新工科背景下流體力學(xué)與農(nóng)業(yè)航空植保創(chuàng)新實驗建設(shè)探討

楊嵩　朱先勇　王輝　朱航　于萍

[摘 要]新工科建設(shè)背景下，基于學(xué)科交叉融合的實驗教學(xué)改革和建設(shè)正在進行。本文以工科基礎(chǔ)課程流體力學(xué)為切入點，針對流體力學(xué)實驗教學(xué)的弊端，結(jié)合農(nóng)業(yè)航空植保工程實際需求，探討面向?qū)W科交叉融合、創(chuàng)新實驗建設(shè)的可行性及融合方法。對創(chuàng)新實驗教學(xué)思路、教學(xué)方法、建設(shè)內(nèi)容進行了詳細(xì)的探討。結(jié)合創(chuàng)新實驗的特點，提出了TTBL實驗教學(xué)方法、“審核+考核”準(zhǔn)入制度及復(fù)合式成績評定法，并對上述方法與創(chuàng)新實驗之間的關(guān)系進行了研究。

[關(guān)鍵詞]流體力學(xué);學(xué)科交叉;實驗教學(xué);復(fù)合式成績評定法

[中圖分類號]G642.0 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-5843（2020）04-0106-06

[DOI]10.13980/j.cnki.xdjykx.2020.04.020

新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革和新經(jīng)濟的發(fā)展都對高等教育尤其是高等工程教育的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)[1]。新工科建設(shè)正是對這一挑戰(zhàn)的積極回應(yīng)[2]。高等教育的發(fā)展水平是一個國家綜合國力和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。新工科背景下，高等工程教育應(yīng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐[3]。多學(xué)科交叉、融合成為工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的著力點和重大工程科技創(chuàng)新的突破點[4]。

農(nóng)業(yè)作為初級生產(chǎn)的第一產(chǎn)業(yè)，是人類最大和最重要的經(jīng)濟活動。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的過程和手段，亦是中國現(xiàn)代化的重要組成部分。農(nóng)業(yè)病蟲害、農(nóng)藥不合理施用作為影響農(nóng)產(chǎn)品有效供給及農(nóng)產(chǎn)品安全的重要制約因素，其防控手段的現(xiàn)代化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分[5][6]。農(nóng)業(yè)航空植保作為一種高效作業(yè)技術(shù)，是實現(xiàn)化肥和農(nóng)藥使用量零增長，防控突發(fā)性農(nóng)業(yè)災(zāi)害，保障中國糧食安全與生態(tài)安全，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要方法，亦是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育方向[7]。農(nóng)業(yè)航空植保于1911年由德國人提出，1949年美國開始研制農(nóng)業(yè)植保專用噴灑飛機。歷經(jīng)百年發(fā)展，農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)及產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，美、日兩國作為其中的佼佼者，美國是航空噴霧應(yīng)用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)最成熟的國家，日本是農(nóng)用無人機噴藥第一大國。農(nóng)業(yè)航空植保是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，也是反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志[8]。

農(nóng)業(yè)航空植保技術(shù)涉及到飛行器設(shè)計、飛機噴灑設(shè)備設(shè)計、飛機噴施設(shè)備技術(shù)測定、航空噴霧設(shè)備噴頭性能測試、噴霧飄移風(fēng)洞實驗室測定等多方面的技術(shù)和規(guī)范[9]。縱觀以上所述的關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)范可知，無論是飛行器設(shè)計還是噴灑裝置的設(shè)計及測定都與流體力學(xué)知識密切相關(guān)。流體力學(xué)作為基礎(chǔ)科學(xué)，以流體（包含氣體、液體、等離子體）流動現(xiàn)象及相關(guān)力學(xué)行為為研究對象。流體力學(xué)在推動科技發(fā)展方面發(fā)揮了廣泛且巨大的作用。其應(yīng)用范圍及交叉學(xué)科涵蓋物理學(xué)、化學(xué)、航空工程、機械工程、醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科和領(lǐng)域[10][11]。流體力學(xué)教學(xué)包含理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)作為鞏固理論知識、關(guān)聯(lián)工程實踐的中間環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)[12][13]。在高等學(xué)校工程教育“新工科”的建設(shè)背景下，選擇流體力學(xué)與農(nóng)業(yè)航空植保作為推進流體力學(xué)實驗教學(xué)“工程化”改革探索的試驗田，是傳統(tǒng)流體力學(xué)應(yīng)對新機遇和挑戰(zhàn)的一次嘗試，更是實現(xiàn)流體力學(xué)這一專業(yè)基礎(chǔ)類課程建設(shè)從“老工科”到“新工科”轉(zhuǎn)變的一次探索。

