基于工程能力培养的航图教学改革与实践

陶媚+侯红英+宋晔

[摘 要] 航图是一门承载了大量的多样化航空专业信息、实践性较强的课程，针对该课程的特点，围绕工程能力培养的目标，对航图理论教学方法和实践教学实施方案进行探索，提出“理论讲解实例化，实践环节项目化”的教学模式，设计了国内、国际航线制作以及讲解服务等课程项目，在教学中以项目为中心，以问题为导向，引导学生自主学习，为学生积累工程实战经验打下基础，贯彻“学以致用，突出能力培养”的工程教育思想精髓。

[关键词] 工程能力培养;教学改革;实例讲解;项目教学;航图

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）05-0076-03

0 引言

随着我国经济的高速发展，我国将从民航大国向民航强国迈进。在这一形势下，我国相关民用航空单位要求工程师除了牢牢掌握既有的知识，还必须具备终生学习的能力;必须具有良好的交流能力和团队精神;必须具备对本专业、本行业大系统的理解和掌控能力;必须具备一定的工程素养和工程实践能力[1]。航图是一门承载了大量多样化航空专业信息、实践性较强的课程，正确解读航图是空中交通管制员、航空情报员、签派员必须熟练掌握的技能之一。本文以“应用型”人才培养为目标，结合中国民航大学交通运输专业学生的特点，对航图理论教学方法和实践教学实施方案进行探索，结合“做中学”和“基于项目教育和学习”教学理念[2]，对该课程的教学进行改革，提出“理论讲解实例化，实践环节项目化”的教学模式，在教学中以项目为中心，以问题为导向，引导学生自主学习。

1 课程改革整体构思

航图是交通运输专业的一门主要专业课程，通过该课程的学习使学生理解航图在飞行组织与实施过程中的重要作用及用途，理解各种航图之间的衔接顺序和适用范围，掌握工作所需的相关航图知识，具备正确解读和运用航图的能力。航图教学分为理论教学和实践教学两方面，其中实践环节至关重要。理论教学的实施可以使学生理解知识点，但很难把知识点内化为学生的能力点，而能力培养这一目标需通过实践训练来实现。实践环节不但可以巩固和加深学生对课程内容的理解，进一步培养学生解读航图的能力，并且可以通过小组实践体会角色协作，综合运用所学的知识和技能，构思、设计并完成一个完整项目，全面提高学生综合运用知识分析、解决问题的能力及团队协作等能力。

鉴于本课程实践性强的特点，探索以培养学生工程素养为出发点的“知识讲解实例化，实践环节项目化”的教学模式，引入实图讲解和实际项目训练的综合教学方法。“知识讲解实例化”采用启发式、案例式、讨论式的教学方法，将航图应用能力培养作为目标，将重点和难点问题融入到航图实图中进行讲解;“实践环节项目化”即以项目为载体将多种知识融会贯通加以应用，倡导以教师为主导，学生进行主动式的学习，实现立体互动的教与学，同时锻炼团队协作和交流能力，为学生积累工程实战经验打下基础，贯彻“学以致用，突出能力培养”的工程教育思想精髓。

2 知识讲解实例化

传统的航图课教学是按教学大纲所规定的知识点以及教材所列主要内容，进行系统的、按照一定顺序和结构进行的教学，即教师按照航图术语、航图符号和图例、航图格式等几个部分来介绍航图，传统的理论教学模式如图1所示。这种传统的教学方法仅限于把航图分散的知识点呈现给学生，忽略了航图在管制运行、签派放行以及飞行过程中的具体应用。并且该课程不仅要使学生理解每一个航图符号的含义，需要学生学会如何从飞行完整过程的角度理解每种航图的适用性，更重要的是使学生深刻理解航图上每一个符号、每一个数值要求背后的深层含义及其如何在实际中进行应用。比如在标准仪表进、离场图以及进近图中都会有最低扇区安全高度（MSA）的描述，授课中不仅要告诉学生这个符号表示的为扇区最低安全高度，要告诉学生最低扇区安全高度是如何计算获得的，最重要的是要让学生明白在什么情况下会应用该数值以及飞行员和管制员如何应用该数值。因此在教学的过程中要采用启发式的教学方式，引导学生去思考，教师在教学设计的过程中应首先考虑如何能让学生带着明确的目标和浓厚的兴趣来学习。美国哈佛大学法学院院长Christopher Columbus Langdell教授创立的“案例式”教学法可以较好的解决这一问题。案例教学法即通过典型事例进行教学，目的不仅局限于对该案例的分析和解决，而重在通过典型事例的分析使学生把握思路和方法等，使学生进一步理解非典型事物，进而用以解决特殊问题[3]。因此在第一次课中以案例进行引入，比如在开始授课之前先以一个航班的实际运行为例让学生了解飞机从起飞机场的停机位到目的地机场停机位的整个过程中会用到哪些航图以及每一过程中应该使用哪张航图，使学生清晰地知道学完这门课后能解决什么样的问题，激发学生的好奇心和求知欲。

