空气动力学及飞行原理考核模式改革与实践*

韩 伟 ， 牟红刚

（江苏航空职业技术学院，江苏 镇江 212134）

空气动力学及飞行原理是江苏航空职业技术学院航空发动机维修技术、飞机机电设备维修技术等多个航空航天专业的专业基础课程，在学生能力培养和知识结构体系中起着承上启下的重要作用。但由于该课程较为抽象，公式定理繁多，学生学习难度较大，教学效果往往不甚理想。近年来，为提高教学质量，各高校纷纷开展课程改革，而目前的课程改革研究大多是集中在教学改革方面[1-4]，如翻转课堂、“线上”+“线下”混合式教学、项目化教学等，对于课程考核模式的讨论则相对较少[5]。本课题组就此展开探讨。

1 考核模式现状

江苏航空职业技术学院于2016 年成立，办学定位为民航特色高等职业院校，存在师资力量缺乏，且以35 岁以下年轻教师居多，以及实验室建设刚起步，教学资源不足等问题。因此，在进行课程考核方式改革时，不能盲目追求“高大上”的效果，而应根据该校实际情况，结合航空发动机维修技术专业人才培养方案的要求，探索一套符合该校特点的课程考核模式。

在此前的空气动力学及飞行原理课程考核中，该校采用“平时成绩+期中考试+期末考试”的方式进行，其中平时成绩占30%，期中成绩占20%，期末成绩占50%。平时表现主要依据学生课堂表现、作业完成情况等进行评定，期中期末成绩则针对学生所学内容进行考查。尽管目前考核方式考虑了学生的平时表现，但其考核结果仍然无法全面反映学生的综合素质与能力。现行考核方式主要存在以下问题：

1）高职专科的学生学习普遍学习自主性较差，且学习兴趣不浓，迫于平时成绩的压力，人虽然到了课堂，但基本上不听讲，聊天玩手机情况较为普遍。

2）由于平时成绩参考作用不大，容易使学生重视考试环节，而忽视平时的学习过程，考前突击、考后遗忘的现象十分普遍，导致学生的考试焦虑感增加，但学习获得感却严重不足。

3）考试内容以课本中的基本概念、基本定理等理论知识为主，缺乏对于学生知识运用能力的考查，存在着明显的“重知识、轻能力”的导向。

2 课程考核改革措施

针对上述的传统考核方式所存在的问题，结合江苏航空职业技术学院的办学定位以及航空发动机维修技术专业人才培养目标，空气动力学及飞行原理课程考核方式需进行一定程度的改革。课程考核方式改革基本思路是摒弃传统的重知识、轻能力以考试为中心的模式，采用灵活多样的考核方法，注重考查学生的知识运用与创新能力，并将考核贯穿整个教学过程，更加全面客观地反映学生的学习效果和真实水平。

2.1 权重分配调整

根据考核改革基本思路，首先对原有的“平时+期中+期末”的考核形式进行扩充和拓展，并对各项权重分配进行调整，笔者认为可以将期末考试在总评成绩中的权重（现状期末成绩占50%）降低至30%，避免因为期末考试成绩权重过大而导致学生过于依赖期末考试成绩，从而引导学生均匀用力，将期末考试的压力分散在平时的学习过程中，也避免了考前临时抱佛脚、考后迅速遗忘的学习风气。期中考试的权重依然保持20%不变，平时成绩权重则相应增加至50%，更加注重过程性考核。

2.2 考核内容优化

平时、期中、期末考核权重调整后，笔者对各部分的考核内容进行优化，具体方案如下。

平时考核：此前主要根据学生出勤率、课堂表现、作业完成情况进行评定，而对于学习自主性较差的高职学生而言，高出勤率和工整美观的作业并不能客观真实反映学生的平时表现，因此要弱化学生出勤率和作业，重点强化对于课堂表现的考核，并增加对于实验和创新实践环节的考核[6]。

1）课堂表现考核。笔者在课堂教学中一般采用问题启发+项目引导式的教学模式，即：先给出飞机与大气作相对运动有关的力学现象，再提出问题，引导同学们进行讨论，接着引入相关知识教学点，最后完成前述问题的理论解释。此过程可依托超星学习通的互动讨论和随机选人功能进行，区别于传统的课堂提问覆盖面窄的特点，在超星学习通的互动讨论功能模块中要求每一位同学都要积极参与发表自己的观点，教师可以随机抽取学生提问并实时查看其他同学的观点，然后给出相应的评分。这样充分调动了学生的学习积极性，能够在很大程度上避免课堂走神的情况发生。笔者在一些重要知识点讲解完之后，会通过学习通平台发布适量的随堂练习，让学生在规定时间内独立完成，并根据后台大数据及时反馈学生的掌握情况。

