“舰载飞行力学与控制”课程引入PBL教学法探讨

     康小伟，徐彦军，柳文林，郭卫刚 

（海军航空大学航空基础学院，山东烟台  264001）

[摘  要]通过分析“舰载飞行力学与控制”课程的教学现状以及引入PBL教学法的必要性，以“机动飞行”内容的教学为例，给出了PBL教学法的实施过程；同时，针对教学过程中出现的问题，提出了相应的注意事项。实践表明，PBL教学法能够激发学习兴趣，培养自学能力，增强团队协作精神，促进知识的掌握和运用，提高教学效率和教学质量；但是，PBL教学法也对课程内容、师资力量和教学组织提出了更高要求。因此，将PBL教学方法应用到舰载飞行力学与控制教学中是切实可行的。

[关键词] PBL教学法；飞行力学；课程；舰载机飞行学员

[资助项目] 2021年度海军航空大学I类重点建设课程--舰载飞行力学与控制（2021407）。

[作者简介] 康小伟（1980-），男，陕西岐山人，硕士，海军航空大学航空基础学院副教授，研究方向为空气动力学和飞行力学。

[中图分类号] G642      [文献编码] A   

“舰载飞行力学与控制”是海军航空兵航空飞行与指挥专业必修的一门专业基础课程，对于学生适应飞行训练需要、加快掌握飞行驾驶技术、提高后续飞行技术水平、保证飞行安全等方面具有重要的影响，对飞行人才的培养起着奠基作用。常言道：基础不牢，地动山摇。因此，如何激发学生的学习兴趣，增强学生的求知欲，在自主学习的前提下积极掌握本课程内容，能为解决将来在飞行中遇到的实际问题提供理论基础就成为本课程教学研究的主要内容。

通过查阅大量文献资料并结合本课程的实际情况，课程组最终选择将问题式教学法（Problem Based Learning，简称PBL）引入到课程教学。PBL教学法是美国神经病学教授Howard Barrows于1969年在加拿大麦克马斯特大学医学院首创^[1]。该教学法是把学习置于具体的、有意义的、真实的问题情境中，让学生以学习小组的形式共同解决复杂的实际问题，以此来理解和掌握隐含于问题背后的科学知识，实现解决问题的技能，并发展自主学习能力的一种研究性教学模式^[2-3]。

1 教学实施

根据PBL教学法的特点^[4]，同时为了便于组织课程教学，确保教学效果^[5-12]，我们选取学生人数相对较少且数量接近的2个教学班次（4班和8班）作为教学对象；教学内容选取“机动飞行”相关章节；教学方法主要采用PBL教学法，并辅以多媒体、飞行模拟等教学手段进行教学。该专业的其它教学班次作为对照组，仍然采用以课堂讲授为主的传统教学法。

1.1 问题设计

PBL教学法的学习活动都是围绕着问题的解决而开展的，问题的设计是PBL教学法能否成功的关键，问题的设计水平和质量也直接影响教学效果和教学质量。因此，授课教师不仅要根据课程的教学目标和教学内容来设计问题，而且设计的问题要能突出教学重点，便于启发学生进行思考和讨论。根据教学内容的特点，应当按照以下原则设计问题：^[13]

（1）设计基础性问题，回顾和总结前期知识，为本次课程学习做好铺垫。

（2）设计综合性问题，利用前期所学知识，通过讨论分析、研究论证得出问题答案。

（3）设计拓展性问题，将所学理论知识联系飞行实践，达到学以致用的目的。

此外，在课程教学实施前，需要将问题提前布置给学生，使其有充分的准备时间，用以查阅资料和消化资料。

1.2 实施过程

课程教学中，机动飞行的操纵原理既是教学重点，又是基础理论联系飞行训练的关键环节。在对学生学习心理和知识水平充分了解的基础上，课程教学以设计的问题为引导，结合其他教学方法和手段，多管齐下激发学生的学习兴趣，增强其对机动飞行的理解和掌握。下面，就以机动飞行中的“横滚”为例进行说明。

1)课前准备

（1）学生分组。在PBL教学模式中，根据教师提供的学习材料和提出的问题，学生需要进行讨论分析；为了便于在课堂上组织讨论，避免发生“一锅粥”现象，这就需要对学生进行分组。需要注意的是，要根据学生的学习水平和自学能力进行均衡搭配，每组的人数不能过多，也不能过少。最后，根据军校班级的编成特点和学生的实际情况，按照5人/组的标准，进行分组。