在后续授课中，教师根据整个航班运行过程中使用航图的先后顺序进行实图讲解，打破以往按照航图术语、航图符号、航图格式的讲解顺序，并让学生以一个飞行员的角色去体会每一条程序的执行过程，因此可以使学生在整个学习过程中目的明确，能够带着问题去思考、去学习。同时飞行员角色的扮演要求学生利用领航学的知识，这样学生必须回忆领航课中的内容，从而做到课程之间的知识融合，案例式教学模式的实施如图2所示。经过该阶段的学习，学生具备了工程能力培养目标中第一个层次的能力即专业基础知识及应用能力。

3 实践环节项目化

工程师必须能按逻辑理解抽象知识，并且感知性地体验该知识在具象环境中的应用，从而获得深层次的认识，因此强调认知过程中的双重刺激[4]。在实践环节中要科学、准确地选择项目，使教学内容的设计围绕项目展开并成为教学内容的核心，使一个课程的教学设计既包含一个完整工作过程的所有元素，又符合学生的认知水平和知识技能系统的建构过程，符合教育教学规律和学生学习认知规律。在培养学生工程实践能力的同时，注重学生综合素质的发展，满足岗位对学生大工程能力的需求。通过对相关单位情报岗位的业务内容进行分析，结合航图课程的教学目标，构思设计了两个主要的项目：国内航线优选及讲解服务、国际航线优选及讲解服务。实践环节项目教学的实施分为项目准备、项目实施、项目评估三个阶段[5，6]，在这个过程中主体是学生，教师在这个过程中起到组织、引导、监控的作用，在此阶段最重要的是要让学生们发挥自身的能力，在团队的智慧、沟通、分享和努力下共同完成项目。项目的实施可以帮助学生掌握岗位需要的能力点，加深学生对相应知识点的深度理解。项目、能力点、知识点的对应关系如图3。

3.1 项目准备

首先教师会设计出难易程度不同的项目，编写项目任务说明书，准备完成项目所需的杰普逊（JEPPESEN）手册、中国国内航空资料汇编（NAIP）、中国民航班机航线汇编以及航行情报动态信息管理系统（CNMS），学生可根据自己的能力和兴趣选择项目及项目小组成员;之后教师介绍项目完成的大致步骤和方法;最后，教师会明确本次实践项目的意义：一是综合运用理论课中所学的航图知识以及相关前导课程的知识完成任务说明书中的要求;二是学会团队合作、交流的工作方法。

3.2 项目实施

1）首先，学生根据项目小组选择的项目确定基本的步骤和需要的参考资料，比如在完成国际航线优选任务时，应根据起飞机场和目的地机场所在的地理位置以及飞行过程中需飞越的洲和国家，确定出所需的资料是杰普逊手册中的哪一个手册;第二，查阅杰普逊手册中的飞行计划图确定大致的飞行路线，并且查阅起飞国家、飞越国家以及目的地机场所在国家对航线的使用限制和要求，确定出航路部分的飞行路线，在飞行路线的确定过程中要明确航路图的衔接顺序，要注意航路的高度层限制、时间限制以及单、双航路的问题;第三，根据起飞当天的气象报文，确定起飞机场以及着陆机场可以使用的跑道号，根据跑道号以及选择好的航路确定出适用的离场航线和进场航线以及进近航线，在该过程中以飞行员飞行的角度去思考每一个航图符号的含义及应用方法;第四，根据机场图和停机位置图为起飞机场和着陆机场选择合适的滑行路线，并且确定相应的备降机场;最后，根据自己选择的航线在航行情报动态信息管理系统中完成航线的预定义，并选择好相应的飞行前资料公告提取条件，确定是否有影响该航线使用的临时性变动，如某些航线的使用受到限制，需对选择好的航线进行调整等。在整个项目的完成过程中学生不仅会运用到教师在航图理论授课过程中讲解的知识点，并且会结合航空情报服务课程及相关前导课程的知识，从而实现理论和实践的结合及课程间的知识融合，使知识点内化为能力，培养学生的整体工程意识。

