沙 磊，孫 雯，薛 蓮

（昌吉學(xué)院航空學(xué)院，新疆 昌吉回族自治州 831100）

“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”是航空航天類院校本科交通運(yùn)輸專業(yè)的專業(yè)必修課，課程開設(shè)于第3學(xué)期，學(xué)生已修完“大學(xué)物理”和“高等數(shù)學(xué)”課程，掌握了大學(xué)物理基本原理和微積分計(jì)算方法，該課程既涵蓋空氣動(dòng)力學(xué)基本理論知識(shí)，還具備較強(qiáng)的飛行原理相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容，是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉并掌握流體力學(xué)基礎(chǔ)、飛機(jī)的空氣動(dòng)力、空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用及飛機(jī)的操縱，更好地認(rèn)識(shí)飛機(jī)，了解飛行基本原理理論知識(shí)，為今后學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程打下基礎(chǔ)[1]。針對(duì)“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”近年來的教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生反饋，課程組在課程授課方式、理論與實(shí)踐教學(xué)搭配、線上線下混合教學(xué)及課程思政建設(shè)方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，以期在課程建設(shè)和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面取得更好的教學(xué)效果。

1 課程現(xiàn)狀及存在問題

本課程主要使學(xué)生掌握空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念、文化知識(shí)，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合的綜合能力素質(zhì)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較全面地掌握空氣動(dòng)力學(xué)的基本理論和基本方程以及這些理論在飛機(jī)飛行中的應(yīng)用[2]，能夠分析飛機(jī)飛行的原理、升力、阻力的計(jì)算，掌握飛機(jī)操縱的基本方法，并能運(yùn)用其空氣動(dòng)力學(xué)方法解決相關(guān)的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)系統(tǒng)分析問題、解決問題的能力。為有效提升學(xué)生的綜合能力，需要將專業(yè)基礎(chǔ)教育與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來[3]，在實(shí)際教學(xué)過程中，面對(duì)現(xiàn)有教學(xué)的條件和教學(xué)效果反饋，加之后疫情時(shí)期線上線下混合教學(xué)以及課程思政建設(shè)的要求下，目前教學(xué)還存在以下問題。

1.1 教學(xué)方式單一，缺少實(shí)踐教學(xué)

近年來隨著招生規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，在生師比逐年上升的情況下，為保證教學(xué)質(zhì)量，目前，昌吉學(xué)院“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程的教學(xué)仍為單班授課，考慮到該課程的課時(shí)僅為32學(xué)時(shí)，緊湊的課時(shí)安排使得教師不得不利用所有的課堂時(shí)間進(jìn)行教材內(nèi)容講解和理論公式的推導(dǎo)，這種填鴨灌輸式的教學(xué)方法造成了教學(xué)仍以教師為中心，教學(xué)過程仍以教授理論知識(shí)為主，教學(xué)方式單一，忽略了學(xué)生作為課堂主體的角色，課堂參與度下降。在有限的課時(shí)范圍內(nèi)無法開展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)和探究精神的培養(yǎng)受到了一定的限制，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性難以有效被激發(fā)[4-5]，學(xué)生只能采用死記硬背的方法記憶原理及公式，采用做習(xí)題的方式檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)是否掌握，缺乏對(duì)書本原理及生活現(xiàn)象進(jìn)行觸類旁通和舉一反三的能力，理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用存在脫節(jié)。

