基于理虚实一体化的飞机部附件修理课程改革与实践

［摘 要］ 为了适应生源结构的多元化现状，促进理论知识与实践操作有效融合，提高复合型修理检测技能人才的综合能力，借助虚拟仿真方法提出了基于任务驱动进阶教学的理虚实一体化实践教学模式。以飞机部附件修理课程为例，从典型任务进阶式分解、教学组织实施和评价考核机制等方面展示了理虚实一体化教学模式的应用过程。教学实践表明，理虚实一体化教学模式能够将理论知识讲授、虚拟仿真训练和实践训练三者紧密融合，进一步提高了学生的认知能力、合作能力、创新能力和职业综合能力，为其他航空航天修理类专业的实践课程教学研究和实践提供一定的参考价值。

［关 键 词］ 虚拟仿真；任务驱动；实践教学；部附件修理；理虚实一体化

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）21-0165-04

航空装备保障军士专业飞机部附件修理课程是建立在原有飞机与发动机维修技术课程的基础上增开的实践性较强的课程。该课程着重培养学生掌握航空附件失效机理、性能检测通用技术、附件修理的基本原理、典型部附件性能特点及修理工艺等方面的理论知识，侧重于培养学生具备与修理厂保障人员的岗位工作要求相称的附件分解、清洗、故检、修理、装配、调试等操作技能和专业知识，具有专业性强、岗位贴合紧密、理实一体、操作规范等特点。然而在教学实践过程中性能检测设备较少、操作流程复杂、调试时间过长、特情处置再现困难，实践过程又多涉及危险性高的操作环境，为实践教学工作的高质效开展增加了难度。

为有效突破实践教学条件的限制，提升教学效果，提高学生自主学习的能力，飞机部附件修理教学模式和组织形式愈发多样，涌现出了许多成效显著的教学方法和教学理念，在一定程度上激发了学生的学习积极性，有效地提升了学生的技能水平与专业核心能力，如“行业标准+岗位工作任务分析”教学模式，项目教学法、案例教学法等[1]。为适应生源结构的多元化现状，进一步提高飞机部附件修理课程教学质量，打造高素质的技能型人才，笔者利用虚拟仿真技术创新教学模式与方法，在强调理论知识、虚拟仿真练习、实训操作相结合的理虚实一体化教学思路指引下，借助虚拟仿真手段模拟真实设备对象和运行场景突破实训条件的限制[2]，提出理虚实一体化的任务驱动导向思路，即理论教学以专业需求为导向、实训教学以任务驱动为依托、虚拟仿真理论学习与实训实操的桥梁，三者有机嵌入，形成具有专业特色属性、理论—虚拟—实践有机融合的特色教学思路。

一、基于任务驱动的理虚实一体化实践教学模式的框架结构

基于任务驱动的理虚实一体化教学模式主张将理论知识讲授、虚拟仿真训练和实践训练三者紧密融合，以工艺规程系统化为导向，按照教学项目或任务的风险性、操作时长等要素，合理安排以任务驱动式、工单式、新型活页式等教学模式为载体，充分虚拟仿真训练与实践操作优势互补，使教学内容密切对接航空装备修理实际，促使学生实践操作全流程，实现理论教学和实践操作的融会贯通和有机衔接[3，4]。在任务实施过程中，教师利用任务驱动进阶教学方法将主任务分解成若干个具备独立教学环节的子任务，各子任务之间由易到难、由简到繁进行排列，任务之间通过进阶的方式进行训练。在理论课堂教学中，以分析解决任务模块的实践问题为导向，有针对性地学习部附件工作原理、工艺规程、性能指标与注意事项等相关理论知识，加强学生对理论知识的自主学习和思考，从而提升了学生的主观能动性，增强了学生的创新意识。

在实践操作中，学生独立或以小组为单位所学的理论知识通过虚拟操作开展训练和考核，采用“虚拟测试+实物验证”的虚、实结合的实训方式，将耗时较长的调试任务提前进行虚拟测试，缩短调试时间，优化实践操作流程，解决单纯实践过程调试复杂、实践设备模拟功能有限等传统实验中的痛点问题。考核通过后进行实践操作，教师依据完成任务的操作情况，实施差异化教学辅导，并进行评价反馈。基于任务驱动进阶教学的理虚实一体化教学模式的框架结构如图1所示。

