法，不僅能增強(qiáng)學(xué)生理解和掌握本次課程教學(xué)的知識點(diǎn)，還能做到與相關(guān)課程和同一課程不同知識點(diǎn)的相互銜接與聯(lián)系，達(dá)到系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識的目的；更重要的是，通過引入PBL教學(xué)法，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為其學(xué)習(xí)后繼的職業(yè)教育課程打下了良好的基礎(chǔ)。

（二）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)主體地位

在引入PBL教學(xué)法后，改變了以往課堂教學(xué)“教師講、學(xué)生聽”的被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，杜絕了課堂教學(xué)“滿堂灌”的現(xiàn)象。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生首先帶著問題觀看飛行視頻，隨后以小組的形式進(jìn)行分析討論，最后提高分析問題、解決問題的能力；期間，同組學(xué)生之間存在合作關(guān)系，小組之間存在競爭關(guān)系，增加了課堂的趣味性，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性。在此過程中，教學(xué)信息由原來的教師—學(xué)生單向流動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的教師—學(xué)生、學(xué)生—學(xué)生雙向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了信息的多向流動(dòng)，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。

（三）緩解教學(xué)矛盾，體現(xiàn)課程特色

由于人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整，其培養(yǎng)方案不斷改革，相應(yīng)地對基礎(chǔ)航理課程學(xué)時(shí)進(jìn)行了不同程度的壓縮。如何在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，保證課程知識的系統(tǒng)性和完整性，是“艦載飛行力學(xué)與控制”課程教學(xué)面臨的緊要問題。采用PBL教學(xué)法進(jìn)行課程教學(xué)，學(xué)生通過課前查找資料、課堂分組討論及模擬飛行、課后評價(jià)等環(huán)節(jié)，不僅解決了課程教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)不足之間的矛盾，而且把理論學(xué)習(xí)與飛行實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手，邊學(xué)習(xí)、邊體驗(yàn)、邊思考，體現(xiàn)了“理實(shí)一體”的課程特色。

四、注意事項(xiàng)

（一）選擇合適的教學(xué)方法

在軍校“艦載飛行力學(xué)與控制”課程教學(xué)中應(yīng)用PBL教學(xué)法，可以打破傳統(tǒng)教學(xué)的沉悶氛圍，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的中心，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，促使學(xué)生在解決問題的過程中掌握課程知識，提高自身能力。需要注意的是，任何教學(xué)法都有其特點(diǎn)和適用范圍，并不是萬能的。因此，軍校自身的特征和“艦載飛行力學(xué)與控制”課程本身的特點(diǎn)，就決定了課程的部分內(nèi)容不適合采用PBL教學(xué)法［14-15］。所以，在本課程教學(xué)中，授課教師應(yīng)綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的能力素質(zhì)和知識水平等因素，采用PBL教學(xué)法和其他教學(xué)法相結(jié)合的方式，取長補(bǔ)短，獲得更好的教學(xué)效果。

（二）教師需要具備深厚的理論功底和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

采用PBL教學(xué)法進(jìn)行課程教學(xué)，不僅會影響教師對該門課程知識的系統(tǒng)傳授，而且對教師的知識儲備、思維方式和課堂掌控能力等都提出了更高的要求。這些都需要教師花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行調(diào)整與提高，尤其對剛?cè)肼毜那嗄杲處焷碚f更是巨大的考驗(yàn)。此外，教師如何有效地設(shè)計(jì)問題，切實(shí)達(dá)到與學(xué)生互動(dòng)的目的，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，仍須我們在實(shí)際教學(xué)中不斷探索。

（三）注重對學(xué)生的引導(dǎo)作用

PBL教學(xué)法的核心是以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。因此，學(xué)生對知識的掌握程度和自主學(xué)習(xí)能力在很大程度上影響了課程的教學(xué)效果及目標(biāo)。目前，軍校學(xué)生習(xí)慣了傳統(tǒng)的“被動(dòng)式”學(xué)習(xí)模式，自主學(xué)習(xí)能力不高，很難馬上從以教師為中心的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)化到以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)模式；同時(shí)，一些學(xué)生尚未形成寬厚的專業(yè)知識背景，討論流于形式，深度限于表面，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。所以，一方面，教師要選擇課程的中后期對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行PBL教學(xué)，使學(xué)生對課程的基本知識有一定的了解和掌握，以便于進(jìn)行深入的小組討論；另一方面，教師要及時(shí)發(fā)現(xiàn)課堂參與不夠積極的學(xué)生，對其進(jìn)行鼓勵(lì)和指導(dǎo)，引導(dǎo)其進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

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Discussion on PBL Teaching Method in Shipborne Flight Dynamics and Control Course

KANG Xiao-wei， XU Yan-jun， LIU Wen-lin， GUO Wei-gang

（Aviation Foundation， College of Naval Aviation University， Yantai， Shandong 264001， China）

Abstract： By analyzing the teaching status of Shipboard Flight Mechanics and Control and the necessity of introducing PBL teaching method， the implementation process of PBL teaching method is given by taking “Maneuvering Flight” as an example. And in view of the problems in the teaching process， the corresponding precautions are put forward. Practice shows that PBL teaching method can stimulate interest in learning， cultivate self-learning ability， enhance teamwork spirit， promote the mastery and application of knowledge， and improve teaching efficiency and quality. However， PBL teaching method also puts forward higher requirements for course content， teachers and teaching organization. Therefore， it is feasible to apply PBL teaching method to the teaching of shipboard flight mechanics and control.

Key words： PBL teaching method; flight dynamics; course; carrier aircraft pilots