《飞机结构与系统原理》智慧教材建设思考与探析

杨子江 郁大照 刘湘一 李伟

摘   要：智慧教材是传统教材理念与技术的全面升级，是教材的新形态，是教材建设的最前沿。《飞机结构与系统原理》智慧教材建设是课程建设的首要工作与重要支撑。文章从现有教材的问题入手，分析智慧教材建设的必要性;以飞行人才培养方案为总依据，在大教材观引领下，基于现有教材，融合现代教育理念和信息/智能技术，从教材体系、教材内容、教材资源、教学平台四个方面提出《飞机结构与系统原理》智慧教材建设思路。

关键词：飞行学员;飞机结构;飞机系统;智慧教材建设

中图分类号：G642.0;G423.3 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）15-0037-04

一、引言

《飞机结构与系统原理》课程是海军飞行学员人才培养中的一门专业背景主干课程。该课程的前身是“飞机构造学”，在新版飞行学员人才培养方案中，对该课程的定位和内容体系进行了重新定义。课程建设迫切需要高起点定位、长目标设计，深度融合新思想、新理念、新技術，以期高质量完成建设任务。

教材是课程的基础，是课程得以实施的根本保证，课程建设，教材为先。建设高质量教材是重点课程建设的第一步，智慧教材就是高质量教材的代表，蕴涵了新理念、新技术，是教材的新形态。[1-3]如何在新理念、新技术的引领下，解决现有教材存在的问题，建设符合飞行人才培养要求的智慧教材，成为当前面临的首要问题。

二、现有教材问题分析

现有《飞机构造学》教材基于传统理念建设完成，理念陈旧，技术落后，已不适应现阶段使用需求和发展趋势。主要存在体系不完备、内容不匹配、资源扁平、形态单一等问题。

1.教材体系不完备

现有教材为传统纸质教材，没有建立起完整的教材体系。既没有配套习题解析、实践课讲义等教辅材料，也没有搭建信息化教学平台、网络课程等教学支撑环境;更没有利用新技术手段将原有信息化教学资源、多媒体课件实施升级改造，相较智慧教材标准，差距较大。

2.教材内容不匹配

教材内容陈旧，与现阶段飞行学员培养目标不匹配。主要表现：一是以某二代固定翼战机为实例展开，不但在结构、系统上与三代以上飞机相去甚远，而且缺乏直升机、旋翼机、无人机等相关介绍。二是教材基于工程思维模式编写完成，欠缺飞行思维。三是仅涉及专业教学内容，缺乏“思政”元素。

3.教材资源扁平

教材资源采用传统技术，趋于“扁平化”。主要表现：教材内插图以线条图为主，配套信息化教学资源多为二维动画、三维静态图;缺乏先进信息/智能技术的应用及视、听、言、触融合带来的“立体感”，展示性、交互性、体验感欠佳，教员授课难，学员理解难。

4.教材形态单一

教材为传统纸质形态，文字表达能力有限，配图展现能力有限，在信息/智能化时代，其已不能满足现阶段无缝学习、普适学习、时处学习、按需学习的实际，以及全维融合型教学的发展趋势。[2]

三、智慧教材建设的必要性分析

智慧教材一般可以理解为以传统纸质教材为基础，融合现代教育理念和信息/智能技术，配合多形态、多层次、多用途教学资源搭建起的整体课程支撑环境。主要特点有：在教材内容上，注重专业与思政、理论与实践的结合，突出思想价值的引领性和转识成智的发展性;在教材形态与使用上，注重扁平化向立体化的升级，突出形态的多样性、手段的智能性、环境的适配性。[4-9]

智慧教材是在传统教材基础上的一次理念与技术的全面升级。突破现有思想藩篱、思维壁垒，充分融合现代教育理念和信息/智能技术，建设《飞机结构与系统原理》智慧教材，能够有效解决目前教材体系、内容、资源与形态等方面存在的问题，有利于顺应新时代发展潮流，有利于推动“飞机结构与系统原理”课程建设的推进。

1.解决教材现存问题的必然选择

根据上述分析，现有教材存在体系不完备、内容不匹配、资源扁平、形态单一等问题。智慧教材蕴涵的“专思结合”、“转识成智”等新理念，信息/智能技术等新技术手段，为弥补现有教材缺陷、解决教材现存问题指明了方向，是《飞机结构与系统原理》教材建设的必然选择。[4-8]