二、理虚实一体化教学模式在飞机部附件修理教学中的实践——以主起落架缓冲支柱修理为例

（一）飞机部附件修理课程的教学现状

1.飞机部附件修理课程教学科目偏少，未覆盖部附件修理全流程。飞机部附件修理是装备维修保障工作的重要内容，对保证战训任务的顺利实施起着至关重要的作用。飞机部附件包含液压、燃油、电气、气动、环控、起落架等系统的控制元件、执行元件及辅助元件，具有跨越范围广、数量大、种类多、结构复杂等特点。传统教学多采用理论、实训分段授课的教学方式，弱化了学生在实践教学中的主体地位，学生更多的是被动地听和做，很难建立起电瓶修理与附件维修的联系。再加上实践检测设备偏少、操作流程复杂、特情处置再现困难、理论渗透难度大、操作时间较长等因素，使学生无法体会飞机部附件修理全流程，教学效果偏弱。

2.传统的理实一体化教学模式没有充分利用信息化教学平台，实践教学多以实训项目演示性操作流程为主，忽视了实训内容的专业导向和学生创造性学习的激发。以机翼、起落架等大部件修理科目为例，授课过程涉及飞机结构与系统、工程力学等交叉学科，从理论到实践跨度较大，不利于学生透彻地理解知识，即使学生理解了理论知识，在实训教学时，因学校缺乏必要的工艺装备和检测设备，无法完成和行业对接的实训教学，致使学生对零部件间的连接关系、修理工艺等难以把握，不利于学生对飞机与发动机知识的系统学习，也会造成人员、设备、时间的浪费。部分实践教学环节中还存在机械式、步骤式操作问题，没有充分调动学生学习的主动性和参与性，造成学生自主学习能力偏弱。

3.配套评价体系不完善。合理的评价体系是实践教学不可缺少的环节，是检验实践教学效果的重要参考数据。传统的实践教学中，通常采用“教师讲解示范、学生分组训练”的教学模式，重视实训报告和实训结果，忽视全过程评价，尤其是多人（多环节）协作时，对知识运用能力、操作规范程度、团队协作程度、解决问题能力和机务作风的培塑等内容的考核缺乏统一标准和方法，难以达到全程性实践考核效果。

（二）基于任务驱动进阶教学的理虚实一体化教学模式构建

基于任务驱动进阶教学的主起落架缓冲支柱修理教学过程实施主要从典型任务进阶式分解、教学组织实施和评价考核机制三个方面展开。

1.典型任务进阶式分解。当前学生还缺乏部队岗位任职经历，对机务指挥岗位典型工作任务也没有形成宏观认识，因此遵循任务驱动模式、利用进阶教学方法在教学过程中对主任务分解成若干个具备独立教学环节的子任务，每一子任务包含学习、训练和考核三部分。各子任务之间以工艺规程系统化为导向，任务之间通过进阶的方式训练，既明确了训练目的，又保证了训练质量和标准[5，6]。按照“任务导入—先导知识—分解—清洗—故检—修理—装配—性能检测试验”这一条主线，将总任务“主起落架缓冲支柱修理”切分成缓冲支柱基础知识、工装准备、缓冲支柱分解、缓冲支柱清洗、缓冲支柱故检、缓冲支柱修理、缓冲支柱装配、缓冲支柱试验八个子任务，每个子任务又由若干知识点组成。这些子任务环环相扣，依次推进，逐步进行迭代和升级，以点连线，多线成面，最终形成一个完整的进阶教学方案，如图2所示。

2.教学组织实施。按照“总任务的导入—逐个完成由知识点有机衔接的子任务—完成总任务（获取学习成果）—评价考核”的流程展开实施。依据子任务的性质和内容，采取不同的教学模式，“主起落架缓冲支柱修理”课例可划分为虚拟仿真训练和实训操作两个有效衔接、逐级进阶的教学阶段，对于缓冲支柱基础知识的学习，采用基于翻转课堂的线上线下的混合教学方法，学生依据任务需求利用在线课程自主开展课前学习，教师依据讨论留言问题及答题情况，有针对性地讲解共性问题以及课程内容的重点、难点，并引导学生完成知识内化；缓冲支柱分解和清洗采用“虚拟训练+任务驱动式教学”，充分利用虚拟仿真训练的可重复性与实践标准操作考核优势互补，促使学生实践操作全流程，理清实训操作的思路，加深工序操作记忆，实现理论教学和实践操作的融会贯通和有机衔接；缓冲支柱试验采用“虚拟训练+实物操作”的虚、实结合的实训方式，可以将耗时较长的测试台调试任务提前进行虚拟测试，缩短调试时间，优化实践操作流程；缓冲支柱故检采用任务驱动式翻转课堂实践教学方法，教员按照任务清单引导学生完成在线课程自主学习和测试，并将操作要点和测试中发现的重难点问题严格把关，依据学生设计的故检方案和示范操作的完成情况检验学生学习效果；缓冲支柱修理和装配采用“虚拟训练+实物操作”的虚、实结合的实训方式，借助虚拟仿真手段模拟真实设备对象和运行场景突破实训条件的限制，考查学生对理论的掌握程度，提升学生理论指导实践的能力，获得了成就感和学习动力。同时，训练阶段严格按照修理工艺规程执行，严控实践操作的准确性和规范性。

