混合式教学法在“飞行原理”课程中的应用分析＊

肖毅，段铁城，钱宇

混合式教学法在“飞行原理”课程中的应用分析＊

肖毅，段铁城，钱宇

（中国民用航空飞行学院 飞行技术学院，四川 广汉 618307）

“飞行原理”课程在整个民航类专业课程体系中起着非常重要的基础性作用。基于新工科背景下探讨了混合式教学法在“飞行原理”课程中的应用。通过比较分析传统教学法与混合式教学方法在“飞行原理”课程教学实施中的效果，认为混合式教学在课程教学中是可行的，并能激发学生的学习兴趣，为构建新工科教学体系及改进教学方法提供了一种借鉴方法。

“飞行原理”课程；混合式教学；新工科；教学实施

1 引言

工程课程长期以来采用线下面对面授课。然而，随着近年来技术发展的迅速发展，各种不同的线上教学平台也在提供课程。根据在线课程交付的比例，高等教育课程可分为四类：①传统课程。内容以书面或口头形式呈现，无在线课程。②网络辅助。1%～29%的课程内容在线完成。③混合教学。30%～79%的课程内容在线完成。④在线课程。80%～100%的课程内容在线完成。在许多发达国家，一些大学已经在网上开设工程课程，且大多数工程学校现在都在使用混合课程。混合教学法可以定义为一种灵活的学习和教学方法，它试图将面对面教学和在线课程交付模式结合起来，以实现学生所期望的学习目标。混合教学法从以教师为中心和以学生为中心的工程教学模式演变而来，在以教师为中心的方法中，在这种教学模式下，“粉笔对话”的教学方法可能会发挥主要作用，学生需要向教师反馈他们是否已经掌握教师规定的内容。相比之下，在以学生为中心的教学法中，学生以基于案例和问题的方式学习，通过一系列具有挑战性的任务来学习、评估和展示他们的学习技能，学生自己可以在一定程度上评价自己的学习成果，有助于工科学生提高实际解决问题的能力。

本文以飞行原理相关航空知识点为出发点，以混合式教学法探讨课程中飞机飞行相关原理描述。由于中国民航业一直以来的高速发展，很多高等院校都开设有飞行技术及交通运输管理等专业。其中“飞行原理”课程作为民航中相关专业的必修课程，飞行原理的相关知识点掌握对于学生至关重要，在整个民航（飞行）专业课程体系中起着非常重要的基础性作用。本课程是在电子学习环境的支持下，以混合模式组织的课程，强调在“面对面”模式中使用交互式和模拟学习对象，结合实际解决问题，并利用在线模式中开发作业和学习资源。

2 混合式教学应用

近几年，混合式教学法应用于本校“飞行原理”课程的授课中。这门为期一学期的课程主要包括空气动力学和飞行力学，如空气流动的连续性、能量和动量概念及应用以及飞机的平衡性、稳定性和操纵性，重点是操纵飞机过程中相关力的变化。飞行原理着重从物理概念的角度出发讲清问题实质，突出基本原理学习和基本方法训练，注重适用性和易懂性。关注的是空气的基本流动规律、飞机的基本气动特性、飞机操纵性与稳定性的基本原理，其在整个民航（飞行）专业课程体系中起着非常重要的基础性作用，飞行原理的相关知识点掌握对于学生至关重要。该课程通常有4 000多名学生需要学习，每周有3 h的课堂讲解和学生复习课，课堂讲解的形式学生与教师之间的互动不够频繁，其更注重教师向大量学习者直接传递内容，相反，复习课允许学生与教师更多的互动和解决问题，但复习课通常出勤率并不理想。

本课程学习者多来自民航相关高等院校学生（飞行技术、航空工程或交通运输管理等专业），很少有学生会在办公时间拜访教师一起讨论问题。因此，学生在学习期间很少在课堂外与教师互动。基于学生的状态以及之前的授课情况反馈，根据教学过程中学生的反馈，飞机原理学习过程中概念抽象、难以理解，其原因是多方面的。教材中的一些概念较为抽象也是原因之一，如压差阻力中涉及很多流体力学相关知识点。如何深入浅出地描述这些现象是飞行原理教学的一个重要任务, 也一直是学者们关注的问题。本文结合学生理论基础知识及课程教学要求就飞行原理相关知识教学进行初步探讨。探索以混合式教学模式教授该课程，教师将课程分成两部分，一部分仍然使用传统教学，另一部分使用线上教学或翻转式课堂。

3 教学实施与分析

3.1 传统教学

传统教学课每周进行2次，每次1.5 h。教师采用传统的授课形式，通过使用黑板和一个投影仪来传播教学内容。传统教学教室设计用来坐大约80名学习者，导致很少有教师和学习者之间的双向互动，因此是一个以被动学习为主的环境。除此之外，每周复习课为期45 min，学生可自愿参加出席，但出勤率并不理想。

3.2 混合式教学

混合教学主要包括两个部分，即部分知识点仍然采用传统的教学模式和基于网络的线上资源和学习任务以及教室内的翻转式课堂。该方法已经应用于“飞行原理”课程的教学中，“飞行原理”课程混合式教学法中线上教学包括图1所示的主要模块。传统的授课方式包括每周3 h的讲座和1 h的辅导课，在混合式教学中，授课大多采用翻转课堂的方式，展示精选的视频，演示飞机飞行过程的基本原理，如升力、阻力、增升装置、起飞、着陆、飞机的操纵、飞机重心变化的影响。授课期间也会讲解电子课件，解释令人困惑的知识点（例如，在应用伯努利方程时可以忽略粘性以及如何使用抖振曲线图），并回答学生提出的问题。