一、流體力學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀及問題

流體力學(xué)是機械工程、土木工程、能源與動力工程等工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其基礎(chǔ)理論和概念較為抽象，流動現(xiàn)象復(fù)雜且不易表述[14]。流體力學(xué)實驗是對抽象復(fù)雜理論知識及流動現(xiàn)象的驗證與演示，是學(xué)生理解復(fù)雜理論知識的重要途徑，亦是學(xué)生實現(xiàn)知識與能力、理論與實踐相結(jié)合的重要紐帶[15]。依據(jù)筆者的實驗教學(xué)經(jīng)驗，現(xiàn)階段流體力學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀和存在的問題主要表現(xiàn)在如下幾個方面。

一是實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊、更新緩慢。傳統(tǒng)教學(xué)項目以驗證性實驗項目為主（如伯努利方程驗證），實驗內(nèi)容單一且枯燥，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，抑制創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

二是實驗教學(xué)方法單一，師生互動性不強。流體力學(xué)實驗教學(xué)多采用示范教學(xué)法，教師通過大量的講解，將實驗原理、實驗步驟等教學(xué)信息通過灌輸式教學(xué)傳授給學(xué)生，教學(xué)過程中，教師居于絕對主體位置，學(xué)生被動接受知識，整個教學(xué)過程師生互動性不強。

三是實驗教學(xué)整合度不足。流體力學(xué)各實驗項目多單獨運行，各實驗項目之間關(guān)聯(lián)性弱，缺少綜合性、創(chuàng)新性的實驗項目，造成了本應(yīng)相互關(guān)聯(lián)的理論知識的實驗割裂，易導(dǎo)致學(xué)生理解和認(rèn)知出現(xiàn)偏差。

四是實驗項目“工程化”程度弱。流體力學(xué)的實驗項目多圍繞基本原理的驗證、基本物理參數(shù)的測定進行展開，而實驗教學(xué)與工程實踐應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生對如何將基本原理用于工程問題的解決感到茫然，經(jīng)常有學(xué)生提出“這個實驗?zāi)芨墒裁?？”的疑惑?/p>

五是實驗考核方式單一。流體力學(xué)實驗成績主要依據(jù)實驗報告質(zhì)量進行評定，忽略實驗操作、實驗預(yù)習(xí)、實驗總結(jié)和實驗思考等表現(xiàn)，存在部分學(xué)生旁觀實驗、共享實驗數(shù)據(jù)等現(xiàn)象。

六是實驗開放性不足。流體力學(xué)實驗屬于基礎(chǔ)類科學(xué)技術(shù)實驗，實驗內(nèi)容抽象、枯燥、工程延展性及關(guān)聯(lián)性弱，加之實驗設(shè)備陳舊，無法有效激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。

新形勢下，流體力學(xué)實驗教學(xué)改革和建設(shè)應(yīng)圍繞“工程教育”這一核心原點進行展開，以“新工科建設(shè)”為坐標(biāo)軸，針對問題和不足展開討論和探索。國內(nèi)高校針對流體力學(xué)相關(guān)實驗教學(xué)的新工科建設(shè)進行了廣泛的探索，研究內(nèi)容以現(xiàn)有流體力學(xué)基本實驗的組合和拓展為主;研究方向涵蓋教學(xué)方法建設(shè)、實驗項目建設(shè)、虛擬實驗建設(shè)、實驗裝置建設(shè)、實驗運行模式建設(shè)等。隨著高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的持續(xù)推進，以問題為核心的探究性實驗教學(xué)方法逐漸成為主流。創(chuàng)新實驗作為一種以問題為基礎(chǔ)的研究性實驗教學(xué)模式，正成為一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、研究主動性和實踐能力的重要途徑[16][17]。

