四、教学方法
根据目前大学生的特点，结合“气体动力学基础”课程特点，开展了探究式—研究型课程教学与考核模式设计与实践，在课堂教学、实践教学、考核模式等方面进行了系统的设计与实践，从而使得创新意识与综合素养培养贯穿于整个课程的教学环节中。在教学方法上进行了以下创新与改进：
（一）“理论—实践—创新”三步融合教学，形成学生—教师学习共同体良性格局
为了满足国家创新型、应用型、复合型、技能型人才培养需要，突出学习、实践、科研、创新等多方面素质和能力的培养，在课程教学中进行了创新探索与设计，突出实践与创新项目在教学过程中的地位。
在教学过程中，开展“理论—实践—创新”三步融合的培养模式（见图1）：通过理论课程的教学，指导学生的实践，进而进一步提高学生的创新能力；通过实践过程，加深学生对理论知识的印象，从而产生创新的灵感；而通过创新项目与科研项目的参与，将理论与实践教学得到升华，提升人才培养目标。三者相辅相成，相互融合：在课堂教学中，加入现场实验的环节；在实践教学中，指导教师又要将课堂中的理论给予解释；而创新活动更是理论与实践的结晶。
图1 三步融合培养模式
推动师生充分互动，打造师生相依相伴、相促相长的“学习共同体”，形成全员育人的强大合力。为了在课堂中加深学生对所学理论知识的印象，设计和开展有关基本原理、基本现象的讨论式教学环节。在课堂讲授前，预先进行有关教学道具准备，在课堂上由学生在指导教师的引导下进行现场的现象演示，引发学生思考和讨论；教师深度参与讨论，并从学生的奇思妙想中吸收新思路，然后再总结有关原理、方程以及方程的推导，加深知识的理解和应用，并通过讨论式课堂、工作坊等模式培养学生的团队意识与合作意识。
（二）“教学实验—开放式实验—创新实验”阶梯化实践方案，发现创新人才，推动科技创新
为培养学生的动手能力，提高其创新意识与创新能力，实现“给通才开辟通道，为天才拓展空间”的个性化教育理念，教学团队提出了“教学实验—开放式实验—创新实验”阶梯实践的“三实”方案。对于学习本课程的学生，都必须开展课程教学实验环节；但对于学有余力而且动手能力强的同学，可以报名参与实验装置设计与综合验证实验兴趣小组，开展开放式设计实验；而对于个别创新能力强的学生，可以在指导教师的指导下，参与国家大学生创新性实验计划项目、全国大学生节能减排科技创新竞赛等创新实践活动，从而给予他们展示才能的平台，充分发挥他们的聪明才智，提高他们的创新能力。通过这样的阶梯化实践环节，既让所有的学生都参与了专业课程实验实践环节，也通过开放式实践，发现创新人才，并提供创新平台，让他们参与到国家级的创新项目与创新竞赛当中。
开放式实验是在实验室现有资源的基础上，由指导教师提出实验装置功能需求，成立若干个实验装置设计制备兴趣小组，并根据学生自身特长进行分工，经过多轮的设计方案论证（教师参与），确定设计方案，并进行部件加工、安装、调试（学生为主，教师参与保证学生安全），调试结束后择日进行实验装置的验收。在长时间准备过程中，学生利用课余时间系统地完成自己所设计的实验装置，并进行现场验证（见图2），提高了学生的参与度和成就感，提高了学生的动手能力和团队协作精神。
图2 实验装置设计与综合验证开放式实验活动现场(https://www.daowen.com)
创新实验立足于我校大学生节能减排实践基地，通过申请国家大学生创新训练项目（见图3）、西北工业大学毕业设计重点扶持项目、高峰计划和科研训练项目，参与全国大学生节能减排科技创新竞赛等创新项目与创新竞赛，锻炼学生的动手能力，培养其创新意识与创新能力。
图3 创新实验成果展示
通过以上研究与实践，结合课堂理论教学，完成了虚实结合、远近结合、课内课外结合的实验教学模式探索研究，建立了虚拟仿真实验、实验室实体实验、网络远程实验于一体的实验教学体系（见图4），实现了理论教学与实践教学的时间融合、空间融合，形成了以创新为核心的“教学实验—开放式实验—创新实验”阶梯化实践方法，满足了不同层次人才培养需求。
图4 远程虚拟现实实验教学系统结构
（三）综合答辩与传统笔试双轨并存考核模式，在考核中锻炼、培养学生创新能力与综合素养
应试教育突出的表现为学生将课本、课堂讲述知识准确搬运至考卷就算成功，学生对知识的理解、综合应用以及创新性思维培养往往很难体现。特别是现在功利思想严重侵蚀校园的背景下，大学生的课程学习过程在很大程度上可以归纳为：首先，努力听讲，完成作业，短时记忆有关教师强调内容；其次，考前突击，刷往年考题；最后，无论是刚好及格或者高分学生，均将大部分知识重新还给老师。造成部分学生专业知识掌握不扎实、运用不熟练、不愿也不能进行系统的思考，从而降低人才培养质量，不能满足社会、行业对人才需求。
为此，教学团队基于“因材施教”的理念，在考核模式上采用了多元化的考核方式，一部分学生参与传统笔试，一部分学生参与综合面试答辩（见图5），从而给了学生更多的选择空间。综合面试题目设计主要考核学生对知识的综合运用能力与创新设计能力。综合面试不仅是一种考核方式，更是教学工作的延伸：在答辩过程中，教师不仅对学生的设计工作进行点评，而且还提出改进措施与意见，引导学生进一步开展创新活动；另外还对学生在答辩过程中的语言表达、材料展示等方面给出意见与指导，从而使得教学过程不仅在课堂中，而且也延伸到考核过程中，形成课程全流程教学。
图5 公开综合答辩考核模式现场