2.推进课程建设的必然道路

《飞机结构与系统原理》作为主干课程，必然要求在教材、教学模式、教学设计、教学团队等方面都要有高起点、高标准、高目标。教材作为课程的基础，是课程的有力支撑，重点课程必然需要高质量教材作支撑，智慧教材就是高质量教材的代表。

3.顺应新时代发展的必然要求

智慧教材作为时代发展的产物，融合了新理念、新技术，代表着教材建设最前沿，引领新时代教材建设的方向。建设《飞机结构与系统原理》智慧教材，不但是解决现存问题的必然选择，也是适应新使命任务的必然道路，更是顺应新时代发展的必然要求。

四、《飞机结构与系统原理》智慧教材建设思路

以飞行人才培养方案为总依据，在大教材观的引领下，基于现有教材，融合现代教育理念和信息/智能技术，提出《飞机结构与系统原理》智慧教材建设思路。

1.建立教材体系

智慧教材相较传统教材，有着完备体系与合理结构。[5-8]体系完备的教材，不但能够增加学员学习维度，服务学员学习全过程，帮助学员理解、记忆和创新，还能减轻教员重复工作量。《飞机结构与系统原理》智慧教材体系如图1所示。

2.重构教材内容

内容是教材的核心，离开内容，智慧教材无从谈起。教材的“智慧”首先体现在内容的“智慧”上，过时的内容难以称得上“智慧”，所以，智慧教材内容首先要与时代合拍。[8][9]《飞机结构与系统原理》教材内容在普适性基础上，以俄苏-33战斗机为主线展开，此番考虑的原因主要有：第一，以实际机型为主线展开，将理论与实际无缝衔接，有助于学员理解;第二，苏-33战斗机更符合海军实际。

其次，教材内容要全面。针对飞行学员前期课程基础和后续机型改装需要，在现有教材基础上做到：一是增加飞机设计、结构强度等内容。二是增加一章“直升机”，主要介绍直升机的结构特点、系统组成与工作原理。三是增加一章“其他军用机”，主要介绍无人机、旋翼机等。教材内容体系如图2所示。四是增加相关扩展内容，航空装备技术的发展较快，而纸质教材受篇幅和更新限制，此部分内容可通过电子资源形式展示，并通过与纸质教材的扫描链接形式实现。

再次，各章节融入飞行实例。如在飞行状态下，液压系统故障等实例，目的在于让学员了解飞机的结构与各系统在飞行中的状态;帮助学员在工程思维框架下建立飞行思维，以便更加理性、客观、全面、深刻地认识飞机。

最后，结合飞行学员政治素养要求，内容融入符合课程特色和学校特色的思政基因。以不影响教材知识图谱和内在结构为前提，将思政教育“基因式”置入教材内容。例如：整合我国航空工业发展成就、英雄飞行员事迹、航空领域名人名言等，制作碎片化文字、视频等，融入教材对应章节。帮助学员在学习专业知识的同时，明晰学习的意义，增强使命感、责任感與荣誉感。

3.升级教材资源

智慧教材的资源升级以原教材资源为基础。通过融合各种先进信息/智能技术手段将“扁平化”的教材资源“立体化”，增强教学资源展示性、交互性、体验感的同时，还需具备进化性和发展性。[5-9]

除了重新设计纸质教材和绘制高质量彩色配图外，信息化教材资源升级，应该首先做好分类，根据内容特点，确定技术手段。

坚持以帮助学员学习理解为原则，根据具体内容体量、特点的不同，将信息化教学资源分为三个层次——整门课程（整部教材）、重/难知识点、教材配图，其中教材配图又分为四个类别——结构组成/特点类、管路连接类、系统工作原理、显示控制类，其中显示控制类对飞行学员十分必要。

以慕课形式打通整门课程线上教学通道，为学员系统学习提供更多选择，也为开展线上线下混合式教学创造条件。将重/难知识点以微课形式展现，方便学员预习、复习。教材配图按照不同类别，以不同信息/智能化方式，实现静态到动态、二维到三维的转换，让图片“活”起来、“动”起来。信息化教材资源升级策略如图3所示。