二、創(chuàng)新實驗教學(xué)思路及方法

創(chuàng)新實驗是聯(lián)通專業(yè)基礎(chǔ)理論、科學(xué)探索和工程實踐研究的橋梁環(huán)節(jié)，應(yīng)同時具備“理論”“實踐”和“探索”的屬性[18][19]。學(xué)科交叉作為創(chuàng)新性人才培養(yǎng)和創(chuàng)新性產(chǎn)出的重要渠道，其為“新工科”背景下創(chuàng)新教學(xué)的開展提供了廣闊平臺和豐富內(nèi)容[20]。農(nóng)業(yè)航空植保所面臨的工程需求與流體力學(xué)關(guān)聯(lián)度較高。流體力學(xué)作為基礎(chǔ)類科學(xué)，其研究的對象為基本流動現(xiàn)象;農(nóng)業(yè)航空植保所面臨的工程需求是基本流動現(xiàn)象的復(fù)雜化和綜合化再現(xiàn)。兩者之間是源與流的關(guān)系。

（一）創(chuàng)新實驗教學(xué)思路

創(chuàng)新實驗作為面向“新工科”教學(xué)改革的新型實驗，著重解決現(xiàn)有實驗教學(xué)環(huán)節(jié)所存在的不足。擬采用的基本教學(xué)思路為：以專業(yè)培養(yǎng)方案為準(zhǔn)則，以學(xué)科交叉為依托，通過梳理課程知識點，開展成果導(dǎo)向式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合研究能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)[21][22]。

在機械工程專業(yè)培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)的框架下，結(jié)合學(xué)科發(fā)展前言，搭建以流體力學(xué)和農(nóng)業(yè)航空植保學(xué)科交叉為依托的創(chuàng)新實驗平臺。創(chuàng)新平臺通過對流體力學(xué)和農(nóng)業(yè)航空植?；局R進行理論維度、工程維度的雙向拓展，為實驗教學(xué)內(nèi)容的更新、整合及工程化提供了廣闊空間;通過一系列設(shè)計型、探究型、開放型綜合創(chuàng)新實驗的開展，將流體力學(xué)理論知識點與農(nóng)業(yè)航空植保工程應(yīng)用進行有機整合，并以工程成果的形式進行實現(xiàn)。通過實驗的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，為人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升和流體力學(xué)及農(nóng)業(yè)航空植保領(lǐng)域的雙創(chuàng)新提供堅實的基礎(chǔ)。

（二）創(chuàng)新實驗教學(xué)方法

教學(xué)方法是教學(xué)思路實現(xiàn)的方法論。創(chuàng)新實驗擬采用改進型TBL教學(xué)方法——TTBL（Team Task Based Learning）方法，即基于小組的任務(wù)驅(qū)動型實驗教學(xué)方法[23]。TTBL教學(xué)方法的基本特征是，學(xué)生作為教學(xué)主體，以任務(wù)小組為基本單位，采用任務(wù)驅(qū)動模式，是一種將教師啟發(fā)教授與學(xué)生創(chuàng)新實踐相結(jié)合，教學(xué)目標(biāo)明確的教學(xué)方法，其基本教學(xué)流程（如圖1所示）。

