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[摘要]飞行器环境与生命保障工程专业为国防科工委重点建设的本科专业,而《飞机环境控制与安全救生》课程又是飞行器环境与生命保障工程的特色专业必修课。文章首先分析了本课程的体系结构与教学要求,然后结合自身的教学体会,从多个方面详细论述了本课程的教学改革与实践。最后,在阐明观点的基础上提出了本课程教学改革及发展的新思路。
[关键词]飞机环境控制与安全救生;教学方法;改革;实践
引言
高等教育质量的核心是教学质量。当前,高等教育改革的根本课题,就是反思以知识注入为特征的本科教学传统,重建以学生主动学习和创造性学习为灵魂的现代本科教学模式。因此,提倡主动学习和创造性学习,蕴含着新的知识观、课程观、教学观和学习观的研究性学习,就应该而且可以成为我国本科教学改革的一种重要甚或主导性模式[1]。
飞行器环境与生命保障工程专业自“十五”期间就被批准为国防科工委重点建设的本科专业。而《飞机环境控制与安全救生》课程又是飞行器环境与生命保障工程的特色专业必修课,主要内容是飞行器乘员舱微环境内的生命保障技术及遇险情况下的逃生技术,是航空航天院校人机与环境工程专业的专业课教材。随着高等教育体制改革的深入,本课程存在着学时数相应减少与知识信息量迅速增加之间的矛盾,传统的教学途径已不能适应目前的本科生教学,改革教学方法迫在眉睫,尤其是在教学中要善于运用科学的思维与创新的思路,笔者经过十多年的教学积累与亲身体会,对《飞机环境控制与安全救生》课程的教学改革从以下几个方面做了大胆尝试,并付诸实践,收到了良好的效果。
一、教学内容的改革
笔者认为对教学内容的改革,主要应从以下三个方面进行:一是根据培养目标和教学对象确定教学内容,把握科学系统的教学体系,力求拓宽学生的知识面;二是教学内容的侧重点从理论教学转移到实践教学,做到理论知识够用,理论与实践知识并重,强化应用,培养具有提出问题、分析问题和解决问题能力的工程型人才。三是培养学生跟踪学科前沿技术的能力。
第一,根据培养目标和教学对象,确定教学内容,把握科学系统的教学体系,力求拓宽学生的知识面。《飞机环境控制与安全救生》课程是飞行器环境与生命保障工程专业的特色专业课程之一。主要内容是飞行器(主要是航空飞行器)乘员舱微环境内和电子设备舱内的环境控制技术及舱内乘员在应急情况的救生技术[2][3]。该课程包含两部分内容:飞行器环境控制和飞行器安全救生技术,授课总学时为32学时。按照教学大纲的要求,在授课学时安排上,飞行器环境控制授课学时为20学时,飞行器安全救生技术为12学时。当初在制定教学大纲时,为了遵循校“宽口径、弱专业”的培养目标,将两部分学时压缩后结合为一门课程,所以这两部分内容是相互独立的。在教授这两部分内容时,均把握了科学系统的内容体系,力求拓宽学生的知识。图1所示为飞机环境控制部分授课内容的体系结构,内容主要包括乘员舱环境控制和电子设备舱环境控制,教授对象主要是舱内的压力调节、温度调节和湿度调节,分别对其讲解了基本原理和设计的一般方法及技术的发展趋势,另外为了拓宽学生的知识面,分别就直升机、战斗机和旅客机三大机型的代表型号飞机为实例进行讲解。图2为飞行器安全救生部分授课内容的体系结构,授课内容为歼击机、直升机、轰炸机、旅客机和载人航天器的安全救生系统,介绍了各种飞行器的救生技术及特点,还结合一些典型机种进行了实例讲解。
第二,根据培养目标,合理调整教学内容。本课程的培养目标主要有以下三个方面:(1)让学生明白所学内容讲什么?培养学生提出问题的能力,激发学生学习的趣味性;(2)让学生明白所学有何用?培养学生分析问题的能力,激发学生学习的主动性;(3)让学生明白专业领域内如何做?培养学生解决问题的能力,激发学生学习的创造力。针对专业课不同于基础课的特点,培养目标定位在培养具有提出问题、分析问题和解决问题能力的工程型人才。因此,教学内容的侧重点应着眼于应用实践教学,以实际应用为主线构建教学体系。做到理论知识够用,理论与实践知识并重,对教学内容中过繁过深的理论推导、分析和计算内容进行删减。注重基本概念和理论的讲解,并结合实际中应用的系统对概念和理论知识进行剖析,使学生在用的过程中理解概念,掌握理论。