1.2 教學(xué)方法和手段不靈活

教學(xué)方式過于傳統(tǒng)，教師大部分講課時(shí)間依然采用黑板作為知識(shí)傳播的媒介，課堂缺乏公式原理驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和以問題為導(dǎo)向的探究性教學(xué)方法，學(xué)生在這種教學(xué)方式下普遍反映學(xué)習(xí)難度較大。教學(xué)手段沒有跟上技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在課堂中不注重借助多媒體等現(xiàn)代教學(xué)媒介將與課程內(nèi)容相關(guān)的幻燈片、視頻及動(dòng)畫等資料作為教學(xué)的補(bǔ)充和輔助。另外，缺少教具的使用，課堂上教師無法將抽象概念具體化也增加了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解難度。除此之外，授課過程局限于課堂有限的課時(shí)，教師沒有有效利用線上教育平臺(tái)開展線上教學(xué)和線上師生互動(dòng)環(huán)節(jié)來擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，延長(zhǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)及培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力[6]。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程渠道單一，知識(shí)內(nèi)容抽象難懂，知識(shí)來源途徑受限。

1.3 課程思政內(nèi)容沒有嵌入課堂

“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程的內(nèi)容和特點(diǎn)決定了該門課程非常適合植入課程思政內(nèi)容，應(yīng)該利用該課程課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，弘揚(yáng)中華文化，提高學(xué)生思政理論。但在實(shí)際上課過程中教師往往不注重課程思政內(nèi)容的滲入[7]，忽略了課程思政的重要性，沒有將課程內(nèi)容與思政內(nèi)容相結(jié)合，沒有在潛移默化中將正確的理想信念和家國(guó)情懷有效傳遞給學(xué)生，未幫助學(xué)生形成正確的政治方向和政治素養(yǎng)。

2 教學(xué)措施

秉承以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向的原則，針對(duì)以上3個(gè)方面的問題，“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新，旨在適應(yīng)當(dāng)前疫情下的線上線下混合式教學(xué)需要、提高學(xué)生的課程實(shí)踐能力和有效開展課程思政進(jìn)課堂活動(dòng)，達(dá)到擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容、授課方式多元化和加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)等方面的目標(biāo)。

2.1 擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的有利支撐和重要補(bǔ)充，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生探究創(chuàng)新和動(dòng)手實(shí)踐能力發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了增加“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)操動(dòng)手能力，課程組教師利用學(xué)生課余時(shí)間，針對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)原理的應(yīng)用、流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、飛機(jī)結(jié)構(gòu)和操縱原理等內(nèi)容，自行制作了煙風(fēng)洞模擬裝置和飛機(jī)模型，學(xué)生可利用自制的煙風(fēng)洞觀察煙道內(nèi)煙流通過不同迎角的翼型表面的流動(dòng)規(guī)律，并對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，模擬飛機(jī)飛行時(shí)氣流的流動(dòng)和升力的產(chǎn)生原理。通過制作飛機(jī)模型，熟悉飛機(jī)的氣動(dòng)外形和各操縱面的安裝位置和工作原理。另外，課程組購(gòu)買了波音737飛機(jī)模擬操縱系統(tǒng)軟件，將授課教室改造成理實(shí)一體教室，在講授飛機(jī)操縱原理章節(jié)內(nèi)容時(shí)，教師可一邊講述理論知識(shí)，一邊帶領(lǐng)學(xué)生利用軟件演示飛機(jī)操縱過程，在此過程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了理論原理，同時(shí)還能第一時(shí)間將原理進(jìn)行應(yīng)用。此外，為擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的驗(yàn)證和探究興趣，昌吉學(xué)院專門開設(shè)了為期1周的“飛行原理課程設(shè)計(jì)”實(shí)踐課程，學(xué)生利用Design Foil翼型設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)不同參數(shù)的翼型并進(jìn)行模擬風(fēng)洞試驗(yàn)，通過改變不同翼型參數(shù)，主動(dòng)探究和驗(yàn)證機(jī)翼參數(shù)對(duì)升力和阻力大小的影響規(guī)律，并形成驗(yàn)證報(bào)告，在此過程中，學(xué)生的課程參與度被充分調(diào)動(dòng)，實(shí)踐探究能力也得到提高。

