以一流学科为导向的专业课程混合式教学探索

吴逸飞 刘礼军

[摘 要] “航空发动机原理”是航空专业的必修核心课，该课程具有概念多、知识点多、学术术语多、特性分析问题抽象、工程性强、课时少 、教学资源少、实践环节少等特点，以建设一流学科为导向的“航空发动机原理”课程的教学改革显得极为迫切。通过精选教学内容、加强教学交流、采用线上线下混合式教学模式、修改教学大纲以增加实践教学环节、改革学习评价体系等方式方法，夯实学生理论基础，强化专业理论与实践的融会贯通，提高学生分析和解决问题、主动思考及创新能力。

[关键词] 航空发动机原理;混合式教学;一流学科建设

[基金项目] 2020年度江西省自然科学基金项目“航空发动机涡轮多尺度流动结构生成机理研究”（20202BABL204047）;2019年度南昌航空大学创新创业教育课程培育项目“航空发动机原理”（KCPY1914）

[作者简介] 吴逸飞（1980—），女，江西玉山人，博士，南昌航空大学飞行器工程学院讲师，主要从事航空发动机复杂流动机理研究;刘礼军（1975—），男，江西武宁人，硕士，南昌航空大学飞行器工程学院讲师，主要从事航空叶轮机械设计及动力机械测试技术研究。

[中图分类号] G640   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）47-0037-04    [收稿日期] 2021-09-17

一、引言

高校一流学科是国家教育软实力的体现，更是国家发展战略的重要组成部分[1]。在我国，目前开设飞行器动力工程专业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、沈航等几所我国最初原航空航天部所属的本科航院为“领头羊”，并且该专业多被冠以各种级别的“一流专业”之名[2，3]。“航空发动机原理”课程是飞行器动力工程专业的专业必修课，是全面介绍航空发动机工作原理，各部件的组成结构、工作原理及设计分析，单轴发动机各部件共同工作与匹配关系、发动机控制规律、发动机特性等知识的课程[4]。

在以航空国防需求为导向，积极服务国家航空工业和经济社会发展的大背景下，各大航空类院校都在积极建设飞行器动力工程专业的“一流学科”[5]。教育部要求加快推进适合我国国情的在线开放课程和平台建设，促进在线开放课程发展。尤其是在2020年疫情期间，各校开展了线上教学，成为对传统教学方式的有益补充。因此，以建设一流学科为导向，对飞行器动力工程专业“航空发动机原理”这门课程进行线上线下混合式教学模式的实践和探索，对于在新形势下航空动力人才培养以及对飞行器动力工程专业学科建设具有重要意义。

二、“航空发动机原理”课程教学特点分析

“航空发动机原理”作为飞行器动力专业的一门专业核心课，其特点主要体现在以下几个方面。

（一）教学资源少

由于该课程具有“小众”的特点，国内关于“航空发动机原理”课程的可用教学资源少，中国大学慕课目前还没有该课程上线，线上只有空军工程大学共享了教学视频。国内的北航、西工大及南航等三所航空院校也是基于各自院校的飞行器动力专业开设这门课程，并且没有共享资源，非三大航院的学生难以获得教学资源。国内外航空发动机的最新进展进入课堂与授课教师的专业学术前沿获得能力高度正相关。

（二）特性分析问题抽象，工程性强

航空发动机特性分析问题非常抽象，发动机各个部件相互影响、相互制约、协同工作，其中调节、控制、影响因素众多，并且各种因素相互纠结在一起，需要拥有一定的逻辑分析能力。此外，本课程对应的是工程专业，工程性非常强，如何引导学生抓住主要矛盾，把复杂的物理模型简化成可以求解的实际模型，培养学生的工程观点、分析问题及解决问题的能力，调动学生综合运用所学的相关知识，积极创新，大胆设想，这是本课程教学中的难点，也是教学的“痛点”。

（三）概念多，知识点多，学术术语多，课时少

本课程的主要任务是全面介绍航空发动机工作原理，各部件的组成结构、工作原理及设计分析，单轴发动机各部件共同工作与匹配关系，发动机控制规律，发动机特性，涡扇、涡桨、涡轴发动机的知识。由于该课程专业性强，其中的概念多、知识点多、学术术语多，而理论教学课时只有32学时，如何在这些课时内把所有的知识点讲授给学生，并引导学生积极主动思考及分析，是本课程教学中的一个“堵点”。

