鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空工程學(xué)院 魏振偉

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 李 向

翻轉(zhuǎn)課堂背景下《航空維修技術(shù)與管理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空工程學(xué)院 魏振偉

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 李 向

針對(duì)《航空維修技術(shù)與管理》實(shí)驗(yàn)課程理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)背景下，重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)步驟，對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革和探索，取得了良好的教學(xué)效果。不僅使學(xué)生認(rèn)識(shí)航空器故障診斷的方法和步驟，深化了專業(yè)技術(shù)，而且使學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力和學(xué)習(xí)積極性得到提高，縮短了課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的距離。

翻轉(zhuǎn)課堂；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；航空維修

近年來(lái)，翻轉(zhuǎn)課堂理論和實(shí)踐在教育教學(xué)中得到廣泛推廣[1-3]。本文探討了一種將線上的理論學(xué)習(xí)、操作演示、成績(jī)?cè)u(píng)定，實(shí)驗(yàn)實(shí)施和線下無(wú)縫聯(lián)結(jié)的《航空維修技術(shù)與管理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該模式能夠給予學(xué)生更多的主動(dòng)權(quán)和自主權(quán)，激發(fā)學(xué)生的探索精神和學(xué)習(xí)熱情[4]，為培養(yǎng)適應(yīng)專業(yè)需求的航空維修人才提供一種新的教學(xué)實(shí)踐思路和實(shí)施辦法。

1 航空維修技術(shù)與管理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

航空維修技術(shù)與管理是針對(duì)本科飛行器動(dòng)力工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)課程，它以航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理、航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)、機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)[5]、自動(dòng)控制原理和航空維修工程等多門學(xué)科為基礎(chǔ)，結(jié)合了航空器檢測(cè)與診斷技術(shù)與全面質(zhì)量管理等內(nèi)容，是一門理論綜合性強(qiáng)，又特別注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課程。

該課程傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是按照下面的方法設(shè)計(jì)和實(shí)施的：在學(xué)習(xí)了相應(yīng)的理論知識(shí)之后，由老師在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)講解實(shí)驗(yàn)操作和注意事項(xiàng)，宣布實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等事項(xiàng)，最后學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由老師來(lái)評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。[5]這種教學(xué)模式存在的問(wèn)題主要有三個(gè)：一是資源利用率低。學(xué)生僅在實(shí)驗(yàn)課上按照老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)儀器平時(shí)處于閑置狀態(tài)，利用率低。二是教師工作量大。在進(jìn)行理論講解和操作演示時(shí)，由于種種原因，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和實(shí)際操作理解不透、把握不準(zhǔn)、掌握不牢，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師還需要持續(xù)不斷的指導(dǎo)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。三是實(shí)驗(yàn)評(píng)分手段單一。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的給出通常是按照實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的優(yōu)劣綜合給出。[6,7]在實(shí)施過(guò)程中往往存在實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，實(shí)驗(yàn)過(guò)程草草了事的現(xiàn)象，教師在評(píng)分時(shí)也陷入困境。

在實(shí)際的教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生存在對(duì)理論理解不透徹，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，造成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)上存在較大的難度。[8]表現(xiàn)在：傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式帶來(lái)的后果就是“學(xué)”“術(shù)”分離現(xiàn)象嚴(yán)重，學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手、分析及設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；成績(jī)?cè)u(píng)定方法單一，而對(duì)實(shí)踐過(guò)程和能力培養(yǎng)缺乏關(guān)注，特別是工科人才所需的設(shè)計(jì)能力、表達(dá)能力、調(diào)查能力等培養(yǎng)效果。[9]因此改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式和手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中迫切需要解決的問(wèn)題。

2 實(shí)踐教學(xué)翻轉(zhuǎn)改革的具體內(nèi)容

針對(duì)以上問(wèn)題，利用翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，其實(shí)施的具體流程為：

（1）教學(xué)內(nèi)容及手段的改革

教師在分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定教學(xué)目標(biāo)，將所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含的知識(shí)細(xì)化為相對(duì)較小、較完整且互相關(guān)聯(lián)的小知識(shí)單元，撰寫相應(yīng)的腳本并錄制視頻，然后借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)將視頻資源共享給學(xué)生。

下面以航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)為例詳細(xì)說(shuō)明。

圖1 構(gòu)建智能故障診斷系統(tǒng)的基本步驟

首先在視頻中簡(jiǎn)要介紹構(gòu)建智能故障診斷系統(tǒng)的基本步驟，如圖1所示。然后介紹轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，例如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)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(shí)別的方法等一系列的知識(shí)點(diǎn)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(xiàng)也錄制成短視頻，結(jié)合授課的進(jìn)度，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上逐步共享給學(xué)生。

教學(xué)制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻時(shí)，可以采用多種方法手段。例如，可以在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)旁邊增加搭建簡(jiǎn)易錄制環(huán)境，增設(shè)筆記本攝像頭及外接錄音筆，采用專業(yè)錄屏軟件Camtasia Studio 6.0錄制視頻。在錄制過(guò)程中注意運(yùn)用屏幕畫筆工具對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行提示，而后借助云端一體化等多種平臺(tái)或Web2.0工具將微視頻資源共享給學(xué)習(xí)者。

