團隊協作和競爭的跨專業課程設計教學實踐

嚴德，鮑蕊，李道春，蔣崇文，萬志強

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191)

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團隊協作和競爭的跨專業課程設計教學實踐

嚴德，鮑蕊，李道春，蔣崇文，萬志強

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191)

針對航空工程專業課程設計的現狀和存在的問題，提出了團隊協作和競爭的跨專業課程設計教學實踐新模式：建立由飛行器總體、氣動、結構、飛力等專業教師組成的跨專業指導教師團隊；設置既滿足課程設計基本要求，又激發學生主動性和創新思維的跨專業的課程設計任務；在課程設計的組織和管理上，引入團隊協作和團隊競爭，為航空工程專業的復合式人才培養提供新思路。

課程設計；跨專業；團隊協作和競爭；教學實踐；創新思維

課程設計是本科教學的重要實踐環節，是學生在學完有關理論課程及專業技術課程后的一個重要教學環節，是培養學生獨立解決專業實際問題的一個基本訓練過程。要求學生能將工程基礎和專業知識用于解決復雜工程問題；能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統或部件，并能在設計環節中體現創新意識；能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色，為畢業設計以及畢業后在工作中解決更全面復雜的技術問題打好基礎,在培養學生綜合素質和創新能力等方面發揮不可替代的作用[1，2]。

航空工程專業具有系統、跨專業綜合的特點，涉及飛行器總體、氣動、結構、操控等專業方向，實踐性強。目前，航空工程專業學生的課程設計分別由各專業方向的教師指導，課程設計的內容往往集中在某一專業領域，不利于學生了解飛行器設計的流程和掌握交叉學科專業知識。另一方面，存在課程設計題目綜合性不足、內容和要求未留給學生自主思考和探索的空間等問題，限制了學生的創新思維，讓學生在課程設計中處于較為被動的位置，難以調動學生參與課程設計的積極性和主動性，更難以提高學生解決實際工程問題的能力。團隊協作式的課程設計有助于提升學生的參與感和責任感，培養學生的團隊協作意識，在其他專業的課程設計中已有相關的探索和實踐[3-6]，但團隊協作并不能完全激發學生的主動性，還須引入團隊之間的競爭，營造“一損俱損”的競爭壓力和環境，讓學生將團體的榮譽感和自己的責任感緊密結合起來，最大程度地調動學生的積極性。

因此，需要建立一個穩定的、專業交叉的、具備工程設計素養、綜合設計能力和創新思想的實踐教學團隊，探索相對集中的、滿足學科專業要求和行業需求的課程設計教學新模式。有鑒于此，航空學院先進飛行器創新研究團隊利用創新團隊的平臺，整合教師資源，開展了團隊協作與競爭的跨專業課程設計教學實踐。

1　實踐思路和內容

本次課程設計教學實踐強調跨專業的指導教師團隊、跨專業的課程設計任務以及團隊協作與競爭的組織形式，注重促進學生團隊協同意識和創新意識的培養和交叉學科知識的掌握，以及教師專業綜合能力的提高。

1.1實踐思路

針對目前航空工程專業課程設計中的問題，主要從課程設計的指導教師團隊、任務、組織和管理、評價和考核等幾個方面進行了改革和實踐。

1.1.1組建跨專業的指導教師團隊

針對航空工程專業的專業綜合特點，由飛行器設計、結構力學、空氣動力學、飛行力學與控制等專業的教師組成課程設計指導教師團隊，促進學科專業的交叉和綜合，這是跨專業課程設計開展的基礎和前提。

1.1.2提出跨專業的課程設計任務

將綜合性、專業性、創新性作為選題的指導原則，難度契合學生的知識水平和課程設計要求，提出便于專業分工，又能激發學生創造力的課程設計任務，從設計任務和內容上促使學生能開展團隊協作。

