翻转课堂背景下《航空维修技术与管理》课程实验教学改革与实践

郑州航空工业管理学院航空工程学院 魏振伟

郑州航空工业管理学院计算机学院 李 向

翻转课堂背景下《航空维修技术与管理》课程实验教学改革与实践

郑州航空工业管理学院航空工程学院 魏振伟

郑州航空工业管理学院计算机学院 李 向

针对《航空维修技术与管理》实验课程理论性和实践性较强的特点，在翻转课堂的教学背景下，重新构建实验教学环节，设计实验教学步骤，对教学方法和手段进行改革和探索，取得了良好的教学效果。不仅使学生认识航空器故障诊断的方法和步骤，深化了专业技术，而且使学生独立解决实际问题的能力和学习积极性得到提高，缩短了课堂教学与生产实际的距离。

翻转课堂；实验教学；航空维修

近年来，翻转课堂理论和实践在教育教学中得到广泛推广[1-3]。本文探讨了一种将线上的理论学习、操作演示、成绩评定，实验实施和线下无缝联结的《航空维修技术与管理》课程实验教学模式，该模式能够给予学生更多的主动权和自主权，激发学生的探索精神和学习热情[4]，为培养适应专业需求的航空维修人才提供一种新的教学实践思路和实施办法。

1 航空维修技术与管理实验课程的教学现状

航空维修技术与管理是针对本科飞行器动力工程专业开设的一门专业课程，它以航空发动机原理、航空发动机结构、发动机控制系统、飞机结构与系统、机械振动基础[5]、自动控制原理和航空维修工程等多门学科为基础，结合了航空器检测与诊断技术与全面质量管理等内容，是一门理论综合性强，又特别注重实践教学环节的课程。

该课程传统的实验教学环节是按照下面的方法设计和实施的：在学习了相应的理论知识之后，由老师在实验室现场讲解实验操作和注意事项，宣布实验纪律、评分标准等事项，最后学生提交实验报告，由老师来评定实验成绩。[5]这种教学模式存在的问题主要有三个：一是资源利用率低。学生仅在实验课上按照老师的要求进行实验操作，实验仪器平时处于闲置状态，利用率低。二是教师工作量大。在进行理论讲解和操作演示时，由于种种原因，学生对理论知识和实际操作理解不透、把握不准、掌握不牢，在实际实验过程中，教师还需要持续不断的指导每个学生进行实验操作。三是实验评分手段单一。实验成绩的给出通常是按照实验过程的表现和实验报告的优劣综合给出。[6,7]在实施过程中往往存在实验报告千篇一律，实验过程草草了事的现象，教师在评分时也陷入困境。

在实际的教学中我们发现，多数学生存在对理论理解不透彻，缺乏实践经验，造成实验环节的学习上存在较大的难度。[8]表现在：传统的实验教学方式带来的后果就是“学”“术”分离现象严重，学生缺乏实际动手、分析及设计创新能力的培养；成绩评定方法单一，而对实践过程和能力培养缺乏关注，特别是工科人才所需的设计能力、表达能力、调查能力等培养效果。[9]因此改进实验教学的模式和手段，调动学生的积极性，是实验教学环节中迫切需要解决的问题。

2 实践教学翻转改革的具体内容

针对以上问题，利用翻转课堂这种教学模式进行教学改革，其实施的具体流程为：

（1）教学内容及手段的改革

教师在分析实验内容和学生特点的基础上，确定教学目标，将所设置的实验项目包含的知识细化为相对较小、较完整且互相关联的小知识单元，撰写相应的脚本并录制视频，然后借助网络教学平台将视频资源共享给学生。

下面以航空发动机磨损状态监测与诊断实验教学环节的设计为例详细说明。

图1 构建智能故障诊断系统的基本步骤

首先在视频中简要介绍构建智能故障诊断系统的基本步骤，如图1所示。然后介绍转子实验台，例如在航空发动机磨损状态监测与诊断实验环节中，将分析式铁谱仪的组成、工作原理、定性和定量分析方法、磨粒的分类、磨粒特征提取、磨粒图像特征智能识别的方法等一系列的知识点录制成5-10分钟的短视频。最后分别将分析式铁谱仪的具体操作步骤和注意事项也录制成短视频，结合授课的进度，在网络教学平台上逐步共享给学生。

教学制作实验教学视频时，可以采用多种方法手段。例如，可以在实验室工作台旁边增加搭建简易录制环境，增设笔记本摄像头及外接录音笔，采用专业录屏软件Camtasia Studio 6.0录制视频。在录制过程中注意运用屏幕画笔工具对重难点进行提示，而后借助云端一体化等多种平台或Web2.0工具将微视频资源共享给学习者。

（2）实验实施阶段的改革

按照教学计划，学生必须在一定时间内完成对实验所需知识的学习，学生可以随时随地利用各种移动终端设备学习线上的知识，在学习过程中也可通过多种社交工具同老师和同学进行线上的讨论，解决学习中的难题，例如：QQ群组、微信公众号等，特别是由我校在课程建设中与超星公司合作开发了在线课程学习平台供选课学生开展及时的网络学习交流。