2）实验考核。空气动力学及飞行原理课程的实验包括：不可压缩流体恒定流能量方程实验、不可压缩流体恒定流动量定律实验、毕托管测速实验、雷诺流态转捩实验与流动显示、翼型压强分布测量、飞行操纵实验。这些实验通常需要一些专业的设备，由于实验设备少，而分组实验学生人数较多，学生亲自动手做实验的机会很少，因此学生积极性和参与度不高。而这些实验都可以在机房通过数值仿真模拟软件实现，且不受时间、地点等客观条件的限制，教学效率高。实践表明，现有的流体仿真软件有较高精度，其仿真模拟结果与风洞实验结果相似。例如在模拟翼型气动特性随迎角的变化关系时，笔者以E307翼型为例，用OpenFOAM 软件模拟不可压翼型绕流。利用开源网格生成程序 Construct2D 生成 E307 翼型C 型结构化网格，并在 OpenFOAM 中设置相应的边界条件。设定来流速度为35 m/s，翼型弦长为1.2 m，动力黏度ν = 1.5×10-5m2/s。迎角从0º增加到20º。部分模拟结果如图1至图4所示。

图3 0º迎角流线分布情况

图4 20º迎角流线分布情况

应用仿真软件进行模拟实验既可以作为一部分演示性、验证性实验的预演，又可以进行一些现有条件无法实现的综合性实验。在此过程中，学生理论联系实际，运用数字化工具分析、解决工程问题的能力得到切实提高，也为后续专业课程的学习和更深入科学研究打下了良好的基础。

3）创新实践考核。学习的最终目的是学以致用，将所学理论知识与工程实践相结合，形成一定的创新实践能力。笔者在这一环节依托学校的航模创新工作室设置了一些开放性实践项目，例如，让学生分小组合作设计制作一架满足特定性能要求的飞机模型并进行试飞。学生在方案论证、气动外形设计、材料选择、制作试飞、气动性能试验等一系列环节中，推理、演算、动手操作、团队协作能力都得到了很大的提高[7]。笔者根据最终的作品性能并结合制作过程中学生的表现进行综合评分。

4）期中、期末考试。此环节仍然沿用闭卷考试形式，考查学生对空气动力学及飞行原理的基本概念、基本原理和基本方法的掌握情况，例如：大气基本物理性质、流体静力学基本方程、连续性定理、伯努利定理、低速翼型气动特性、增升装置及增升原理、飞行稳定性和操纵性等。在试题的设置上除了传统的选择、填空、判断和计算题外，适当加入一些工程应用型等开放性试题，答案并不是唯一的，评分标准也不仅仅依据最终的结果，而是看在答题过程中的方法是否运用得当，能否体现出理论联系实际、解决工程实际问题的能力[8]。

改革后的考核模式贯穿整个学习过程，充分调动了学生的积极性，更加注重对于知识运用和创新实践能力的考查，更加全面客观地反映学生知识水平和能力素养。各部分考核权重分配如表1所示。

表1 课程考核方式及权重分配

3 效果反馈

为了进一步了解和评估学生对新的考核模式接受程度和效果，笔者对2019 级航空发动机维修专业学生开展了多次问卷调查。调查结果如表2所示。

表2 问卷调查结果

从表2 可以看出，大多数同学都能够适应新的考核模式，对新的考核方式更加全面客观反映学习效果和学习能力表示认可，且主观能动性得到了充分的调动，学习效果有了明显的提升。部分同学对于考核模式的突然转变还不能及时适应，导致该部分学生在课堂互动讨论、实验以及创新实践环节的参与度不够，最终考核成绩受到一定程度的影响。通过对考核分数较高学生的访谈发现，这些学生认为在新的考核模式弱化了考试，强化了对能力素养的考查，使得他们的考试压力得到了缓解，知识运用和创新能力得到了较为充分的展现，学习获得感和自信心也得到了一定的提升。

4 结论

空气动力学及飞行原理作为航空发动机维修技术专业一门重要的专业基础课，有着举足轻重的地位。笔者针对该课程传统考核方式的弊端进行了剖析，提出了具体的改革优化方案。新的考核模式将考核环节贯穿于整个教学过程，实现了从集中考核向过程考核的迁移，更加注重学生知识运用和创新实践能力的考查。实践表明，新的考核方式能够充分调动学生的积极性，引导学生养成良好的学习习惯，更加全面、真实地反映学生的学习效果，得到了大多数学生的认可，但一小部分同学还需要逐步适应。