第三,培养学生跟踪学科前沿技术的能力。专业课的知识要突出“新”,在授课中会在教授相关前沿技术的同时,鼓励学生去查阅相关网站,培养学生跟踪国际前沿技术的能力。
二、教学方法的改革实践
(一)利用多媒体资源教学
多媒体教学会把枯燥无味的书本理论转变为生动形象的直观教学,其突出特点是知识容量大、授课效率高。
该课程在2000年以前,其授课手段主要以黑板板书为主,这给学生理解所学知识带来了很大的难度,例如在描述弹射救生装置的工作过程时,如果没有试验录像,学生只能采取死记硬背的方式掌握所学内容,也很难想象弹射救生装置的弹射过程;2000年之后,由于教学大纲的重新制定,使得授课课时被压缩,若仍采取以往的授课方式,其授课内容会减少,所以考虑到拓宽本专业学生的知识面,增强学生上课的积极性,开发了“飞机环控与安全救生”多媒体教学课件,使得学生的学习效果较以往有了很大提高,学生普遍反映通过多媒体课件,加深了他们对所学知识的理解。该课件获得了校级教学成果三等奖。
(二)运用实例激发专业激情
对于刚刚接触专业课的大三学生,专业兴趣对他们的培养十分重要,这种求知的兴趣一旦产生,就会对后续的课程学习起到事半功倍的效果。如何激发学生的这种专业兴趣呢?笔者认为可以运用日常生活中的实例,通过启发提问来加强引导。
例如在讲授座舱压力调节这部分内容时,考虑到学生对压力方面的知识有一些初浅的了解,先启发学生了解低气压对人会产生哪些影响,可以通过日常事例如爬山,去拉萨旅游等现象找到航空低气压环境对人的生理影响方面的答案,然后再将自己假想成一名飞行器内的乘员,启发学生思考,为了乘员的生命安全,需要建立一个压力环境。此时面临的问题有:(1)压力环境如何?(2)需要遵循压力制度,压力制度的概念,如何获得?(3)压力制度是怎样的?(4)压力环境如何保证?(5)工程中如何解决?通过步步深入,学生可以很容易的掌握这部分的专业知识。最后探讨哪些方法可以用于飞行器中,为什么可以采用?为什么有的方法不能采用,在工程中有哪些关键技术已经突破和未突破的?这样通过不断引导学生思考,调动其学习积极性,也能让学生跟随老师的授课思路,在互动中轻松地复习了所学知识,也学习了新的内容,学生的专业兴趣也会随之产生。
(三)结合实际案例解释理论
学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的,运用这些理论解决科学研究和产品研制中的实际问题是我们的最终目的,也是检验学生基本功的根本途径。《飞行器环境控制与安全救生》课程的某些章节实践性较强,在讲述这些章节时不妨结合相关的一些实际案例,通过引导学生分析案例,来讲解理论知识,使学生能深刻生动的理解知识点,并通过联想相关案例达到真正消化吸收的目的。
例如在讲授航空安全救生装备的知识时,可以结合1986年的“挑战者”号航天飞机失事、2001年发生的中美撞机事件、2003年的“哥伦比亚”号航天飞机失事等事件来分析。
通过对案例的分析讨论,不但可以加深学生对书本知识的理解,而且拓宽了本专业的知识范围,培养了学生分析问题、解决问题的能力。讲述专业课程时,应注意贯穿具体案例加以说明,引导学生积极思考,运用专业知识分析问题的本质[4]。
(四)结合前沿技术拔高知识
随着学科的发展,教学内容既要源于教材,又要适当高于教材。专业课程教师应将教科书作为教学的主要参考书,但又不能全部依赖教材,因为专业教材具有一定的出版周期,往往滞后于学科前沿知识。因此,进行《飞行器环境控制与安全救生》课程教学时,应多方收集各类教学素材,特别是注意吸收与教学内容相关的最新研究成果,在授课过程中穿插介绍。
例如在讲授飞机环境控制系统的知识时,可以结合当前最先进的飞机如F22、B787和A380等进行介绍,从而提高学生的兴趣,拔高知识。
但应该注意的是,拔高教材知识要注意“度”的问题,把握学科前沿发展的同时,要考虑学生的承受能力,不能喧宾夺主,试图要求学生去掌握过深的比较复杂的知识。一方面,适当补充相关内容是为了让学生获得更多的新知识,为培养本专业的创新型人才做好铺垫;另一方面,拔高教材知识可以为那些求知欲旺盛的学生补充高能量“食物”,给精力充沛的学生留下思考余地。
(五)“零距离”授课