2.2 豐富教學(xué)方法，多種教學(xué)手段共用

2．2．1 重視運(yùn)用視頻資料輔助講解

“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”的理論概念較為抽象難懂，教師很難通過板書將其具體呈現(xiàn)在學(xué)生面前，因此，講解時(shí)應(yīng)穿插運(yùn)用視頻動(dòng)畫資料輔助授課，在素材積累過程中形成與課程內(nèi)容配套的視頻資料庫(kù)，幫助學(xué)生更好理解原理知識(shí)。如在講授翼尖渦的形成過程這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生無法理解什么是上洗氣流和下洗氣流，利用視頻資料，讓學(xué)生直觀觀察飛機(jī)飛過后翼尖渦的產(chǎn)生及翼尖處氣流的流動(dòng)方向，有助于將抽象的理論原理具體化，由此還可引出大雁利用上洗氣流而排成“一”字形和“V”字形飛行的氣動(dòng)學(xué)原理，這種利用視頻的直觀呈現(xiàn)和舉一反三讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)由空氣動(dòng)力學(xué)原理產(chǎn)生的現(xiàn)象就發(fā)生在自己身邊，激發(fā)他們對(duì)日常生活中出現(xiàn)的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的探究。

2．2．2 線上線下混合教學(xué)

受疫情因素的影響，線上教學(xué)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)傳統(tǒng)的線下面授課程無法進(jìn)行時(shí)，線上線下混合式教學(xué)模式逐漸成為主流教學(xué)模式，利用好線上教學(xué)平臺(tái)，不僅能夠擺脫面授課程對(duì)時(shí)間和空間的限制，還能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)特點(diǎn)和資源，豐富教學(xué)手段。本課程組教師利用“雨課堂”平臺(tái)進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)、微課制作、課程思政素材整理和平臺(tái)功能的探索及使用，形成了一套基于“雨課堂”平臺(tái)的具有專業(yè)特色和課程特點(diǎn)的“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程的“雨課件”并上傳平臺(tái)，學(xué)生可在任何時(shí)間登錄平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師還可利用“雨課堂”平臺(tái)發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)和課后測(cè)驗(yàn)，督促學(xué)生按時(shí)預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)，全程掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果。學(xué)生還可利用“雨課堂”彈幕功能，在課堂上通過彈幕及時(shí)反饋知識(shí)點(diǎn)掌握情況，同時(shí)還可利用彈幕將疑問拋出，開展在線互動(dòng)式的師生答疑，及時(shí)為學(xué)生解決困惑，最終實(shí)現(xiàn)通過“雨課堂”線上課程體系實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)相互嵌入，完善課程體系建設(shè)，提高教學(xué)效果。

2．2．3 教具的制作和使用

教具是課堂教學(xué)中教師教授知識(shí)的重要道具和載體，教具演示可以在極大程度上幫助教師將所講的抽象內(nèi)容具體化地呈現(xiàn)給學(xué)生，教具的演示不僅提高了教師的講課效率，也有利于吸引學(xué)生的注意力，幫助學(xué)生更好理解和想象[8]。根據(jù)“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”的課程需要，在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生借助3D打印技術(shù)[9]，自行分組制作課堂教具。教師和學(xué)生可以根據(jù)課程需要，自主為課堂設(shè)計(jì)制作教具，如在講授飛機(jī)操縱性和穩(wěn)定性內(nèi)容時(shí)，教師可提前帶領(lǐng)學(xué)生制作飛機(jī)模型，并在課堂上利用飛機(jī)模型為學(xué)生演示飛機(jī)的俯仰、滾裝和偏航等飛行姿態(tài)，幫助學(xué)生提高空間想象能力。學(xué)生親手制作教具既鍛煉了動(dòng)手能力也增強(qiáng)了課程參與度，體現(xiàn)了以學(xué)生為中心，從學(xué)生中來到學(xué)生中去的教學(xué)理念。