图1 混合式教学法线上课程模块

线上课程资源规划为有目的地设计教学活动，以创建学生学习社区——在课程中支持学生群体进行讨论、聊天，以便积极获取知识点。本课程中线上内容主要包括课堂互动、课程音视频、平时作业、考勤、章节测验、问题讨论、访问数、在线考试。传统部分的所有讲座都被拍摄下来，由教师上传到学校慕课系统中，并在录制后数小时内提供给混合翻转部分的学习者。教师的声音、白板内容和投影仪上显示的图像（适当时）都被捕捉到，因此非常接近传统课程中的被动环境学习者。这样做是为了确保通过在线视频，无论是面对面还是虚拟的演讲联系时间，两组都是一样的。这些视频为基于知识点的短视频，每个视频通常为15 min左右，总共产生70多个视频。通过以上的资源，学生可以在任何时间任何地点都能获取相关知识点。

翻转式课堂适时地穿插于课堂教学之中，课堂上进行的活动比传统教学涉及更多与学生的互动。因此，在课堂记笔记或规定的课本上讲授这些知识点的时间要少得多，而在要求学生理解方面的时间要更多。这个方法需要学生在上课前要做好准备。学生通过选择观看视频（如上面提到的传统部分中所记录的）来准备解决问题并复习教科书，或者两者兼而有之。每节课都以简短的陈述开始，总结要讨论的关键要素，或强调学习中难以理解的方面。在这之后，学生们被赋予一项任务，探索他们对这个话题的理解，并检验他们目前的知识状况。

在混合式教学法中，每堂课开始时都对先前的课程进行了很好的温习，特别是对升力、阻力、平飞性能、上升性能和下降性能等重要概念的复习。由教师发起的关于疑难知识点的互动讨论使得学生参与到课堂中并让学习变得互动和愉快。通过与许多学生的线上讨论获得了渐进的非正式反馈。线上课程视频的点击率为30%～40%，在传统方法中，学生听课率为60%～70%，这表明，与传统授课方式相比，混合教学法降低了学生听课率。

3.3 学情分析

本课程使用几种类型来确定学习效果，分别为总课程成绩、章节测验（观看视频后的练习题）、作业和考试。课程总成绩是根据期中考试、章节测验、课后作业、一次期末考试和出勤率的分数计算出来的。本课程使用总课程成绩、章节测验（观看视频后的练习题）、作业和考试来确定学习绩效。课程总成绩是根据期中考试、章节测验、课后作业、一次期末考试和出勤率的分数计算出来的。

图2展示了在线课程材料中学生的学习状态以及学习效果。远程学习中，学生并不是每天都定期学习，但他们确实可以在上课时或考试前获取资料，并且每个同学基本上都完成了教师制定的学习任务，但学生在线观视频学习效果不太理想。通过对学生学习成绩的评估可知，混合式教学法学生的成绩相比传统教学法提高不少，特别是高分段的学生数量明显增多。可以得出结论，学生喜欢通过线上方式来完成作业及讨论的相关内容，但另一方面对于重点知识点的讲解更倾向于课堂上教师面对面讲授，不喜欢直接观看录制的知识点讲解视频。学生能接受并适应线上教学的大部分任务，因为这能让他们选择在任意时间来完成并能通过线上方式及时获取自己对知识点的掌握情况。

在传统教学法中，这门课包括与学生面对面的接触时间，但主要是“粉笔对话”式的授课。尽管在讲座之前，课堂讲稿是在线提供的，但学生无法获得录制的讲座、教程和实践测验。因此，教学主要依赖教科书，采用以讲师为中心的方法。

在线课程系统提供了丰富的材料，如课堂讲稿、视频、教程解决方案和测验，用于向学生发送通知，以解决发现的令人困惑/重要的问题。学生们不太喜欢使用讨论板，因为他们更喜欢在讲座期间或私人咨询期间面对面讨论问题。线上教学实施的过程中发现学生通常使用课堂讲稿和其他教学资源足来完成学习目标，相比传统教学使用教材的频次明显降低。

图2 线上课程学习效果

4 结论

“飞行原理”课程是航空类专业非常基础的课程，其融合了空气动力学与飞行力学等多个学科内容，是一门理论性与系统性相互交叉的应用课程。本研究探讨了使用混合教学法进行飞行原理教学的有效性。在引入混合教学法之前，飞行原理由于涉及较多流体力学与固体力学知识点，被认为是一门教学“不理想”的学科。引入混合教学法，其显著的特点在于，通过重播录制的线上课程、预先录制的教程视频和练习在线测验，为学生提供了更有效地掌握课程内容的机会。同时还可以利用讲座和辅导时间与教师进行富有成效的讨论，通过将理论与现实世界的例子和该学科的最新研究/发展联系起来，展示该学科的大局。混合教学法提供满足学生需求的机会，既能让较差的学生有机会赶上，也可促进了高端学生享受流体力学课程所包含的挑战。通过此研究的结果去整合线下学习和在线学习的各自特点使教学达到最佳效果，为构建新工科教学体系及改进教学方法提供一种借鉴方法。

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2095－6835（2020）20－0139－03

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.060

肖毅（1990—），男，四川巴中人，主要从事流动与传热的教学与科学研究。

＊中国民用航空飞行学院青年基金资助项目（编号：Q2020-011）；中国民用航空飞行学院科研基金面上项目（编号：J2020-001）资助

〔编辑：王霞〕