《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設思考與探析

楊子江 郁大照 劉湘一 李偉

摘? ?要：智慧教材是傳統(tǒng)教材理念與技術的全面升級，是教材的新形態(tài)，是教材建設的最前沿?！讹w機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設是課程建設的首要工作與重要支撐。文章從現(xiàn)有教材的問題入手，分析智慧教材建設的必要性;以飛行人才培養(yǎng)方案為總依據(jù)，在大教材觀引領下，基于現(xiàn)有教材，融合現(xiàn)代教育理念和信息/智能技術，從教材體系、教材內容、教材資源、教學平臺四個方面提出《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設思路。

關鍵詞：飛行學員;飛機結構;飛機系統(tǒng);智慧教材建設

中圖分類號：G642.0;G423.3 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2020）15-0037-04

一、引言

《飛機結構與系統(tǒng)原理》課程是海軍飛行學員人才培養(yǎng)中的一門專業(yè)背景主干課程。該課程的前身是“飛機構造學”，在新版飛行學員人才培養(yǎng)方案中，對該課程的定位和內容體系進行了重新定義。課程建設迫切需要高起點定位、長目標設計，深度融合新思想、新理念、新技術，以期高質量完成建設任務。

教材是課程的基礎，是課程得以實施的根本保證，課程建設，教材為先。建設高質量教材是重點課程建設的第一步，智慧教材就是高質量教材的代表，蘊涵了新理念、新技術，是教材的新形態(tài)。[1-3]如何在新理念、新技術的引領下，解決現(xiàn)有教材存在的問題，建設符合飛行人才培養(yǎng)要求的智慧教材，成為當前面臨的首要問題。

二、現(xiàn)有教材問題分析

現(xiàn)有《飛機構造學》教材基于傳統(tǒng)理念建設完成，理念陳舊，技術落后，已不適應現(xiàn)階段使用需求和發(fā)展趨勢。主要存在體系不完備、內容不匹配、資源扁平、形態(tài)單一等問題。

1.教材體系不完備

現(xiàn)有教材為傳統(tǒng)紙質教材，沒有建立起完整的教材體系。既沒有配套習題解析、實踐課講義等教輔材料，也沒有搭建信息化教學平臺、網(wǎng)絡課程等教學支撐環(huán)境;更沒有利用新技術手段將原有信息化教學資源、多媒體課件實施升級改造，相較智慧教材標準，差距較大。

2.教材內容不匹配

教材內容陳舊，與現(xiàn)階段飛行學員培養(yǎng)目標不匹配。主要表現(xiàn)：一是以某二代固定翼戰(zhàn)機為實例展開，不但在結構、系統(tǒng)上與三代以上飛機相去甚遠，而且缺乏直升機、旋翼機、無人機等相關介紹。二是教材基于工程思維模式編寫完成，欠缺飛行思維。三是僅涉及專業(yè)教學內容，缺乏“思政”元素。

3.教材資源扁平

教材資源采用傳統(tǒng)技術，趨于“扁平化”。主要表現(xiàn)：教材內插圖以線條圖為主，配套信息化教學資源多為二維動畫、三維靜態(tài)圖;缺乏先進信息/智能技術的應用及視、聽、言、觸融合帶來的“立體感”，展示性、交互性、體驗感欠佳，教員授課難，學員理解難。

4.教材形態(tài)單一

教材為傳統(tǒng)紙質形態(tài)，文字表達能力有限，配圖展現(xiàn)能力有限，在信息/智能化時代，其已不能滿足現(xiàn)階段無縫學習、普適學習、時處學習、按需學習的實際，以及全維融合型教學的發(fā)展趨勢。[2]

三、智慧教材建設的必要性分析

智慧教材一般可以理解為以傳統(tǒng)紙質教材為基礎，融合現(xiàn)代教育理念和信息/智能技術，配合多形態(tài)、多層次、多用途教學資源搭建起的整體課程支撐環(huán)境。主要特點有：在教材內容上，注重專業(yè)與思政、理論與實踐的結合，突出思想價值的引領性和轉識成智的發(fā)展性;在教材形態(tài)與使用上，注重扁平化向立體化的升級，突出形態(tài)的多樣性、手段的智能性、環(huán)境的適配性。[4-9]

智慧教材是在傳統(tǒng)教材基礎上的一次理念與技術的全面升級。突破現(xiàn)有思想藩籬、思維壁壘，充分融合現(xiàn)代教育理念和信息/智能技術，建設《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材，能夠有效解決目前教材體系、內容、資源與形態(tài)等方面存在的問題，有利于順應新時代發(fā)展潮流，有利于推動“飛機結構與系統(tǒng)原理”課程建設的推進。