教學(xué)團隊依據(jù)培養(yǎng)方案，在綜合考慮流體力學(xué)知識要點、農(nóng)業(yè)航空植保工程應(yīng)用實際、學(xué)生基本能力等因素的條件下規(guī)劃實驗項目;學(xué)生依據(jù)自己的興趣、專業(yè)優(yōu)勢組建任務(wù)小組并選擇合適的實驗項目作為研究對象;實驗小組在教師的指導(dǎo)下完成資料查詢、問題解析、任務(wù)分工、方案制訂等工作。實驗小組以預(yù)約形式開展研究，研究過程中實驗小組可依據(jù)實驗運行情況對實驗方案進行調(diào)整，教師在實驗過程中對實驗小組進行輔助性指導(dǎo)。學(xué)生以小組為單位向教師提交實驗成果并進行實驗匯報;教師針對實驗小組的成果及表現(xiàn)對實驗進行考評，小組內(nèi)進行互評。實驗過程中，學(xué)生和教師通過建立理論學(xué)習(xí)、問題分析、動手實踐、探究創(chuàng)新的學(xué)習(xí)鏈條，實現(xiàn)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的交叉螺旋上升，達到理論知識鞏固、工程能力提升、科學(xué)精神和團隊協(xié)作精神的培養(yǎng)的目標(biāo)。

TTBL教學(xué)方法在“開放性”“創(chuàng)新性”“探究性”上滿足創(chuàng)新實驗教學(xué)的需要，其優(yōu)勢及內(nèi)在邏輯主要表現(xiàn)為：（1）開放性。開放是創(chuàng)新實驗的基礎(chǔ)，TTBL教學(xué)方法在實驗項目選擇、任務(wù)小組組建、方案制訂、實驗預(yù)約等方面充分體現(xiàn)開放性，學(xué)生作為實驗的主體，可依據(jù)實際情況自由選擇;（2）創(chuàng)新性。TTBL教學(xué)方法的開放性為創(chuàng)新性的培養(yǎng)提供了平臺，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，針對問題進行發(fā)散性思維，通過組內(nèi)“頭腦風(fēng)暴”等形式對問題進行剖析，形成具有創(chuàng)新性的實驗方案和研究方法;（3）探究性。TTBL教學(xué)方法的開放和創(chuàng)新屬性為探究性研究提供可能，面向工程應(yīng)用的任務(wù)驅(qū)動模式教學(xué)，通過工程應(yīng)用將理論知識具體化。實驗過程中，學(xué)生在由實驗成果、興趣及探索精神所組成的正反饋閉環(huán)激勵下，不斷完成相關(guān)領(lǐng)域的探索。

三、創(chuàng)新實驗教學(xué)當(dāng)前的建設(shè)重點

創(chuàng)新實驗教學(xué)建設(shè)是創(chuàng)新實驗教學(xué)思想和方法的具體化。筆者擬在實驗教學(xué)項目建設(shè)、實驗教學(xué)模式建設(shè)、實驗準(zhǔn)入及考評體系建設(shè)、師資隊伍建設(shè)4個方面進行探討。

（一）實驗教學(xué)項目建設(shè)

實驗教學(xué)項目是實驗教學(xué)建設(shè)的核心，是實驗教學(xué)開展的載體。創(chuàng)新實驗教學(xué)項目的建設(shè)應(yīng)堅持內(nèi)核精練、外延寬泛的基本原則。為適應(yīng)TTBL實驗教學(xué)方法，提出一種以STEP為內(nèi)核，以開放性、可行性和發(fā)展性為外延的建設(shè)理念。內(nèi)核與外延是靈魂與肉體的關(guān)系，實驗項目是內(nèi)核和外延的統(tǒng)一體。

STEP是科學(xué)性（Science）、技術(shù)性（Technology）、工程性（Engineering）和流程性（Process）的簡稱，將STEP作為實驗項目的內(nèi)核，其與創(chuàng)新實驗的匹配主要表現(xiàn)為：（1）科學(xué)性。實驗教學(xué)項目應(yīng)包含學(xué)科領(lǐng)域的理論知識，實驗的開展應(yīng)有益于學(xué)生對理論知識的理解、鞏固和拓展。（2）技術(shù)性。實驗教學(xué)項目應(yīng)包含學(xué)科領(lǐng)域常用的分析方法，實驗的開展應(yīng)有益于學(xué)生對實驗方法、先進設(shè)計方法、先進分析方法、儀器設(shè)備等的掌握和熟練;（3）工程性。實驗教學(xué)項目應(yīng)具備足夠的工程屬性，實驗的開展應(yīng)有益于學(xué)生理論與實踐結(jié)合、工程應(yīng)用能力的鍛煉和拓展;（4）流程性。實驗教學(xué)項目應(yīng)具備流程訓(xùn)練內(nèi)容，實驗的開展應(yīng)有益于學(xué)生掌握工程開發(fā)流程，在流程訓(xùn)練中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)養(yǎng)成。

