《航空器檢測與診斷技術》課程改革模式探索

李仁鳳，耿直，黨利

（鄭州航空工業管理學院 航空工程學院，河南 鄭州）

一 引言

《航空器檢測與診斷技術》是飛行器動力工程專業本科生的一門專業核心課程，該課程包含了基礎的信號分析處理理論、智能識別診斷算法和圖像分析處理技術，同時也涵蓋了應用性較強的旋轉機械故障診斷、發動機性能狀態監測與故障診斷和無損檢測技術等航空器維修相關方面的專業知識，本課程的設置旨在為航空相關企業培養具有扎實飛行器故障檢測與診斷理論和一定維修實操技能的綜合應用型人才。

隨著信息化時代的快速發展和網絡技術在各大高校課堂上的廣泛應用，傳統的課堂講授教學模式由于形式單一，已經不再適用于當代本科生的課程教學體系。因此，為保證《航空器檢測與診斷技術》本科專業課程學生學習效果和應用能力的提升，需要結合課程特點和學生實際情況改革傳統教學模式，進而充分達成培養目標[1-2]。

二 課程現有教學問題

（一） 理論學習枯燥，形式單一

《航空器檢測與診斷技術》課程整體內容在設置上3/4為理論教學，本課程專業性較強，需要學生對前期基礎課程如高等數學、機械原理、航空航天技術基礎等較為熟練，若采用當前傳統的課堂講授教學方法與教學模式，學生對于理論知識的學習積極性和主動性不高，涉及到數學知識和檢測原理等知識點時理解難度較大；另外本課程設置在大四上學期，正值學生考研與就業任務繁重時期，學生的課堂參與度、注意力集中度較差，教師在課堂上調動學生氣氛也比較困難，缺乏師生互動，進而影響知識的掌握。

（二） 實驗資源不足，動手能力差

在實踐教學方面，《航空器檢測與診斷技術》課程涉及到航空發動機振動檢測、基于滑油分析的磨損檢測、孔探檢測技術、無損檢測技術和滲漏檢測技術等相關實驗的開展，僅靠實驗課堂上對檢測裝置和理論原理的講述，學生理解起來較為困難。由于課程建設周期短，實驗室設備和空間資源較為缺乏，加之安全性的問題，許多實驗無法線下實驗室開展，導致學生在掌握維修方面的實操技能上受到很大的限制，無法做到提升學生的動手能力。

（三） 缺乏過程考核評價方法

課程現有考核包括理論教學部分的期末線下考試和實踐教學部分的終期實驗報告，存在的主要問題是考核機制較為單一，在日常的學習過程中缺乏過程性的考核評價方法，僅靠課堂授課教學方式無法獲取學生在課后學習中遇到的問題，難以評估學習效果。與此同時，應試教育考試占有的成績比例較高，在調動學生日常學習積極性方面存在弊端。若上述問題長期存在將會給學生帶來負面影響，主要表現為對于課本知識點可以掌握但是無法將知識拓展到實際應用中，同時也不利于課程最終目標完成度的達成。

三 課程改革設計探索

針對《航空器檢測與診斷技術》課程現有的三個主要問題，通過學習和借鑒各個網絡教學平臺上優質課程資源和現有文獻中的教學改革方法，同時結合航空類專業課程教學內容的性質，探索出一種針對本課程的課程改革設計方案。

（一） 課程總體體系改革設計

課程總體體系改革主要將多媒體平臺應用到日常教學和評價環節中，形成多方位立體教學模式，如圖1。總體設計包含理論教學、實踐教學和考核評價三個大的方面， 理論教學部分根據知識點設置綜合采用線下授課、線上活動、科研文獻研討等多種方式開展；實踐教學采用實驗室現場演示、虛擬仿真實際操作、軟件仿真幾個模塊開展；理論教學和實踐教學過程均計入考核評價體系，分散各個部分成績的占比，重視過程性評價考核過程，提高學生綜合能力的提升。

圖1 課程改革體系設計框架圖

（二） 教學方式實施設計方案

1. 理論教學改革方案

隨著2020年新冠病毒肺炎疫情的出現，再加上網絡化信息時代的高速發展，在線教育應用呈現爆發式增長態勢。高校線上課程在中國大學MOOC、超星、雨課堂和云班課等各大網絡教學平臺興起，這種線上授課方式適應當前社會形勢的需求，不僅更新了傳統課堂講授的教學手段，而且增強了學生的關注度，也激發了學生學習的主動性和積極性，同時把各個專業不同課程的優質教學資源傳播給眾多需要的人群，學生可根據自身需求選擇課程，擺脫了固定時間、地點和授課教師的限制，為高等教育教學的發展與改革起到了促進作用。

良好的線上課程不是對教材內容的復現，而是能夠將課程的知識點精細化并通過淺顯、易懂且新穎的方式傳達給學生，并與線下教學相輔相成。如何積極有效地利用網絡和媒體資源，改變教與學的思維模式，實現學習效率的最大化，是每一位教育工作者需認真研究的問題[3-4]。除此之外，教育部鼓勵教師將最新科學研究成果融入到課堂中，將科研融入課程教學改革，以科研成果展示和科研方法引入課程教學為突破口，引導學生自主參與到課程的學習活動中，進而為新工科建設背景下《航空器檢測與診斷技術》專業課程的科教融合提供依據，促進工科類課程高質量教學發展和本科學生科研能力的提升[5]。