1.解決教材現(xiàn)存問題的必然選擇

根據(jù)上述分析，現(xiàn)有教材存在體系不完備、內容不匹配、資源扁平、形態(tài)單一等問題。智慧教材蘊涵的“專思結合”、“轉識成智”等新理念，信息/智能技術等新技術手段，為彌補現(xiàn)有教材缺陷、解決教材現(xiàn)存問題指明了方向，是《飛機結構與系統(tǒng)原理》教材建設的必然選擇。[4-8]

2.推進課程建設的必然道路

《飛機結構與系統(tǒng)原理》作為主干課程，必然要求在教材、教學模式、教學設計、教學團隊等方面都要有高起點、高標準、高目標。教材作為課程的基礎，是課程的有力支撐，重點課程必然需要高質量教材作支撐，智慧教材就是高質量教材的代表。

3.順應新時代發(fā)展的必然要求

智慧教材作為時代發(fā)展的產(chǎn)物，融合了新理念、新技術，代表著教材建設最前沿，引領新時代教材建設的方向。建設《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材，不但是解決現(xiàn)存問題的必然選擇，也是適應新使命任務的必然道路，更是順應新時代發(fā)展的必然要求。

四、《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設思路

以飛行人才培養(yǎng)方案為總依據(jù)，在大教材觀的引領下，基于現(xiàn)有教材，融合現(xiàn)代教育理念和信息/智能技術，提出《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設思路。

1.建立教材體系

智慧教材相較傳統(tǒng)教材，有著完備體系與合理結構。[5-8]體系完備的教材，不但能夠增加學員學習維度，服務學員學習全過程，幫助學員理解、記憶和創(chuàng)新，還能減輕教員重復工作量。《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材體系如圖1所示。

2.重構教材內容

內容是教材的核心，離開內容，智慧教材無從談起。教材的“智慧”首先體現(xiàn)在內容的“智慧”上，過時的內容難以稱得上“智慧”，所以，智慧教材內容首先要與時代合拍。[8][9]《飛機結構與系統(tǒng)原理》教材內容在普適性基礎上，以俄蘇-33戰(zhàn)斗機為主線展開，此番考慮的原因主要有：第一，以實際機型為主線展開，將理論與實際無縫銜接，有助于學員理解;第二，蘇-33戰(zhàn)斗機更符合海軍實際。

其次，教材內容要全面。針對飛行學員前期課程基礎和后續(xù)機型改裝需要，在現(xiàn)有教材基礎上做到：一是增加飛機設計、結構強度等內容。二是增加一章“直升機”，主要介紹直升機的結構特點、系統(tǒng)組成與工作原理。三是增加一章“其他軍用機”，主要介紹無人機、旋翼機等。教材內容體系如圖2所示。四是增加相關擴展內容，航空裝備技術的發(fā)展較快，而紙質教材受篇幅和更新限制，此部分內容可通過電子資源形式展示，并通過與紙質教材的掃描鏈接形式實現(xiàn)。

再次，各章節(jié)融入飛行實例。如在飛行狀態(tài)下，液壓系統(tǒng)故障等實例，目的在于讓學員了解飛機的結構與各系統(tǒng)在飛行中的狀態(tài);幫助學員在工程思維框架下建立飛行思維，以便更加理性、客觀、全面、深刻地認識飛機。

最后，結合飛行學員政治素養(yǎng)要求，內容融入符合課程特色和學校特色的思政基因。以不影響教材知識圖譜和內在結構為前提，將思政教育“基因式”置入教材內容。例如：整合我國航空工業(yè)發(fā)展成就、英雄飛行員事跡、航空領域名人名言等，制作碎片化文字、視頻等，融入教材對應章節(jié)。幫助學員在學習專業(yè)知識的同時，明晰學習的意義，增強使命感、責任感與榮譽感。

3.升級教材資源

智慧教材的資源升級以原教材資源為基礎。通過融合各種先進信息/智能技術手段將“扁平化”的教材資源“立體化”，增強教學資源展示性、交互性、體驗感的同時，還需具備進化性和發(fā)展性。[5-9]

除了重新設計紙質教材和繪制高質量彩色配圖外，信息化教材資源升級，應該首先做好分類，根據(jù)內容特點，確定技術手段。

堅持以幫助學員學習理解為原則，根據(jù)具體內容體量、特點的不同，將信息化教學資源分為三個層次——整門課程（整部教材）、重/難知識點、教材配圖，其中教材配圖又分為四個類別——結構組成/特點類、管路連接類、系統(tǒng)工作原理、顯示控制類，其中顯示控制類對飛行學員十分必要。

以慕課形式打通整門課程線上教學通道，為學員系統(tǒng)學習提供更多選擇，也為開展線上線下混合式教學創(chuàng)造條件。將重/難知識點以微課形式展現(xiàn)，方便學員預習、復習。教材配圖按照不同類別，以不同信息/智能化方式，實現(xiàn)靜態(tài)到動態(tài)、二維到三維的轉換，讓圖片“活”起來、“動”起來。信息化教材資源升級策略如圖3所示。