传统的教学模式是老师在讲台上讲,学生在下面听。有些学生坐的位置距离讲台比较远,加之现在学生很多,教室也很大,有些老师的声音也不是足够大,所以后面的学生听课效果不好。同时,学生和老师的距离比较远,使有些学生注意力不集中,授课效率不高。所以,笔者在授课过程中,不拘泥于仅在讲台上完成教学,会时常走下讲台,走向学生中间,在教室内走动,这样会拉近与学生之间的距离,也会使学生时刻保持注意力集中,从而提高了课堂效率,改善了授课效果。
三、考核方式的改革
课程考核方式犹如交通指挥棒,直接指明了学生的培养方向[5]。本课程以往采用的是期末考试的方式,这种单一的考核方式已不能适应新的教学要求,必须进行改革。笔者认为,应当建立一个包括卷面笔试、课堂问答、课后作业、专题论文四项指标在内的综合考评体系,每一项指标的权重为:笔试占60%,课堂问答占10%,课后作业占10%,专题论文占20%。当然,各项指标所占比例可以结合教学情况调整。笔者将这种考评体系运用于教学中,收到了良好的效果,也得到了学生的肯定。
四、结论
“飞行器环境控制与安全救生”是人机与环境工程专业的主要专业课程之一。随着航空航天技术的发展,飞行器环境控制系统的基础理论和实际应用得到了不断的完善和提高,新概念、新理论、新方法和新设备不断涌现。因此,改革过去灌输式的教学模式势在必行。教学改革是一个新的事物,总会出现新的问题,我们应该认真分析教学方法,从自身实践中改进教学思路,进一步提高教学质量。笔者前面提出的教学改革方案已在教学实践中进行了尝试,并取得了很好的效果。但是,由于受实际条件的限制,加上笔者水平有限,有些改革方案还有待进一步发展完善。
[参考文献]
[1]周光礼,姜嘉乐.研究性学习:本科教学改革的主导模式[J].中国高等教育,2009,(20):40
[2]寿荣中,何慧姗.飞行器环境控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004
[3]张汉镔,孙长祝.飞机安全救生[M].北京:北京航空航天大学出版社,1990
[4]张建新.《材料科学基础》本科教学的改革与实践[J].高校讲坛,2009,(21):506
[5]战强,王东月.《机器人学》课程教学改革探讨[J].北京航空航天大学学报(社会科学版),2010,(2):117
(作者单位:北京航空航天大学 航空科学与工程学院)
[关键词]飞机环境控制与安全救生;教学方法;改革;实践
引言
高等教育质量的核心是教学质量。当前,高等教育改革的根本课题,就是反思以知识注入为特征的本科教学传统,重建以学生主动学习和创造性学习为灵魂的现代本科教学模式。因此,提倡主动学习和创造性学习,蕴含着新的知识观、课程观、教学观和学习观的研究性学习,就应该而且可以成为我国本科教学改革的一种重要甚或主导性模式[1]。
飞行器环境与生命保障工程专业自“十五”期间就被批准为国防科工委重点建设的本科专业。而《飞机环境控制与安全救生》课程又是飞行器环境与生命保障工程的特色专业必修课,主要内容是飞行器乘员舱微环境内的生命保障技术及遇险情况下的逃生技术,是航空航天院校人机与环境工程专业的专业课教材。随着高等教育体制改革的深入,本课程存在着学时数相应减少与知识信息量迅速增加之间的矛盾,传统的教学途径已不能适应目前的本科生教学,改革教学方法迫在眉睫,尤其是在教学中要善于运用科学的思维与创新的思路,笔者经过十多年的教学积累与亲身体会,对《飞机环境控制与安全救生》课程的教学改革从以下几个方面做了大胆尝试,并付诸实践,收到了良好的效果。
一、教学内容的改革
笔者认为对教学内容的改革,主要应从以下三个方面进行:一是根据培养目标和教学对象确定教学内容,把握科学系统的教学体系,力求拓宽学生的知识面;二是教学内容的侧重点从理论教学转移到实践教学,做到理论知识够用,理论与实践知识并重,强化应用,培养具有提出问题、分析问题和解决问题能力的工程型人才。三是培养学生跟踪学科前沿技术的能力。