（四）理论与实践难以融会贯通

本课程是专业理论课，按照学科知识体系教学的要求，教学重点是引导学生应用所学的公共课及专业基础课的相关知识，分析阐述航空发动机整机及各部件的工作原理，各部件的相互影响、相互制约、协同工作等。但是，航空發动机的部件结构复杂，特性分析问题抽象，学生很难在没有拆解发动机和没有见到实物的情况下理解航空发动机各部件为什么是这种结构，更谈不上清楚地分析航空发动机的特性以及深入理解和掌握航空发动机工作原理。在缺少实践教学环节的情况下，学生对于理论与实践难以融会贯通，是本课程教学中的又一“堵点”。

三、“航空发动机原理”课程混合式教学实践总体思路

本课程教学创新改革的总体思路是采用线上线下混合式教学模式，通过传统课堂中教学内容精选、线上自建教学平台推送的教学辅助视频及讲解、具有工程应用背景习题的补充，以及专业的实践教学环节的增加，实现深入掌握航空发动机原理相关基础知识，夯实基础的目标。线下课堂教学与实践教学相结合、通过航空发动机部件的实物和模型展示、航空发动机拆装实验让学生动手去做，鼓励学生积极主动思考，突出线下教学的趣味性、实时性、互动性、探究性，加强理论与实践的联系。积极引导学生参与教师的科研项目，在调动学生的学习积极性、主动性，实现教学质量提升的同时，锻炼培养青年教师，实现教学与科研互助，师生能力互长。

四、“航空发动机原理”课程混合式教学实践的具体措施与方法

针对“航空发动机原理”课程教学的特点，根据航空发动机原理混合式教学改革的总体思路，教学实践中的具体措施与方法如下。

（一）精选教学内容，加强教学交流

针对本课程教学资源少这个“痛点”，本教学团队通过调研国内外航空发动机的最新进展，收集网上视频及发动机部件实验、整机实验及试车视频，精选出符合学生基础知识、学习趣味性强、能调动学生积极主动思考的教学内容和问题，设计与教学水平相适应的内容，深入浅出地结合到教学内容中。此外，本团队积极与国内的北航、西工大及南航等三所航空院校相关院系建立联系，学习其先进的教学方法，获取部分教学资源。

（二）夯实学生理论基础，加强能力培养

在教学中，进一步夯实学生的理论基础，并充实具有工程应用背景的习题。在学生学习和掌握了航空发动机原理及结构设计、控制系统原理及设计等方面的基础理论和专业知识的基础上，启迪学生在航空发动机方面创新设计方法，激发学生献身航空事业。通过增加严格的实践性教学环节及系统的科技创新训练，鼓励学生参与本项目团队的科研，培养学生运用所学知识、技能分析和解决飞行器动力工程实际问题的能力，提高创新意识和创新能力。

（三）采用线上线下混合式教学模式

本课程采用线上线下混合式教学模式解决“概念多、知识点多、学术术语多、课时少”等问题。线上教学部分选用空军工程大学在学堂在线建立的学习平台的内容，在我校网络教学平台上自建本课程的教学平台，提供部分知识点的教学资源，定期向学生发布课前预习内容，以减轻线下传统课堂的知识点多而课时少的压力。

（四）增加航空发动机的实践教学环节

要解决理论与实践难以融会贯通的问题，最直接有效的方法就是增加与航空发动机相关的实践性教学环节。本教学团队与飞行器动力工程教研室充分讨论和论证后，对本课程的教学大纲进行了修改，将2015版大纲中只有32学时改成2019版中的40学时，其中，理论课教学的内容和课时不变，仍然是32学时，增加了微小型涡轮喷气发动机拆卸、组装、特性分析、试车及分析四个实验，使学生充分理解航空发动机的工作特点，理论联系实际，培养学生运用所学知识和理论，思考问题的能力和创造性解决航空发动机工作中具体问题的能力。此外，将来还可结合南昌航空大学航空馆（在建）内各型号发动机实物、真实发动机工作多媒体视频、动画演示、发动机拆装及试车等视频的辅助教学手段，引导学生积极主动思考及分析，强化专业理论与实践的融会贯通。

（五）考核评价体现学生的基础和能力

对本课程的考核评价方式进行改革，评价体系更注重学生的基础和能力。着重加强学生自己设计新型航空发动机、分析新型航空发动机的工作原理、设计航空发动机整机及部件实验台，因此，考核方式采用平时考核与期末考核相结合。其中，平时考核包括学生积极思考问题、回答问题，撰写综述报告、小论文、小专题讲座等，主要考核学生运用所学知识的创新能力;期末考核主要考核学生掌握知识的程度。考核结果能客观反映学生对所学内容的掌握程度，充分体现学生在该课程学习中的创新能力，从而更客观地反映学生的学习成效，培养学生进行自主、探究式分析问题及解决问题的能力。