2.3 課程思政內(nèi)容有機(jī)嵌入

課程中思政素材豐富多樣，適合開展多種主題的思政教育。空氣動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象大至各類航空器，小至基本氣體微團(tuán)，包含生活生產(chǎn)中的許多現(xiàn)象。由空氣動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的新知識(shí)和新原理應(yīng)不斷用于生活和生產(chǎn)中，改變了人們生活方式和思想觀念?？諝鈩?dòng)力學(xué)理論和飛行原理是科學(xué)家們堅(jiān)持不懈、探索創(chuàng)新的成果，他們的奉獻(xiàn)精神、科學(xué)精神和家國(guó)情懷是人們學(xué)習(xí)的榜樣，也為人們?cè)忈屃丝茖W(xué)無國(guó)界，科學(xué)家有祖國(guó)的深刻道理。因此，“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程中包含有豐富多樣的課程思政素材，便于在課程中因利乘便地嵌入各種主題的思政教育[10]。例如，講激波的產(chǎn)生和超音速時(shí)，順勢(shì)介紹中國(guó)超音速飛機(jī)從無到有、躋身世界先進(jìn)行列的輝煌成就，激起學(xué)生的愛國(guó)意識(shí)和民族自信。

“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程中思政素材真實(shí)自然，有助于提升課程思政的實(shí)效?？諝鈩?dòng)力學(xué)理論來自于對(duì)自然流體的研究，其揭示的新知識(shí)和開發(fā)的新技術(shù)改變著人類生活方式和思想觀念，空氣動(dòng)力學(xué)理論服務(wù)并促進(jìn)人類社會(huì)的發(fā)展，人類社會(huì)生活與該學(xué)科發(fā)展息息相關(guān)，相互通融。因此在講授空氣動(dòng)力學(xué)和飛行原理知識(shí)時(shí)，總會(huì)給學(xué)生介紹知識(shí)背后的實(shí)際應(yīng)用，就會(huì)牽扯到社會(huì)生活和人物事件，這些社會(huì)生活和人物事件往往包含有若干思政要素，需要教師深入挖掘，并提取其中的思政元素，因勢(shì)利導(dǎo)地將這些課程思政元素滲入課堂，使學(xué)生的思想能自然而然地受到感化、陶冶和升華。這種將社會(huì)生活與人物事件搬進(jìn)課堂的課程思政方式會(huì)自然深刻、潛移默化地影響學(xué)生的思想。它有效避免了說教、填鴨和喊口號(hào)式課堂思政教育，而是將那些美好有教育意義的思政理念潤(rùn)物細(xì)無聲地栽植于學(xué)生內(nèi)心并指導(dǎo)他們的實(shí)際行動(dòng)。例如，講超臨界翼型時(shí)，自然可引入中國(guó)的運(yùn)-20戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)案例；講飛機(jī)操縱性時(shí)，自然會(huì)引入中國(guó)自行研制的大飛機(jī)C919等。此時(shí)此刻相信每一位學(xué)生內(nèi)心的民族自豪感和自信心一定會(huì)油然而生。

3 總結(jié)

“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”是交通運(yùn)輸專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，概念抽象，公式繁多，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)需要與實(shí)踐應(yīng)用緊密聯(lián)系，且隨著教育理念的快速轉(zhuǎn)變和授課媒介的不斷豐富，課程內(nèi)容和授課方式也在不斷更新迭代，以純理論授課和應(yīng)試為主的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，已經(jīng)很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，無法達(dá)到良好的教學(xué)質(zhì)量，最終將不利于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和全面發(fā)展。本次課程創(chuàng)新通過對(duì)“空氣動(dòng)力學(xué)與飛行原理”課程在有限的課時(shí)條件下將理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合并進(jìn)行探索，擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐貫穿教學(xué)始終。豐富教學(xué)方法，將多種教學(xué)手段用于課堂教學(xué)，開辟線上線下混合教學(xué)新局面，豐富學(xué)生獲取知識(shí)的渠道，與此同時(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，將課程思政內(nèi)容有機(jī)嵌入課堂，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)情感和家國(guó)情懷。