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摘要：“自動武器動力學”是自動武器專業的基礎課程，是一門理論性與實踐性極強的課程。由于課程難度較大，該文針對傳統教學方式存在的不足，采用翻轉課堂教學方式，圍繞“線上教學+線下教學+現場學習”的混合教學模式，進行“自動武器動力學”課程設計及教學方法改革的探討，以期通過教學改革激發學生的學習興趣，加深學生對專業知識的理解和掌握，培養學生科學思維和創新能力。

關鍵詞:自動武器動力學；翻轉課堂；教學改革

“自動武器動力學”是自動武器專業的基礎課程，教學目的是使學生掌握經典自動機動力學的基本理論和現代設計方法（如計算多體動力學和有限元方法）進行自動武器運動和動力分析。通過對自動武器各運動構件運動規律的分析與討論，為分析和設計自動武器提供理論依據與指導，為解決自動武器研制中出現的機構可靠性和射擊精度等問題提供理論與技術支撐。“自動武器動力學”課程的理論性與工程實踐結合緊密，而傳統的教學模式存在課堂氣氛沉悶、實踐動手能力培養不足、考核不夠全面等問題。翻轉課堂教學模式采取學生課前預習、完成課程基礎理論學習，課上針對具體問題與教師互動的方式，完成教學活動[1]。翻轉課堂教學模式既符合“自動武器動力學”課程的特點，又能提高學生的學習興趣和課堂教學效率。對于“自動武器動力學”翻轉課堂教學設計的研究具有重要的理論和實踐意義。基于翻轉課堂教學理念，本文對“自動武器動力學”課程進行課程設計和教學單元改革。在教學方式上采用“線上學習+線下學習+現場學習”的混合教學模式。本文主要圍繞教學設計中的以下內容開展研究：教學內容的組織和設計；課前任務和資源的準備；基于問題導向的分析案例設計；線上自學效果檢驗和過程性考核設計；等等。

1教學內容的組織和設計

“自動武器動力學”課程的知識體系由淺入深，層層遞進。本文將傳統的教學內容劃分為11個學習專題，包括理論學習專題和實踐學習專題。理論學習專題（包括常規自動機運動特性估算等共6個理論專題）主要采用線上線下相結合的教學模式，線上教學采用微課模式，線下的課堂教學環節采用對話式教學，由教師提問，引導學生進行思考，接著通過習題演練（共16個關聯習題），幫助學生更好地學習和掌握。在理論專題學習結束之后，根據實際科研問題開展基于現代設計方法的實踐專題（包括典型發射機構動力學分析、供彈可靠性分析、拋殼可靠性分析等5個實踐專題）的學習，采用以問題為導向的案例分析方式和線上線下相結合的教學模式。線上教學主要提供自動機動作過程、典型故障再現視頻和相關文獻資料，學生線上開展討論與故障探究；在線下課堂教學環節，教師講解分析模型，建立關鍵環節，學生采用小組協作模式，組成分析小組，針對典型故障問題開展仿真分析研究。有專家[2]指出，合理設計線下教學與線上學習的時間比例是混合式學習的關鍵。本課程將理論學習作為線上學習的重點，實踐學習主要依靠線下學習和現場指導，避免了學習活動和內容的重復，讓線上學習、線下學習和現場學習活動相輔相成。往年的學生考核結果顯示，理論學習難度較大，學生掌握程度普遍不高。而通過線上教學方式，教師將理論課微課上傳至線上，學生可以反復學習。線上教學數據統計顯示，2017級學生對于課程知識難點的平均反芻比達210%以上，表明學生對關鍵知識點的掌握更好。

2教學任務分解

2.1課前線上學習。教師在網絡教學平臺建設網課、錄制微課，通過線上平臺消息推送、教學QQ群布置學習任務。教師向學生提供相應的學習資源，設置任務點，督促學生學習視頻和教學資料，完成知識點的學習。

2.2線下課堂檢測、答疑解惑。理論學習專題：課堂教學環節采用對話式教學，用教師提問、學生回答的方式引導學生思考，循序漸進地解決重難點問題。通過習題演練幫助學生更好地學習和掌握理論知識點。實踐學習專題：線下教學環節針對線上學習環節提出的工程問題（如供彈故障、拋殼故障燈），由教師講解解決問題的基本途徑和方法，并給出三維CAD模型和參數，學生分小組開展討論和建模分析，老師答疑解惑。