實驗項目的外延主要表現(xiàn)在實驗的操作層面。實驗項目應(yīng)具備開放性和挑戰(zhàn)性，有益于激發(fā)學(xué)生的探索欲望和創(chuàng)新潛能;符合教學(xué)發(fā)展和運行的基本規(guī)律，適合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和實踐能力水平，保證可行性;實驗項目內(nèi)容具備更新、改進、完善、提升的空間，形成難易層次分布合理，具備足夠的發(fā)展、探索空間，兼顧發(fā)展性。依據(jù)上述實驗教學(xué)項目建設(shè)理念，針對現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)在教學(xué)內(nèi)容更新緩慢、實驗項目整合不足、“工程化”程度不強及實驗教學(xué)開放性不足等問題進行強化及修正。綜合考慮流體力學(xué)實驗教學(xué)目標(biāo)、農(nóng)業(yè)航空植保研究現(xiàn)狀、本校教學(xué)實際和專業(yè)優(yōu)勢，擬在如下3方向開展實驗教學(xué)項目建設(shè)：無人機航空噴灑設(shè)備管路優(yōu)化設(shè)計;無人機航空噴灑噴頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;航空噴灑流量精確標(biāo)定及控制技術(shù)。

上述創(chuàng)新實驗教學(xué)項目研究方向均以農(nóng)業(yè)航空植保領(lǐng)域的前沿技術(shù)及工程應(yīng)用熱點為依托，作為涵蓋了流體力學(xué)基本理論（如伯努利方程、動量方程、流動阻力、流量控制理論及方法等）、工程分析方法（如聯(lián)合優(yōu)化算法、3D建模及快速原型制造、有限元分析法等）及工程項目開發(fā)流程的統(tǒng)一體，充分體現(xiàn)了STEP內(nèi)核理念。外延性主要表現(xiàn)為在教學(xué)實際中，教師依據(jù)任務(wù)組的實際情況，對研究方向進行具體化操作，通過量化相關(guān)實驗?zāi)繕?biāo)的方式，確定具體實驗項目，保障實驗的可行性及發(fā)展性。

（二）實驗教學(xué)模式建設(shè)

實驗教學(xué)模式是教學(xué)方法的實踐形式。為更好地適應(yīng)TTBL教學(xué)方法，改進現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)在教學(xué)方法單一和開放性不足的問題，創(chuàng)新實驗教學(xué)擬采取學(xué)生為主體、小組運行、項目引導(dǎo)、師生共建、成果驅(qū)動的導(dǎo)向式漸進教學(xué)模式。學(xué)生和指導(dǎo)教師作為教學(xué)活動參與者，其位置相對傳統(tǒng)實驗教學(xué)發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，實驗教學(xué)方式由“填鴨式”向“覓食式”轉(zhuǎn)變。

學(xué)生所組成的任務(wù)小組是實驗運行的基本單元。學(xué)生作為實驗的主體參與到項目設(shè)計、方案制訂、研究開展、匯報展示、總結(jié)考評環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)項目為“覓食式”教學(xué)的順利開展提供了良好的載體，任務(wù)小組為復(fù)雜型創(chuàng)新實驗項目的開展提供了有力的組織保障，實驗成果作為“食物”驅(qū)動學(xué)生在實驗研究的過程中不斷探索創(chuàng)新。教師作為實驗的指導(dǎo)及裁判，是實驗的靈魂規(guī)劃者。教師在實驗運行過程中堅持引導(dǎo)為主的基本原則，通過激勵、引導(dǎo)等方式為學(xué)生答疑解惑、提供決策支持，把握實驗運行方向，保障實驗安全順利運行。實驗教學(xué)模式能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，將信息檢索、問題分析、團隊協(xié)作、創(chuàng)新探索等訓(xùn)練有機的整合到實驗過程中，為培育學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供保障。