第一,根据培养目标和教学对象,确定教学内容,把握科学系统的教学体系,力求拓宽学生的知识面。《飞机环境控制与安全救生》课程是飞行器环境与生命保障工程专业的特色专业课程之一。主要内容是飞行器(主要是航空飞行器)乘员舱微环境内和电子设备舱内的环境控制技术及舱内乘员在应急情况的救生技术[2][3]。该课程包含两部分内容:飞行器环境控制和飞行器安全救生技术,授课总学时为32学时。按照教学大纲的要求,在授课学时安排上,飞行器环境控制授课学时为20学时,飞行器安全救生技术为12学时。当初在制定教学大纲时,为了遵循校“宽口径、弱专业”的培养目标,将两部分学时压缩后结合为一门课程,所以这两部分内容是相互独立的。在教授这两部分内容时,均把握了科学系统的内容体系,力求拓宽学生的知识。图1所示为飞机环境控制部分授课内容的体系结构,内容主要包括乘员舱环境控制和电子设备舱环境控制,教授对象主要是舱内的压力调节、温度调节和湿度调节,分别对其讲解了基本原理和设计的一般方法及技术的发展趋势,另外为了拓宽学生的知识面,分别就直升机、战斗机和旅客机三大机型的代表型号飞机为实例进行讲解。图2为飞行器安全救生部分授课内容的体系结构,授课内容为歼击机、直升机、轰炸机、旅客机和载人航天器的安全救生系统,介绍了各种飞行器的救生技术及特点,还结合一些典型机种进行了实例讲解。
第二,根据培养目标,合理调整教学内容。本课程的培养目标主要有以下三个方面:(1)让学生明白所学内容讲什么?培养学生提出问题的能力,激发学生学习的趣味性;(2)让学生明白所学有何用?培养学生分析问题的能力,激发学生学习的主动性;(3)让学生明白专业领域内如何做?培养学生解决问题的能力,激发学生学习的创造力。针对专业课不同于基础课的特点,培养目标定位在培养具有提出问题、分析问题和解决问题能力的工程型人才。因此,教学内容的侧重点应着眼于应用实践教学,以实际应用为主线构建教学体系。做到理论知识够用,理论与实践知识并重,对教学内容中过繁过深的理论推导、分析和计算内容进行删减。注重基本概念和理论的讲解,并结合实际中应用的系统对概念和理论知识进行剖析,使学生在用的过程中理解概念,掌握理论。
第三,培养学生跟踪学科前沿技术的能力。专业课的知识要突出“新”,在授课中会在教授相关前沿技术的同时,鼓励学生去查阅相关网站,培养学生跟踪国际前沿技术的能力。
二、教学方法的改革实践
(一)利用多媒体资源教学
多媒体教学会把枯燥无味的书本理论转变为生动形象的直观教学,其突出特点是知识容量大、授课效率高。
该课程在2000年以前,其授课手段主要以黑板板书为主,这给学生理解所学知识带来了很大的难度,例如在描述弹射救生装置的工作过程时,如果没有试验录像,学生只能采取死记硬背的方式掌握所学内容,也很难想象弹射救生装置的弹射过程;2000年之后,由于教学大纲的重新制定,使得授课课时被压缩,若仍采取以往的授课方式,其授课内容会减少,所以考虑到拓宽本专业学生的知识面,增强学生上课的积极性,开发了“飞机环控与安全救生”多媒体教学课件,使得学生的学习效果较以往有了很大提高,学生普遍反映通过多媒体课件,加深了他们对所学知识的理解。该课件获得了校级教学成果三等奖。
(二)运用实例激发专业激情
对于刚刚接触专业课的大三学生,专业兴趣对他们的培养十分重要,这种求知的兴趣一旦产生,就会对后续的课程学习起到事半功倍的效果。如何激发学生的这种专业兴趣呢?笔者认为可以运用日常生活中的实例,通过启发提问来加强引导。
例如在讲授座舱压力调节这部分内容时,考虑到学生对压力方面的知识有一些初浅的了解,先启发学生了解低气压对人会产生哪些影响,可以通过日常事例如爬山,去拉萨旅游等现象找到航空低气压环境对人的生理影响方面的答案,然后再将自己假想成一名飞行器内的乘员,启发学生思考,为了乘员的生命安全,需要建立一个压力环境。此时面临的问题有:(1)压力环境如何?(2)需要遵循压力制度,压力制度的概念,如何获得?(3)压力制度是怎样的?(4)压力环境如何保证?(5)工程中如何解决?通过步步深入,学生可以很容易的掌握这部分的专业知识。最后探讨哪些方法可以用于飞行器中,为什么可以采用?为什么有的方法不能采用,在工程中有哪些关键技术已经突破和未突破的?这样通过不断引导学生思考,调动其学习积极性,也能让学生跟随老师的授课思路,在互动中轻松地复习了所学知识,也学习了新的内容,学生的专业兴趣也会随之产生。
(三)结合实际案例解释理论