《航空器檢測與診斷技術》課程理論教學改革方案設計中，以超星線上平臺為依托，將線下授課、線上活動、視頻教學和文獻研討相融合。具體實施過程為：根據課程所學部分知識點的特征性質，分級優化管理設計。例如重要部分和難以理解的內容如離散傅里葉變換、故障識別方法等知識點在課堂上結合多媒體和板書詳細闡述；對于基本的定義如維修制度變革、信號概念和分類等知識點在講解時可以通過在線上平臺添加相對應的音頻和視頻讓學生自主學習；對于專業性較強的原理性知識點如振動監測和診斷、滑油監測與診斷和無損檢測技術等，在理論授課基礎上，通過讓學生查找相關文獻并進行分組研討匯報，激發學生對于科研的熱情，從而形成高級的認知與思維模式，同時可提高學生的寫作技巧；為及時監測評估學生對于該課程的學習效果，對于重點需要掌握的知識點，課后在線上平臺設置線上問卷和活動。

2. 實踐教學改革方案

面對現實實踐教學方面存在的諸多問題，近年來網絡虛擬仿真技術逐漸被引入到高校實踐教學模式。虛擬仿真實驗是利用多媒體資源整合設計好的實驗操作具體步驟模擬現實實驗的過程，解決了實驗器材成本高、建設周期長、危險性和可達性差等問題，增強了實驗中的趣味性、豐富了實驗教學形式、改善了教學效果，學生通過模擬掌握豐富的操作技能，應用能力可以得到提升[6-7]。

《航空器檢測與診斷技術》課程實踐教學改革設計方案是根據現有實驗條件及實驗內容特點將實驗現場演示與操作、虛擬仿真實驗和軟件仿真相結合，讓每個學生都能動手參與實驗。具體實施過程為：本門課程共設置8個課時實驗課，包括轉子系統狀態監測與故障診斷、信號分析與處理和智能故障診斷實驗。其中轉子系統狀態監測與故障診斷內容主要為轉子系統碰摩故障認知，包括狀態監測系統的組成、航空發動機試車、傳感器原理、狀態信號采集分析與處理、實驗記錄與報告撰寫等內容，采用實驗室現場演示與虛擬仿真平臺（如圖2）結合，使學生能夠深入觀察學習發動機狀態監測的相關知識，激發學生的學習熱情，引導學生進行創新性、探索性的狀態監測實驗；信號分析與處理和智能故障診斷部分主要學習快速傅里葉變換原理和神經網絡診斷法及灰色理論診斷法流程，采用軟件仿真形式完成。

圖2 虛擬仿真實驗界面

以轉子系統碰摩檢測與診斷實驗為例，為保證實驗效果，首先對學生進行分組，每組設置不同的碰摩位置和方式，教師于實驗室現場利用實驗裝置演示一組碰摩實驗的具體過程以及數據的獲取方式，學生在電腦端按照實驗步驟完成整個虛擬實驗操作過程，并記錄結果；最終將結果數據用軟件進行仿真及數據處理，整理成報告并進行匯報。整個過程所有學生全程參與，有助于實踐技能的提升。

3. 考核評價體系設計

增加過程考核評價是解決當前應試教育的有效手段，通過分散各個過程的成績比例，可激發學生日常學習的主動性與積極性。在過程性考核評價體系中，將學生的出勤率、課程參與情況、知識掌握度、實踐能力及綜合應用能力均納入考評中，通過豐富的考核方式，激發學生學習的熱情并提高其綜合發展能力[8-9]。

《航空器檢測與診斷技術》課程在考核評價改革中的具體實施過程為：（1）平時上課時間利用超星平臺簽到功能進行位置或者二維碼簽到，最終量化為出勤分；（2）授課過程中對于重點知識點通過問卷或者搶答等方式進行互動，并給予參與的同學積分，讓學生主動參與學習，同時將教材中的課后作業進行難易分類，主次分明，優化單元作業形式以加深課堂知識的掌握度，最終對課堂參與情況和作業完成情況量化評分；（3）實踐能力考核通過分組與匯報的形式評價學生在實驗中的參與度與動手能力，結合報告完成情況綜合評估其實踐成績；（4）期末考試降低測試難度，重點考查基礎概念與原理，增加學生對考試的自信心，同時加入綜合應用類的開放性題目，讓學生利用自身所學加之創新，開拓其思維能力。以上四個考核環節的考核最終按照1:1:1:2的占比進行成績的統計。

四 結語

針對《航空器檢測與診斷技術》課程在當前教學過程中存在的問題，分別從理論課堂教學、實踐教學和考核評價方面提出一些針對性的改革設計方案，通過將線下與線上、現實虛擬與仿真設計、過程考核評價體系相融合，探索多方位立體化教學綜合改革方案，最終為該課程目標達成度的提升以及培養綜合型應用人才提供幫助。