（三）實驗準(zhǔn)入及考評體系建設(shè)

實驗準(zhǔn)入及考評體系是實驗運行的制度保障。為更好適應(yīng)TTBL實驗教學(xué)方法，改進現(xiàn)有教學(xué)環(huán)節(jié)存在的不足，創(chuàng)新實驗擬采用“申請+考核”的準(zhǔn)入制度及面向?qū)嶒炦\行全流程的綜合考評方法。通過學(xué)生在線申請及教師綜合審核形成“申請+考核”準(zhǔn)入制度，可有效保證實驗生源的質(zhì)量。與傳統(tǒng)課內(nèi)實驗準(zhǔn)入制度相比較，“申請制”保證了學(xué)生完全出于自愿及興趣而參與實驗，“審核制”增加了教師對學(xué)生知識體系、基本能力的評估，通過師生間的“雙向選擇”，確保了實驗參與人員的基本條件，滿足實驗開展要求。面向?qū)嶒炦\行全流程的綜合考評方法采用復(fù)合式成績評定法，即教師講評確定小組成績，組內(nèi)互評確定成員成績，兩項成績經(jīng)加權(quán)算法計算后成為學(xué)生的最終成績。小組成績由方案成績、運行成績、成果成績、匯報成績、創(chuàng)新成績5部分組成;互評成績由分工成績、出勤成績、貢獻成績、態(tài)度成績4個部分組成。小組成績和互評成績的組合覆蓋了創(chuàng)新實驗運行的全流程。教師主導(dǎo)的小組成績面向?qū)W生專業(yè)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生主導(dǎo)的互評成績面向?qū)W生實際參與度、團隊協(xié)作等，由此所形成的分層成績評定體系符合創(chuàng)新實驗教學(xué)思想及運行規(guī)律。

（四）師資隊伍建設(shè)

師資隊伍是實驗教學(xué)運行的人員基礎(chǔ)。為更好適應(yīng)TTBL實驗教學(xué)方法，保障實驗的順利開展，擬建立實驗教學(xué)團隊。實驗教學(xué)團隊由不同層次的專業(yè)教師、科研教師、實驗教師和研究生助教共同組成。教學(xué)團隊采用委員會負(fù)責(zé)制，以高級職稱教師組成指導(dǎo)委員會，對實驗項目的制訂、分配、指導(dǎo)、運行、評估進行全過程跟蹤和指導(dǎo)，保障實驗教學(xué)效果;研究生助教發(fā)揮自身專業(yè)和溝通優(yōu)勢，提升實驗運行的平順性。實驗教學(xué)團隊定期進行教學(xué)培訓(xùn)、討論和總結(jié)，確保實驗教學(xué)效果的穩(wěn)步提升[24]。

四、創(chuàng)新實驗建設(shè)的挑戰(zhàn)及前景展望

創(chuàng)新實驗作為一種新型實驗教學(xué)方法，其在實驗建設(shè)理念、實驗內(nèi)容、運行方式、考核評價方式等方面與傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在一定的差異?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)背景下，創(chuàng)新實驗的建設(shè)面臨挑戰(zhàn)和機遇并存的局面。目前，創(chuàng)新實驗的開展處于探索階段，創(chuàng)新實驗作為課內(nèi)實驗教學(xué)的補充，以課外教學(xué)身份運行。

（一）挑戰(zhàn)