1.1.3構建團隊協作和競爭的課程設計模式

以團隊形式開展課程設計，在團隊內部進行分工和合作；團隊之間在相同的課程設計任務和要求下展開競爭，同時，相同課程設計任務下各團隊的課程設計方案不能相同。

參照本科畢業設計，設置定期公開答辯環節。在每個答辯環節，不僅小組組長概述團隊的進展和成果，而且每位組員也須展示個人工作的完成情況，前者激勵團隊之間的競爭，后者避免“搭便車”或“大鍋飯”的情況。

1.1.4設立個人與團隊相結合的評價機制

學生課程設計成績的評定由以前的個人評價轉變為個人與團隊評價兩部分：團隊部分由小組的總報告以及同一題目下各小組課程設計的優劣而定；個人部分則由個人的課程設計報告和圖紙、答辯情況而定。從評價機制上，營建團隊協作與競爭的氛圍。

1.2實踐內容和過程

當前，航空科學與工程學院在研究生的培養模式上進行了一次大膽的嘗試，設立研究生創新團隊，以團隊形式招錄研究生，以實際科研項目為中心實施教育培養計劃。先進飛行器創新研究團隊由來自于飛行器設計、結構設計、固體力學、空氣動力學和飛行力學與控制專業的5名青年教師組成，其中教授1名、副教授2名、講師2名，均承擔有各專業的教學任務和科研項目，積累了較多的教學和工程設計經驗。在課程設計過程中，指導教師團隊不僅有教學和工程設計經驗的交流，還有專業知識的相互學習，實現了互通有無，切實提高了教師的專業綜合能力。

1.2.1課程設計任務的設置

創新團隊擬定了具有學科專業交叉和創新性的課程設計任務：伸縮旋翼的方案設計、折疊機翼的結構設計、長距管線監察的無人機概念設計，并提出了技術指標和要求。這三個設計任務涉及總體、氣動、結構和操控等各專業，學生本科階段在“飛行器總體設計”“空氣動力學”“結構力學”“飛機結構設計”“航空器飛行動力學”等專業理論課程中所學的專業知識可以得到充分運用。同時，任務的設置具有創新的內在要求，比如，伸縮旋翼是一個全新的概念，其伸縮方式、機構設計均無參考；基于無人機的長距管線監察國內外均未有過實施的報道；折疊機翼雖有先例，但并不是在飛行中且具有一定載荷的情況下實現。此外，任務并未規定具體方案，具備一定程度的開放性，比如，沒有指定伸縮旋翼的伸縮方式、折疊機翼的折疊方式以及滿足長距管線監察需求的無人機具體類型，給學生留下了想象的空間。

1.2.2課程設計實踐過程

首先按照課程設計的人員數量和學生個人意愿進行分組，每個設計任務下至少有2個小組。每個小組的組長由組員推薦，組內的分工則由組長負責，形成團隊協作的氛圍。

其次安排了3次定期公開答辯：方案評估(開題)、中期匯報和最終答辯。方案評估階段由各組匯報初步方案，主要突出思路的創新性；指導教師團隊進行方案審核，重點在方案的可行性和專業性。由于小組之間存在競爭，每個小組均提出了2種以上新穎可行的方案，并運用所學專業知識對方案的優劣進行了評價，期望得到最優的方案。承擔伸縮旋翼方案設計的一個小組在方案評估時，發現另一小組的方案使得旋翼收縮后的儲藏空間更小，立即展開了更優的方案設計。團隊競爭的效果明顯。中期匯報重在檢查各組的進度以及每個小組內各成員的工作進展和工作量分配。這一階段確實出現了部分學生工作量不夠的情況，指導教師團隊對小組的分工進行了調整。也有同學主動發現問題并展開研究，比如，無人機長距管線監察出于經濟性的要求，難以做到全時全天候全范圍覆蓋，一位同學開展了事件檢出的概率模型研究，既解決了設計任務中不可回避的問題，又拓展了自己的工作量。學生學習的主動性和發現問題、解決問題的能力得到了鍛煉。最終答辯核查各小組的工作完成情況并對標準課程設計的要求檢查每位學生的完成情況。學生表達的邏輯性、術語的專業性和工程設計的規范性都有了明顯的提高。