按照教学计划在线上学习结束后，教师针对每名同学的学习情况布置相应的实验任务，实验室对学生开放，学生可以利用自己的空闲时间，在实验室管理人员的指导下进行实验，在实验操作过程中如果遇到问题，可以再次有针对性的学习相关的视频资源，也可通过各种社交工具请老师答疑或和同学进行讨论。测得相应的实验数据后，学生对数据进行分析，提取相应的故障特征，利用教师分派的模式识别方法进行故障诊断，最后得出自己的结论。

（3）成绩评定方法的改革

学生将自己的实验数据，实验报告等相关的资料上传到网络教学平台，最终学习成绩的评定包括以下三个方面：1）学生自评；2）学生之间进行互评；3）在线下课堂上每名同学现场汇报自己的实验方案和实验结果现场评价；4）授课教师及实验指导教师根据综合表现给出相应的实验成绩。

表1 实验成绩综合评分表

实验教学的最终成绩由照学生互评成绩和教师给出的成绩按一定加权给出，具体方法如表1所示，最终成绩共分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。这样的教学效果评价方式增加了学生与学生之间的互相学习，使得教师能够从学生学习过程和学习效果的多个维度评测实验效果，评价结果更为客观公正。

3 实验改革的成效

在我校2014级飞行器动力工程卓越班实施翻转课堂教学实验后，对全部25名学生进行网络无记名问卷调查，调查结果显示这种基于翻转课堂的实验教学模式在三个方面具有良好的成效：

（1）培养了学生的自主学习能力和团结协作精神。每个学生的实验内容都各不相同，每个实验都要独立完成，没有固定的实验指导书，要求学生必须将理论知识和实践良好的结合起来解决实际问题。同时同学们在实验过程中遇到的问题较多，遇到困难后互相讨论和交流协作有助于实验的顺利进行。问卷调查显示72%的同学认为翻转课堂对提高自学能力比较有利，认为非常有利的占28%，认为非常不利的为零。

（2）提高了理论联系实际的能力。通过拟定实验方案、亲自动手实验到后期的数据处理、故障模式识别，得出实验结论，培养了学生解决实际问题的能力，也培养了学生的工程意识和适应社会需求和竞争的能力。问卷调查显示48%的同学认为翻转课堂对提高理论联系实际能力比较有利，认为非常有利的占52%，认为非常不利的为零。

（3）提高了实验设备的利用率，加快了教学进度，增加了教学的信息量，知识的深度和广度。从教师的角度来看，教学模式的改变减少了在实验教学中的重复劳动，教师的主要精力放在了实验任务的制定和分配，实验过程中疑难问题的解答上，从多遍的操作演示，理论讲解中解放出来，把有限的精力用在学生动手能力的提升上。

4 结束语

实践表明，翻转课堂教学改革受到大学生的欢迎和肯定，学生学习的主动性和积极性大大提高。翻转课堂颠覆了传统课堂的灌输式教学，翻转课堂将知识的传授提前到课前完成，学生由被动学习变为主动学习，由课堂学习变课外学习，学生的学习时间、地点、内容、方式、方法等有更大的自由空间。学生可以利用生活中碎片化的时间利用各种移动终端进行学习，实验实施过程中能有更多的时间完成实验，实现理论与实践的结合，提高知识的内化水平，学生掌握知识的深度和广度大幅增加，教学质量大大提高，有利于促进大学生的全面发展。

同时，翻转课堂使教师集“编、导、演”于一身，给教师带来了新的挑战。为满足翻转课堂的教学需要，教师必须具备更强的教学设计能力、媒体制作能力和信息技术能力，对专业知识的掌握必须具有更大的深度和广度，这些都对教师提出新的要求并对教师的专业发展产生积极的影响。

[1]柴妍红.高校工科课程实施翻转课堂的影响因素分析[D].浙江大学,2016.

[2](美)萨尔曼·可汗著.翻转课堂的可汗学院:互联时代的教育革命[M].刘婧译.浙江人民出版社,2017.

[3](美)乔纳森·伯格曼,亚伦·萨姆,等.翻转课堂与慕课教学:一场正在到来的教育变革[M].宋伟译.中国青年出版社,2016.

[4]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012(4):46-51.

[5]张清,陈君.无损检测课程教学改革与探索[J].科技视界,2016(5): 55-55.

[6]董小平,杨丽颖,庞艳荣,等.理工类标准化概论课程教学改革初探[J].阴山学刊:自然科学版,2016,30(4).

[7]蒋学军,税永红.实验教学改革和学生创新能力培养[J].实验科学与技术,2006(2):79-81.

[8]李改茹,常军民.关于实验教学改革的几点思考[J].新疆医科大学学报,2006,29(3):277--278.

[9]钟晓流,宋述强,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013(1):58-64.

魏振伟（1981—），男，河南洛阳人，硕士研究生，毕业于空军工程大学，郑州航空工业管理学院航空工程学院工程师，主要研究方向：航空器故障诊断与维修。

李向（1982—），女，河南洛阳人，郑州航空工业管理学院计算机学院副教授，主要研究方向：计算机应用。