3.评价考核机制。评价考核应以学生为中心，侧重知识运用能力、操作规范程度、团队协作程度、解决问题能力和机务作风的培塑等内容的考核。学生通过考核反思整个工作过程中的得与失，总结经验和教训，提高克服困难的自信心。考核分为阶段性考核和终结性考核，每一子任务结束后都有阶段性考核，只有该子任务考核通过才能进入下一子任务，否则继续该子任务的学习训练，直到合格为止，以保证每阶段的训练质量和标准；终结性考核考核整体的任务完成情况。坚持多种评价方法型结合，如缓冲支柱基础知识注重考核基础知识的掌握程度，缓冲支柱分解与考核学生对结构原理的理解、知识运用与实操能力，缓冲支柱清洗考核学生的团队协作与实际操作能力，缓冲支柱故检考核知识运用与故障排除能力，缓冲支柱修理与装配检验团队协作与实操能力，缓冲支柱试验段更加注重装备指挥、创新和协同能力。终结性考核考核整体的任务完成情况。各子任务评价考核如表1所示。

三、职业能力和素质的培养

在进行课程实施过程中，着力打造理论知识和实践技能、专业能力培养和职业素质培养、工作过程与学员认知规律相整合，使课程教学贯穿职业能力和素质培养。

提出理虚实一体化实践教学模式，完成知识体系的构建。理虚实一体化教学模式将理论知识讲授、虚拟仿真训练和实践训练三者紧密融合，以工艺规程系统化为导向，按照教学项目或任务的风险性、操作时长等要素，合理安排以任务驱动为载体，虚拟仿真训练与实践操作优势互补，使教学内容密切对接航空装备修理实际，促使学生实践操作全流程，实现理论教学和实践操作的融会贯通和有机衔接。

“虚拟测试+实物验证”的虚、实结合的实训方式，提升对新知识深入理解和综合应用的能力。以岗位任职需求为牵引，以按纲施训为依据，采用“虚拟测试+实物验证”的虚、实结合的实训方式，将耗时较长的调试任务提前进行虚拟测试，缩短调试时间，优化实践操作流程，解决单纯实践过程调试复杂、实践设备模拟功能有限等传统实验中的痛点问题。考核通过后进行实践操作，教师依据完成任务的操作情况，实施差异化教学辅导，并进行评价反馈。突出学习形式的实践性和探究性、学习主体的自主性和合作性、学习内容的发展性和综合性、学习评价的开放性和多元性。追求联系实际、学以致用的作风，培养爱岗敬业、刻苦钻研的精神。

四、总结

经过两个学期的实践验证，基于“理虚实一体化”教学模式的飞机部附件修理实践教学将理论知识讲授、虚拟仿真训练和实践训练三者紧密融合，进一步提高了学生的认知能力、合作能力、创新能力和职业综合能力。本文工作也可为其他航空航天修理类专业的实践课程教学研究和实践提供一定的参考价值。

理虚实一体化教学利用网络教学平台、仿真教学软件让虚拟仿真与实操训练实现优势互补，教学过程安全性高、可重复性高，学生容易上手，对项目操作过程熟练度不足的部分可反复针对训练，可随时暂停补充理论内容和考核要点，具有很好的应用前景，也是实践教学的发展方向。如何真正贯彻“能实不虚、虚实结合”的重要原则，将虚拟技术与实践教学内容高度匹配是今后的探究重点和方向之一。

参考文献：

［1］ 杨建忠.项目教学法教学模式与传统教学模式的比较研究［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2008，24（2）：12-15.

［2］ 王卫国，胡今鸿，刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展［J］.实验室研究与探索，2015，34（5）：214-219.

［3］ 李丹.基于工作页的高职“理虚实一体化”教学模式改革与实践［J］.湖北广播电视大学学报，2020，40（3）：42-46.

［4］ 叶向群，王娇君，单岩，等.“理虚实”一体化教学思路实践［J］.实验技术与管理，2017，34（5）：1-4.

［5］ 孔光明，于德会，邹刚，等.基于任务驱动进阶教学的“飞机与发动机维修技术及组织管理”课程改革［A］.教育部高等学校航空航天类专业教育教学指导委员会.第二届全国高等学校航空航天类专业教学研讨会论文集［Ｃ］.北京：北京航空航天大学出版社，2022.

［6］ 孔光明，张玎，于德会，等.基于任务驱动的《飞机部附件修理》课程教学资源库设计［Ａ］．教育部高等学校航空航天类专业教育教学指导委员会.第四届全国高等学校航空航天类专业教学研讨会论文集［Ｃ］.北京：北京航空航天大学出版社，2023.

◎编辑 郑晓燕