2.3線下小組匯報總結。教學結束后，隨機抽取學生或學習小組對本教學單元的內容進行匯報總結。學生之間互相提問，教師適當補充，以幫助學生加深記憶和理解。學生或學習小組匯報結束以后，進行學生互評，互評成績納入總成績。

2.4課后通過線上復習強化知識。課后強化復習是知識點內化的過程[7]。教師針對教學重難點和學生在課堂互動中表現出的疑惑，在理論學習專題采用課后作業方式，在實踐學習專題采用補充分析實例和擴展學習資料的方式，幫助學生掌握和鞏固知識。

2.5綜合性考核。傳統教學方式以考勤、期末考試和課程大作業為主，忽略了對學習過程的考核，不利于對學生的學習效果進行全面評價。本次課程考核改革取消了期末考試，綜合采用簽到、練習測試、課后作業、個人或小組匯報、學生互評、課程大作業等多種考核方式。其中簽到、練習測試、課后作業、學生互評、課程大作業在線上教學平臺進行，個人或小組匯報在線下課堂開展。考核貫穿于整個教學過程，這種過程性考核給學生施加了適當的壓力，促使學生緊跟課堂節奏，與教師積極互動。課程大作業針對不同的工程實際問題，讓學生進行案例分析并提出解決方法，綜合考查學生利用所學知識分析和解決問題的能力。

3基于問題導向的實踐專題典型教學單元設計

“自動武器動力學”課程的教學目的是讓學生掌握自動武器動力學分析方法，解決實際工程問題。因此，與工程實際緊密結合的實踐學習專題的教學單元設計尤為重要。本文以自動武器工作中最為典型的工程問題———供彈可靠性分析為例，進行基于問題導向的實踐專題典型教學單元設計。本文以3學時實施方案為例進行設計。在實際教學中，可根據學情和教學安排做適當調整。如對基礎較為薄弱的學生，可只開展教師設計完善的仿真分析，不開展自主分析，要求學生掌握基本方法和手段即可；針對基礎較好、學有余力的學生，可增加學時數，拓展實驗設計和優化等相關內容，提高學生的科研實踐能力和綜合創新能力。圍繞核心目標，采用探究式教學策略設計混合式教學的學習路徑，如表1所示。活動1、活動2為線上學習，教師為學生設計了開放的探究式學習任務。學生通過線上視頻觀看、閱讀文獻材料、線上互動，初步了解供彈故障的故障現象、故障模式、故障等級，討論導致故障產生的可能原因。圖1為典型的上雙彈故障現象。通過活動3聚焦線下的課堂教學，將學生每2～3人分為一小組，開展建模仿真分析，對建模過程和仿真結果進行討論、同伴學習及深入學習。在活動4，各組用PPT匯報討論結果，要求學生提交供彈故障的仿真結果動畫，并說明槍機速度、推彈高度、托彈簧參數、彈匣報彈口等參數對故障產生的影響。老師對小組匯報進行點評和解析，師生共同深入學習，使學習效果呈現螺旋式上升的趨勢。圖2為學生建立的模型仿真結果。在活動5，進行學生互學互評，計入總成績。在活動6，針對學有余力的學生，鼓勵他們進一步開展模型的參數化分析，對現有自動機結構方案進行分析，作為附加分計入總成績。

4結論

對采用傳統教學模式的2017級學生和采用翻轉課堂模式的2018級學生的成績進行比較，兩者的整體成績均值分別為80.4和86。采用獨立樣本t檢驗，結果發現翻轉課堂模式下學生的成績顯著高于傳統課堂模式下學生的成績（sig=0.001﹤0.05）。在問卷調查中，學生表示在翻轉課堂模式下，對知識難點的理解更透徹，學習效率更高，更加樂于思考，且能鍛煉交流合作和表達溝通能力。任課教師表示，利用線上教學工具不僅可以及時了解學生的學習進度和問題，與學生溝通也更加便捷，線下輔導和答疑針對性更強，大大提高了教學效率。此外，翻轉課堂模式在考核學生方面也更加全面，借助線上平臺統計工具進行考核，減少了成績統計的人工成本。

作者:王亞平 曹巖楓 溫垚珂 單位:南京理工大學機械工程學院