（2）任务分工。学生进行分组后，由本组成员推选出本组的小组长。在上课前，小组长根据每个组员的学习情况进行任务分工，不能漏掉任何一个人，要做到具体任务落实到具体的人；在授课中，小组长主要负责决策，控制讨论的进度，避免问题悬而不决，影响教学进程。此外，小组长需要将任务分工和小组讨论的结果进行记录。需要注意的是，小组长严重关系到该组能否顺利完成学习任务，因此进行分组时也要考虑学生的管理能力或协调能力，教师也要对每组的小组长人选和任务分工结果进行评估和建议。

2)课堂教学

（1）以飞行实例导入新课内容，激发学生的学习兴趣，增强学生的求知欲。

（2）播放飞行视频，教师提出一些基础性的问题（例如，在视频中，飞机进行了哪些机动动作？驾驶杆、脚蹬和油门杆等应该如何配合使用？），学生则边观看视频边回答教师提问，为学习新课内容做准备。

（3）以小组为单位，开展合作学习模式，通过分析视频中飞机的飞行姿态和运动轨迹，判断飞机的机动动作，并就其操纵原理展开讨论。

（4）播放其它含有横滚的飞行视频，结合飞机的飞行姿态，精讲飞机进行横滚时的姿态变化、座舱视景变化和轨迹变化……..对涉及的前期知识或内容，教师一方面进行复现，一方面引导学生进行分析对比，了解这些机动飞行中飞机的受力情况和操纵原理之间的联系；在此前期间，教师提出一些综合性问题（例如，飞机进行横滚时，其轨迹受哪些因素影响，容易产生哪些偏差？），引导学生进行分析推理。

（5）学生在飞行模拟器上进行飞行训练，通过杆、舵和油门的使用，感受飞机座舱视景的变化和飞行姿态的变化；教师则对此次飞行进行数据回放，组织学生进行讨论分析，进一步加深学生对横滚操纵原理的理解和掌握。最后，教师提出一些拓展性的问题（例如，飞机要进行半滚倒转和半斤斗翻转，飞行员应该如何操纵？），引导学生结合所学知识进行分析讨论，达到学以致用的目的。

在整个教学过程中，教师不再是学习的中心，而是起着“引导员”的作用。在学生观看视频时，要不停巡视，并适时与学生进行交流；在学生分组讨论时，要引导学生讨论的方向，掌控好课堂进程和氛围。此外，要鼓励学生主动回答问题，大胆回答问题；对于不全面、甚至错误的答案，教师也要给予相应的赞许和肯定。这样，学生才不会因为担心出错而畏惧发言，导致课堂冷场和教学进度受阻。

3)课后评价和反馈

课后评价采用综合评价。其中，教师对每个小组进行评价，小组之间进行互相评价，两者形成每个小组的整体成绩；组员在小组之内进行互相评价，形成组内互评成绩；每个学生的成绩由所在小组整体成绩和组内互评成绩确定。

2 教学效果

采用问卷形式对2个教学班（51名学生）进行了问卷调查，以了解学生对PBL教学法的评价；收回有效问卷49份，有效率96%。结果表明：在提高学习效率和学习积极性等方面，2个班次的学生对PBL教学法都比较满意（见表1）。

在后继的外场飞行训练期间，飞行教官反馈：与其它班次相比，采用PBL教学法班次的学生基础扎实，勤学好问，对飞行充满热情，飞行训练进度快，表现突出。

表1  学生对PBL教学法效果的评价[n(%)]

3 教学体会

3.1 培养自学能力，体现专业特点

对于海军舰载机飞行员而言，任职岗位需求决定了其掌握的知识点多、知识面广，还要具备综合运用知识的能力。只有这样，才能成为合格的军事人才，打赢未来战争。在舰载飞行力学与控制课程教学中，运用PBL教学法，不仅能增强学生理解和掌握本次课程教学的知识点，还能做到相邻课程和同一课程不同知识点的相互衔接和联系，达到系统学习专业知识的目的；更重要的是，通过这一门课引入PBL教学法，培养了学生自主学习的能力，为其学习后继的职业教育课程打下了良好的基础。