為使教材資源使用效益最大化，電子資源與紙質教材應具備無縫銜接功能，通過掃描等方式，可自動將教材靜態(tài)圖與動態(tài)圖進行鏈接。

4.開發(fā)教學平臺

信息/智能化教學平臺既是傳統(tǒng)教材的拓展延伸和教學實施的有力保障，又是信息/智能化教材資源的整合工具和展示舞臺?！帮w機結構與系統(tǒng)原理”信息化教學平臺建設關注課內課外、線上線下等教學全過程，包括電腦端——智能授課管理系統(tǒng)、虛擬仿真實驗系統(tǒng)等，移動端——平板APP，網(wǎng)絡端——慕課平臺等部分。[10][11] 智慧教材配套教學平臺如圖4所示。

電腦端主要服務于課堂授課，包括傳統(tǒng)PPT、智能授課管理系統(tǒng)、虛擬仿真實驗系統(tǒng)。傳統(tǒng)PPT在置入并播放各種文字、圖片及信息/智能化教學資源方面優(yōu)勢明顯;智能授課管理系統(tǒng)能夠對授課過程進行輕松的組織、管理、統(tǒng)計、評價，依據(jù)“長尾”理論設計評價模塊，對學員學習開展全程全息評價;[12]虛擬仿真實驗系統(tǒng)用以緩解實操裝備數(shù)目不夠、成本昂貴問題，保障學生實裝教學在虛擬條件下順利開展。

移動端包括硬件和軟件兩部分，硬件指拆除無線/藍牙等模塊的平板電腦，軟件指課程APP。課程APP是課程配套智能化學習平臺，其中包含所有相關信息化教學資源。學員可以通過該課程APP進行自主學習，也可以通過APP掃描紙質教材中的對應圖片或知識點，獲得對應圖片的交互式三維圖、二維動圖、知識點的對應微課等。最終考試的客觀題部分同樣在課程APP中完成，自動改卷，當堂統(tǒng)計。移動端連同紙質教材一同發(fā)給學員，陪伴學員整個學習過程，直至考試完畢。

網(wǎng)絡端指線上慕課，依托網(wǎng)絡慕課平臺，無涉密內容，是對課堂授課的補充。學員可以線上完成預習、學習、復習、補習。面對2020年新冠疫情，網(wǎng)絡端在教學中發(fā)揮了巨大作用。

五、結束語

《飛機結構與系統(tǒng)原理》智慧教材建設，堅持“大教材觀”，融合現(xiàn)代教育理念和信息/智能技術，突破了傳統(tǒng)教材建設思路，從體系、內容、資源、平臺等四個方面入手，提出了智慧教材建設的整套解決方案。不但會為“飛機結構與系統(tǒng)原理”課程建設提供有力支撐，對相關課程特別是飛行學員專業(yè)背景課程智慧教材建設也具有參考價值。

參考文獻：

[1]羅生全，王素月.智慧課程：理論內核、本體解讀與價值表征[J].電化教育研究，2020（1）： 29-36.

[2]陳耀華，陳琳.智慧型課程特征建構研究[J].開放教育研究，2016（3）：116-120.

[3]陳琳，陳耀華，李康康等.智慧教育核心的智慧型課程開發(fā)[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2016（1）： 33-40.

[4]陸道坤.課程思政推行中若干核心問題及解決思路[J].思想理論教育，2018（3）：64-69.

[5]鐘相強，于華，朱協(xié)彬等. 《機械制造技術基礎》 課程體系改革與立體化教材建設[J].機械管理開發(fā)，2013（1）：155-156.

[6]崔茂應，楊莉，李麗嬌等.基于大數(shù)據(jù)理念和技術背景下的智慧教材開發(fā)體系研究[J].電子世界，2018（9）：26-27.

[7]沈小倩.高職“電子綜合實驗”課程立體化教材的建設與探索[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2019（1）：94-96.

[8]顏士剛，馮友梅.高校知能課程的立體化教材建設——以“教育技術哲學”課程為例[J].現(xiàn)代教育技術，2017（3）：71-77.

[9]梁海峰.《飛機構造與系統(tǒng)》 課程教學資源庫建設探索[J].中國教育信息化，2017（5）：39-40.

[10]賴志欣.基于智慧教學平臺雨課堂的混合式教學設計與應用研究[D].長沙：湖南大學，2018.

[11]王龍庭，石永軍，姜浩等.工程機械虛擬仿真實驗教學平臺設計[J].實驗技術與管理，2019 （9）：31.

[12]張琪.技術變革視域下學科智慧課程建設——基于“長尾”評價的研創(chuàng)課程探索[J].遠程教育雜志，2015（3）：88-94.

（編輯：王天鵬）