總的來說，由于課程設計任務的跨專業特點和跨專業教師團隊的指導，每個團隊在各專業的知識運用和綜合上進行了有益地嘗試；團隊競爭的引入很好地激發了學生思考的主動性。

2　實踐效果和思考

2.1實踐效果總結

本次課程設計實踐中，學生利用課程設計的結果發表了1篇科研論文，申請了4項專利。學生的優秀率達75%，取得了較好的實效。

根據學生的反饋，學生普遍覺得本次課程設計工作量大，時間短，但學到的知識更多，運用所學知識的能力增強，也深切體會到在航空工程專業領域總體、氣動、結構和操控等專業的相關性，行業規范和標準在方案可行性評價中的重要性以及必不可少的跨專業團隊協作。

2.2經驗與思考

第一，把握航空工程領域的跨專業特點，建立跨專業的指導教師團隊，構建起相對完整的指導教師知識結構體系；從“跨專業”這個“源”闡明各專業既相對獨立又相互聯系，讓學生明白為什么要團隊協作，如何進行組內的專業分工，從而形成“你中有我，我中有你”，但又不能相互替代的局面。在具體的實施過程中，學生能更深地理解跨專業的特點，也有助于學生將來進入航空工程領域后，明白各部門的設置和分工。

第二，團隊協作的同時要引入團隊競爭，激發學生進取的動力。當團隊之間展開競爭時，學生的集體榮譽感使得學生的目標不是“達標”式地完成課程設計任務，而是比其他組更高水平地完成設計任務，這在無形中提高了整體的課程設計質量。

第三，注重課題設計任務的創新性和專業性。創新性使得學生無法按照現存和已有的方案“照搬照用”，促使學生主動地思考；專業性讓學生能用所學專業知識去評估方案的可行性，自行確定出難點，避免學生思維不切實際地發散。

第四，組長概述和個人陳述相結合的公開答辯環節能幫助學生理清思路、聚焦關鍵技術，能引導學生何時需要合力攻關，何時需要各盡其責，團隊內部的協調更細致有序。

3　結語

通過團隊協作和競爭的跨專業課程設計教學實踐，改變了原有按專業細分的課程設計教學模式，建立了跨專業的指導教師團隊并提高了指導教師的專業綜合能力和教學能力；培養了學生的團隊協作能力和競爭意識以及創新思維能力，有效提高了學生綜合運用本科基礎理論和專業知識的能力和工程設計素養，有效保證了課程設計的教學質量，有利于培養航空工程專業的復合式人才。

[1] 王少剛.課程設計是培養學生創新能力的重要途徑[J].中國大學教學，2007(8)：23-25.

[2] 徐穎.航空發動機結構與強度課程設計教學改革的探索和思考[J].教育教學論壇,2015(18):79-80.

[3] 段桂江,徐世新.基于專業平臺，提升學生團隊協作能力[J].高等工程教育研究,2012(1):132-137.

[4] 李平,杜力.機械原理課程設計的教學改革與實踐[J].重慶工商大學學報(自然科學版),2015(3):100-102.

[5] 仉春華,歐曉霞,張鳳杰，等.團隊合作學習在課程設計中的應用與探索[J].中國電力教育,2013(10):154-155.

[6] 席本強,王琦,曲輝.機械原理課程設計的創新型教學模式[J].中國現代教育裝備,2010(21):94-95.

(責任校對謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.08.015

20160311

北京航空航天大學本科校級重點教改項目 (201402)；北京航空航天大學研究生教育與發展研究專項基金(201504)；“凡舟教育獎勵基金”教學團隊建設(201509)

嚴德(1979-)，男，四川南江人，講師，博士，主要從事飛機飛行動力學、氣動彈性力學研究。

G642.1

A

1674-5884(2016)08-0047-03