3.2 激发学习兴趣，体现主体地位

引入PBL教学法后，改变了以往课堂教学“教师讲、学生听”的被动学习方式，杜绝了课堂教学“满堂灌”的教学现象。在教师的引导下，学生首先带着问题观看飞行视频，随后以小组的形式进行分析讨论，最后获得分析问题、解决问题的能力；期间，同组同学之间存在着合作关系，小组之间存在竞争关系，增加了课堂的趣味性，极大地激发了学生学习本课程的兴趣，调动了学习积极性。在此过程中，教学信息由原来的教师→学生单向流动转变为现在的教师←→学生、学生←→学生双向流动，实现了信息的多向流动，体现了学生的主体地位。

3.3 缓解教学矛盾，体现课程特色

由于人才培养目标进行了调整，其培养方案不断进行改革，相应地对基础航理课程进行了不同程度的压缩。如何在有限的课堂教学时间内，保证课程知识的系统性和完整性，是舰载飞行力学与控制课程教学面临的紧要问题。采用PBL教学法进行课程教学，学生通过课前查找资料、课堂分组讨论和模拟飞行、课后评价等环节，不仅解决了课程教学内容多与课时不足的矛盾，而且把理论学习与飞行实践结合起来，使学生既动脑又动手，边学习、边体验、边思考，体现了“理实一体”的课程特色。

4 注意事项

4.1 选择合适的教学方法

PBL教学法在军校“舰载飞行力学与控制”课程教学中的应用，确实可以打破传统教学的沉闷氛围，学生真正成为学习的中心，由被动学习转变为主动学习，可以让学生在解决问题中掌握课程知识和提高自身能力。需要注意的是，任何教学法都有其特点和适用范围，并不是万能的；因此，军校自身的特征^[14-15]和舰载飞行力学与控制课程本身的特点，就决定了课程的部分内容是不适合采用PBL教学法的。所以，在本课程的教学中，授课教师应当综合考虑教学内容、学生的能力素质和知识水平等因素，采用PBL教学法和其他教学法相结合的方式，取长补短，获得更好的教学效果。

4.2 教师需要深厚的理论功底和教学经验。

采用PBL教学法进行课程教学，不仅影响着教室对该门课程知识的系统传授，而且对教师的知识储备、思维方式和课堂掌控能力等都提出了更高要求。这些都需要教师花费大量的时间和精力进行调整和提高，尤其对刚入职的青年教师更是巨大的考验。此外，教师如何有效地设计问题，确实达到与学生互动，改变学生学习模式，引导学生掌握科学学习方法，需要我们在实际教学中不断探索。

4.3 注重教师对学生的引导作用

PBL教学法的核心是以学生为主体，强调学生的自主学习。因此，学生对知识的掌握程度和自主学习能力在很大程度上影响了课程的教学效果和目标。目前军校内的学生习惯了传统的教学模式，都是被动式学习，自主学习能力不高，很难马上从以教师为中心的学习模式转化到以学生为中心的学习模式；同时，大部分学生还没有形成宽厚的专业知识背景，讨论流于形式，深度限于表面，难以达到预期的教学效果。所以，一方面要选择课程中后期的内容进行PBL教学，使学生对课程的基本知识具有一定的了解和掌握，便于进行深入的小组讨论；另一方面，教师要及时发现参与不积极的学生，要对其进行鼓励和指导，引导其进行自主学习。

[参考文献]

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Discussion on PBL Teaching Method in “Shipborne Flight Dynamics and Control” Course

KANG Xiaowei  XU Yanjun  LIU Wenlin  GUO Weigang

(Aviation Foundation College of Naval Aviation University, Yantai 264001, Shandong, China)

Abstract: By analyzing the teaching status of “Shipboard Flight Mechanics and Control” and the necessity of introducing PBL teaching method, the implementation process of PBL teaching method is given by taking the teaching of “Maneuvering Flight” as an example. And in view of the problems in the teaching process, the corresponding precautions are put forward. Practice shows that PBL teaching method can stimulate interest in learning, cultivate self-learning ability, enhance teamwork spirit, promote the mastery and application of knowledge, and improve teaching efficiency and quality. However, PBL teaching method also puts forward higher requirements for course content, teachers and teaching organization. Therefore, it is feasible to apply PBL teaching method to the teaching of shipboard flight mechanics and control.

Key words: PBL teaching method, flight dynamics, course, Carrier-based aircraft flight cadets