为使教材资源使用效益最大化，电子资源与纸质教材应具备无缝衔接功能，通过扫描等方式，可自动将教材静态图与动态图进行链接。

4.开发教学平台

信息/智能化教学平台既是传统教材的拓展延伸和教学实施的有力保障，又是信息/智能化教材资源的整合工具和展示舞台。“飞机结构与系统原理”信息化教学平台建设关注课内课外、线上线下等教学全过程，包括电脑端——智能授课管理系统、虚拟仿真实验系统等，移动端——平板APP，网络端——慕课平台等部分。[10][11] 智慧教材配套教学平台如图4所示。

电脑端主要服务于课堂授课，包括传统PPT、智能授课管理系统、虚拟仿真实验系统。传统PPT在置入并播放各种文字、图片及信息/智能化教学资源方面优势明显;智能授课管理系统能够对授课过程进行轻松的组织、管理、统计、评价，依据“长尾”理论设计评价模块，对学员学习开展全程全息评价;[12]虚拟仿真实验系统用以缓解实操装备数目不够、成本昂贵问题，保障学生实装教学在虚拟条件下顺利开展。

移动端包括硬件和软件两部分，硬件指拆除无线/蓝牙等模块的平板电脑，软件指课程APP。课程APP是课程配套智能化学习平台，其中包含所有相关信息化教学资源。学员可以通过该课程APP进行自主学习，也可以通过APP扫描纸质教材中的对应图片或知识点，获得对应图片的交互式三维图、二维动图、知识点的对应微课等。最终考试的客观题部分同样在课程APP中完成，自动改卷，当堂统计。移动端连同纸质教材一同发给学员，陪伴学员整个学习过程，直至考试完毕。

网络端指线上慕课，依托网络慕课平台，无涉密内容，是对课堂授课的补充。学员可以线上完成预习、学习、复习、补习。面对2020年新冠疫情，网络端在教学中发挥了巨大作用。

五、结束语

《飞机结构与系统原理》智慧教材建设，坚持“大教材观”，融合现代教育理念和信息/智能技术，突破了传统教材建设思路，从体系、内容、资源、平台等四个方面入手，提出了智慧教材建设的整套解决方案。不但会为“飞机结构与系统原理”课程建设提供有力支撑，对相关课程特别是飞行学员专业背景课程智慧教材建设也具有参考价值。

参考文献：

[1]罗生全，王素月.智慧课程：理论内核、本体解读与价值表征[J].电化教育研究，2020（1）： 29-36.

[2]陈耀华，陈琳.智慧型课程特征建构研究[J].开放教育研究，2016（3）：116-120.

[3]陈琳，陈耀华，李康康等.智慧教育核心的智慧型课程开发[J].现代远程教育研究，2016（1）： 33-40.

[4]陆道坤.课程思政推行中若干核心问题及解决思路[J].思想理论教育，2018（3）：64-69.

[5]钟相强，于华，朱协彬等. 《机械制造技术基础》 课程体系改革与立体化教材建设[J].机械管理开发，2013（1）：155-156.

[6]崔茂应，杨莉，李丽娇等.基于大数据理念和技术背景下的智慧教材开发体系研究[J].电子世界，2018（9）：26-27.

[7]沈小倩.高职“电子综合实验”课程立体化教材的建设与探索[J].北京工业职业技术学院学报，2019（1）：94-96.

[8]颜士刚，冯友梅.高校知能课程的立体化教材建设——以“教育技术哲学”课程为例[J].现代教育技术，2017（3）：71-77.

[9]梁海峰.《飞机构造与系统》 课程教学资源库建设探索[J].中国教育信息化，2017（5）：39-40.

[10]赖志欣.基于智慧教学平台雨课堂的混合式教学设计与应用研究[D].长沙：湖南大学，2018.

[11]王龙庭，石永军，姜浩等.工程机械虚拟仿真实验教学平台设计[J].实验技术与管理，2019 （9）：31.

[12]张琪.技术变革视域下学科智慧课程建设——基于“长尾”评价的研创课程探索[J].远程教育杂志，2015（3）：88-94.

（编辑：王天鹏）