（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段的改革

按照教學(xué)計(jì)劃，學(xué)生必須在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)實(shí)驗(yàn)所需知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地利用各種移動(dòng)終端設(shè)備學(xué)習(xí)線上的知識(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中也可通過(guò)多種社交工具同老師和同學(xué)進(jìn)行線上的討論，解決學(xué)習(xí)中的難題，例如：QQ群組、微信公眾號(hào)等，特別是由我校在課程建設(shè)中與超星公司合作開發(fā)了在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)供選課學(xué)生開展及時(shí)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)交流。

按照教學(xué)計(jì)劃在線上學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師針對(duì)每名同學(xué)的學(xué)習(xí)情況布置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，學(xué)生可以利用自己的空閑時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室管理人員的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中如果遇到問(wèn)題，可以再次有針對(duì)性的學(xué)習(xí)相關(guān)的視頻資源，也可通過(guò)各種社交工具請(qǐng)老師答疑或和同學(xué)進(jìn)行討論。測(cè)得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取相應(yīng)的故障特征，利用教師分派的模式識(shí)別方法進(jìn)行故障診斷，最后得出自己的結(jié)論。

（3）成績(jī)?cè)u(píng)定方法的改革

學(xué)生將自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)的資料上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，最終學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)定包括以下三個(gè)方面：1）學(xué)生自評(píng)；2）學(xué)生之間進(jìn)行互評(píng)；3）在線下課堂上每名同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)自己的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)；4）授課教師及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)綜合表現(xiàn)給出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

表1 實(shí)驗(yàn)成績(jī)綜合評(píng)分表

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終成績(jī)由照學(xué)生互評(píng)成績(jī)和教師給出的成績(jī)按一定加權(quán)給出，具體方法如表1所示，最終成績(jī)共分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。這樣的教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式增加了學(xué)生與學(xué)生之間的互相學(xué)習(xí)，使得教師能夠從學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果的多個(gè)維度評(píng)測(cè)實(shí)驗(yàn)效果，評(píng)價(jià)結(jié)果更為客觀公正。

3 實(shí)驗(yàn)改革的成效

在我校2014級(jí)飛行器動(dòng)力工程卓越班實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，對(duì)全部25名學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)無(wú)記名問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示這種基于翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在三個(gè)方面具有良好的成效：

（1）培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都各不相同，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都要獨(dú)立完成，沒(méi)有固定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，要求學(xué)生必須將理論知識(shí)和實(shí)踐良好的結(jié)合起來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題較多，遇到困難后互相討論和交流協(xié)作有助于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。問(wèn)卷調(diào)查顯示72%的同學(xué)認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)提高自學(xué)能力比較有利，認(rèn)為非常有利的占28%，認(rèn)為非常不利的為零。

（2）提高了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過(guò)擬定實(shí)驗(yàn)方案、親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)到后期的數(shù)據(jù)處理、故障模式識(shí)別，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)和適應(yīng)社會(huì)需求和競(jìng)爭(zhēng)的能力。問(wèn)卷調(diào)查顯示48%的同學(xué)認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)提高理論聯(lián)系實(shí)際能力比較有利，認(rèn)為非常有利的占52%，認(rèn)為非常不利的為零。

（3）提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，加快了教學(xué)進(jìn)度，增加了教學(xué)的信息量，知識(shí)的深度和廣度。從教師的角度來(lái)看，教學(xué)模式的改變減少了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重復(fù)勞動(dòng)，教師的主要精力放在了實(shí)驗(yàn)任務(wù)的制定和分配，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中疑難問(wèn)題的解答上，從多遍的操作演示，理論講解中解放出來(lái)，把有限的精力用在學(xué)生動(dòng)手能力的提升上。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革受到大學(xué)生的歡迎和肯定，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性大大提高。翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)課堂的灌輸式教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂將知識(shí)的傳授提前到課前完成，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，由課堂學(xué)習(xí)變課外學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容、方式、方法等有更大的自由空間。學(xué)生可以利用生活中碎片化的時(shí)間利用各種移動(dòng)終端進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中能有更多的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高知識(shí)的內(nèi)化水平，學(xué)生掌握知識(shí)的深度和廣度大幅增加，教學(xué)質(zhì)量大大提高，有利于促進(jìn)大學(xué)生的全面發(fā)展。

同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂使教師集“編、導(dǎo)、演”于一身，給教師帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。為滿足翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)需要，教師必須具備更強(qiáng)的教學(xué)設(shè)計(jì)能力、媒體制作能力和信息技術(shù)能力，對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握必須具有更大的深度和廣度，這些都對(duì)教師提出新的要求并對(duì)教師的專業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

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魏振偉（1981—），男，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生，畢業(yè)于空軍工程大學(xué)，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空工程學(xué)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(yáng)人，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院副教授，主要研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。