實驗教學(xué)項目的合理性及實驗教學(xué)模式的執(zhí)行性是目前實驗建設(shè)所面臨的兩大挑戰(zhàn)。創(chuàng)新實驗因缺乏教學(xué)大綱的規(guī)范，在實驗教學(xué)項目的組成上有足夠的自由度。自由度所帶來的不確定性如同一把雙刃劍，合理的實驗項目能有效地將課程要點、學(xué)習(xí)規(guī)律、培養(yǎng)目標(biāo)進行整合，形成實效性高、主動性強的實驗項目，對引導(dǎo)學(xué)生主動參與實驗，樹立正確的科學(xué)觀、價值觀起到積極作用;不合理的實驗項目有可能起到相反的作用。創(chuàng)新實驗教學(xué)所采用的小組“覓食式”教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有較大的差異，長久的填鴨式教學(xué)形成了極強的學(xué)習(xí)模式慣性，學(xué)習(xí)模式快速而徹底的轉(zhuǎn)變成為創(chuàng)新性實驗順利開展的關(guān)鍵。上述挑戰(zhàn)主要存在于創(chuàng)新實驗的探索期，隨著創(chuàng)新實驗的逐步開展，教學(xué)理論的發(fā)展及教育經(jīng)驗的積累，現(xiàn)階段所面臨的挑戰(zhàn)能得到有效的解決。

（二）前景展望

“新工科”建設(shè)為創(chuàng)新實驗的建設(shè)和發(fā)展提供了良好的契機，高等學(xué)校通識教育及學(xué)科交叉的廣泛開展為創(chuàng)新實驗的建設(shè)提供了堅實的人員基礎(chǔ)及廣闊平臺?；诹黧w力學(xué)與農(nóng)業(yè)航空植保學(xué)科交叉的創(chuàng)新實驗建設(shè)，為流體力學(xué)實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)注入新的活力，流體力學(xué)的強理論屬性也將為農(nóng)業(yè)航空植保的發(fā)展提供強勁的支持，兩者共同支撐高等學(xué)校人才培養(yǎng)及科研建設(shè)。作為流體力學(xué)實驗教學(xué)改革探索的一部分，其為基于學(xué)科交叉的流體力學(xué)創(chuàng)新實驗的開展提供了參考。

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（責(zé)任編輯：郭彥松）

Discussion on the Construction of Innovation Experiment of Fluid Mechanics and Agricultural Aviation Industry for Plant Protection under the Background of Emerging Engineering Education

YANG Song，ZHU Xianyong，WANG Hui， ZHU Hang， YU Ping

（Jilin University， Changchun， Jilin 130025， China）

Abstract： Under the background of the emerging engineering education in higher education， the reform and construction of experimental teaching based on integration of discipline-crossing is ongoing. In this paper， we take fluid mechanics of engineering basic courses as the starting point， and in view of the disadvantages of fluid mechanics experimental teaching， combining with the actual needs of agricultural aviation industry for plant protection engineering， we explore the feasibility and fusion method of establishing a discipline-crossing innovative experiment. The creative experimental teaching ideas， teaching methods and construction contents are discussed in detail. Combining the characteristics of innovative experiments， the TTBL experimental teaching method， the "application + assessment" admission system， and the composite score evaluation method were proposed， and the relationship between the above methods and innovative experiments was studied.

Key words：?? fluid mechanics; discipline-crossing; experiment teaching; composite score evaluation method

[收稿日期]2019-12-21

[基金項目]吉林大學(xué)2019年實驗技術(shù)項目（流量計標(biāo)定與校正實驗創(chuàng)新方法研究）吉林大學(xué)2019年度本科教學(xué)改革研究（項目編號：2019XYB160）。

[作者簡介]楊嵩（1987-），男，吉林伊通人，碩士，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院工程師;研究方向：流體力學(xué)實驗教學(xué)、精密制造。朱先勇（1968-），男，安徽合肥人，教授，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院博士生導(dǎo)師;研究方向：機械制造工藝與裝備。王輝（1963-），女，吉林永吉人，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院研究員;研究方向：機電一體化、流體力學(xué)實驗教學(xué)。朱航（1982-），女，吉林長春人，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院副教授;研究方向：機電一體化、農(nóng)業(yè)航空植保。于萍（1963-），女，黑龍江密山人，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院教授;研究方向：流體力學(xué)、流體傳動。