五、“航空发动机原理”课程混合式教学成效

通过线上线下混合式教学模式的实践与探索，促进了一流学科建设。在此过程中，通过信息化手段极大地提升了教育质量，主要体现在以下几个方面。

（一）促进学生自主学习，提高学习成效

促进学生利用线上教学平台获取教学资源，进行学习、反馈、交流，教师可通过线上平台和线下教学对学生的学习内容及时进行调整和补充，对学习效果进行点评和布置作业。可使学生学习更加灵活多变，学生可为自己量身定制学习计划与方案，按需制订自身学习的时间、进度、内容。经过本课程的混合式教学实践，目前从学生反馈来看，课堂教学效果较好，满意度较高，经160余名学生评教打分的平均值高达97.46分（满分100分）。对比分析实践前的2018—2019年第一学期与实践后的2019—2020年第一学期学生成绩显示，学生成绩通过率从97.37%提升至100%;优良率从68.42%提升至77.42%;平均分从81.87提升至85.02，所有指标均显示本教学实践对提高学生的成绩效果明显。

（二）提高学生分析和解决飞行器动力工程实际问题的能力

通过本课程的学习使学生掌握航空发动机原理与结构的有关知识，为应用航空发动机原理与结构知识分析、解决工程问题，以及未来从事航空发动机设计，打下坚实基础。在学生学习和掌握了航空发动机原理及结构设计、控制系统原理及设计等方面的基础理论和专业知识的基础上，通过严格的实践教学环节及系统的科技创新训练，能使学生提高运用所学知识、技能，分析和解决飞行器动力工程实际问题的创新意识和创新创业能力。在面向航空发动机行业需求的情况下，通过加强基础理论与专业知识的融会贯通，强化理论与实践的密切关系，学生分析和解决飞行器动力工程实际问题的能力大大提升。

（三）促进授课教师提高业务水平，锻炼教师队伍

本教学实践过程促进了教学团队积极与国内的北航、西工大及南航等三所航空院校相关院系建立联系，交流、学习其先进的教学方法，精选国内外网上视频及相关资料，设计与教学水平相适应的内容，深入浅出地结合到教学内容中，促进教师教学水平提高的同时，促进教师的科研水平与国际接轨，迅速掌握最新的学术动向，从而扩展研究视野。此外，还为本教学团队培养了年轻教师，进一步加强了师资力量，锻炼了教师队伍。

（四）促进一流学科的建设

本课程的教学实践改革是以建设一流学科为导向，课程教学改革的探索必然对学科建设有所贡献[6]。从提高学生自主学习积极性，增强学生解决问题和创新的能力方面;从教学内容的精选重构，实践教学环节的硬件不断提升方面;从培养和锻炼教师队伍，迅速提高教师的教学水平方面，都体现出本课程实践对飞行器动力工程一流学科建设的极大促进作用。

六、总结

在本课程的教学实践探索中，“以学生为中心”的教育理念贯穿于教学全过程。始终以学生的学习兴趣为核心，以精选的视频和教学资料为抓手，以教师的精选预设思考问题为引领，以实践训练为辅助，通过线上教学平台和线下课堂的有机对接，增加航空发动机实践教学环节，引导学生参与科研项目，修改考核评价体系，特别注重学生能力的培养，最终实现提高学生分析和解决飞行器动力工程实际问题的能力，以及提高主动思考意识和借鉴创新能力这两个目标。

在坚持“面向全国，服务地方、服务国防”的服务方向，以航空國防需求为导向，积极服务国家航空工业和江西地方经济社会发展的大背景下，南昌航空大学飞行器动力工程系教学团队对“航空发动机原理”这门课程体系开展教育改革与建设，可以为我国培养掌握飞行器动力专业基础理论与工程技术专业技能的高水平人才提供参考，对于在新形势下我国航空动力人才培养以及对我国高校飞行器动力工程专业一流学科建设具有重要意义。

参考文献

[1]王洁，蒋灿华.高校一流学科建设必须重视的几个误区和转变[J].高教探索，2018（9）：23-28.

[2]国务院.统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案[EB/OL].中华人民共和国中央人民政府网，（2015-10-24）[2021-08-02].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm.

[3]王重光，张治勇.我国高校“双一流”建设研究热点及展望——基于2016—2019年相关期刊文献的共词可视化分析[J].教育探索，2020（6）：42-48.

[4]《中国高校本科专业概览》编委会.中国高校本科专业概览[M].沈阳：辽宁少年儿童出版社，2003.

[5]李鹏虎.“双一流”建设中的跨学科元素：组织及制度[J].现代教育管理，2019（4）：49-53.

[6]裴惠琴，赖强，陈世明.“双一流”建设高校背景下自动化实践教学改革[J].教育教学论坛，2018（44）：108-109.