学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的,运用这些理论解决科学研究和产品研制中的实际问题是我们的最终目的,也是检验学生基本功的根本途径。《飞行器环境控制与安全救生》课程的某些章节实践性较强,在讲述这些章节时不妨结合相关的一些实际案例,通过引导学生分析案例,来讲解理论知识,使学生能深刻生动的理解知识点,并通过联想相关案例达到真正消化吸收的目的。
例如在讲授航空安全救生装备的知识时,可以结合1986年的“挑战者”号航天飞机失事、2001年发生的中美撞机事件、2003年的“哥伦比亚”号航天飞机失事等事件来分析。
通过对案例的分析讨论,不但可以加深学生对书本知识的理解,而且拓宽了本专业的知识范围,培养了学生分析问题、解决问题的能力。讲述专业课程时,应注意贯穿具体案例加以说明,引导学生积极思考,运用专业知识分析问题的本质[4]。
(四)结合前沿技术拔高知识
随着学科的发展,教学内容既要源于教材,又要适当高于教材。专业课程教师应将教科书作为教学的主要参考书,但又不能全部依赖教材,因为专业教材具有一定的出版周期,往往滞后于学科前沿知识。因此,进行《飞行器环境控制与安全救生》课程教学时,应多方收集各类教学素材,特别是注意吸收与教学内容相关的最新研究成果,在授课过程中穿插介绍。
例如在讲授飞机环境控制系统的知识时,可以结合当前最先进的飞机如F22、B787和A380等进行介绍,从而提高学生的兴趣,拔高知识。
但应该注意的是,拔高教材知识要注意“度”的问题,把握学科前沿发展的同时,要考虑学生的承受能力,不能喧宾夺主,试图要求学生去掌握过深的比较复杂的知识。一方面,适当补充相关内容是为了让学生获得更多的新知识,为培养本专业的创新型人才做好铺垫;另一方面,拔高教材知识可以为那些求知欲旺盛的学生补充高能量“食物”,给精力充沛的学生留下思考余地。
(五)“零距离”授课
传统的教学模式是老师在讲台上讲,学生在下面听。有些学生坐的位置距离讲台比较远,加之现在学生很多,教室也很大,有些老师的声音也不是足够大,所以后面的学生听课效果不好。同时,学生和老师的距离比较远,使有些学生注意力不集中,授课效率不高。所以,笔者在授课过程中,不拘泥于仅在讲台上完成教学,会时常走下讲台,走向学生中间,在教室内走动,这样会拉近与学生之间的距离,也会使学生时刻保持注意力集中,从而提高了课堂效率,改善了授课效果。
三、考核方式的改革
课程考核方式犹如交通指挥棒,直接指明了学生的培养方向[5]。本课程以往采用的是期末考试的方式,这种单一的考核方式已不能适应新的教学要求,必须进行改革。笔者认为,应当建立一个包括卷面笔试、课堂问答、课后作业、专题论文四项指标在内的综合考评体系,每一项指标的权重为:笔试占60%,课堂问答占10%,课后作业占10%,专题论文占20%。当然,各项指标所占比例可以结合教学情况调整。笔者将这种考评体系运用于教学中,收到了良好的效果,也得到了学生的肯定。
四、结论
“飞行器环境控制与安全救生”是人机与环境工程专业的主要专业课程之一。随着航空航天技术的发展,飞行器环境控制系统的基础理论和实际应用得到了不断的完善和提高,新概念、新理论、新方法和新设备不断涌现。因此,改革过去灌输式的教学模式势在必行。教学改革是一个新的事物,总会出现新的问题,我们应该认真分析教学方法,从自身实践中改进教学思路,进一步提高教学质量。笔者前面提出的教学改革方案已在教学实践中进行了尝试,并取得了很好的效果。但是,由于受实际条件的限制,加上笔者水平有限,有些改革方案还有待进一步发展完善。
[参考文献]
[1]周光礼,姜嘉乐.研究性学习:本科教学改革的主导模式[J].中国高等教育,2009,(20):40
[2]寿荣中,何慧姗.飞行器环境控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004
[3]张汉镔,孙长祝.飞机安全救生[M].北京:北京航空航天大学出版社,1990
[4]张建新.《材料科学基础》本科教学的改革与实践[J].高校讲坛,2009,(21):506
[5]战强,王东月.《机器人学》课程教学改革探讨[J].北京航空航天大学学报(社会科学版),2010,(2):117
(作者单位:北京航空航天大学 航空科学与工程学院)