2）撰写航线制作报告，在报告中要清楚的描述航线的走向，并给出该航线如此设计的依据以及所参考的相关资料。另外需要明确写出执行该航线飞行任务时飞行员的注意事项。比如广州-洛杉矶航线的优选，因为该航线跨越太平洋，因此要求明确洋区航线的一些特殊要求，该过程可以锻炼学生撰写报告的能力，并且培养了学生综合运用知识解决实际问题的工程实践能力。

3）提供讲解服务。该过程是师生互动的过程，由学生扮演航空公司情报员，教师扮演飞行员，模拟讲解服务过程，由情报员向飞行员讲解整个航线的走向，并介绍执行该航班飞行任务时的注意事项，教师根据学生的讲解情况，设计相关问题对其进行提问，根据学生的回答情况，了解学生对知识的掌握程度。对于国内航线的讲解服务，可使用中文，而对于国际航线的讲解服务要求用英文进行，锻炼学生中英文交流的能力。

3.3 项目评估

主要从选择航线的复杂程度（10%）、资料查阅的正确性和全面性（10%）、航路衔接的正确性（20%）、航路选择的合理性（40%）、讲解服务的准确性和全面性（20%）五个方面对项目进行评价。教师对每一个项目的完成情况进行归纳总结，针对每一个项目完成过程中学生出现的问题，分析其原因并给出解决问题的建议，并且对与该项目相关的知识点进行回顾，加深学生对这一知识点的理解，实现感性认识到理性认识的飞跃。

4 教学效果评价

为了更好地落实工程能力的培养，对原有的传统笔试考核方式进行了调整，课程的考核改为形成性与终结性相结合的模式。形成性成绩由项目实施的几个阶段性检查组成，终结性考核改变原有以知识点作为主要考核点的模式，将能力点作为主要考核点，提高了试题的灵活性，并且增大了综合应用类题目的比例。新的评价模式见表1。

该教学模式和考核方式在2012年和2013年进行了实施，并与2010年和2011年的成绩进行了对比，见表2。从表2可以看出改革实施之后，虽然提高了试题的灵活性，增加了难度较大的综合应用类题目的比例，但平均成绩有了一定的提高，不及格率在逐步降低。从学生的得分情况来看，运用各种知识综合分析问题并解决问题的能力有了一定程度的提升，并且在学校课堂教学质量学生评价中，本课程的得分也得到了提高。

（下转第84页）

表1 课程评价模式

形成性成绩 终结性成绩 总评成绩

航线的复杂程度 10% 采用笔试形式，

资料查阅的正确性和全面性 10% 以能力点作为 形成性成绩

航路衔接的正确性（20%） 20% 考核点，加大 €？0%+终结

航路选择的合理性（40%） 40% 综合应用型试 性成绩€？0%

讲解服务的准确性和全面性 20% 题的比例

表2 学生成绩及教学质量对比

2010 2011 2012 2013

平均成绩 72.58 67.95 75.64 77.84

不及格率 19.26% 21.75% 16.54% 14.94%

教学质量评价 92.352 93.262 95.362 96.245

在课程结束后对此次改革的教学效果进行了问卷调查，发出调查问卷80份，回收调查问卷80份，其中有72 份（90%）赞同此次教学改革， 6 份（7.5 %）认为还应继续观察，2 份（2.5 %）认为此次改革不成功。

5 结束语

本文针对航图课程的特点，提出以工程能力为培养目标的基于项目的教学方法，在教学过程中贯彻“以项目为中心、以问题为导向”引导学生自主学习的教学模式，并给出了具体可行的操作方案。学生在项目完成的整个过程中，体会到了主动学习的乐趣，整个教学过程以学生为中心，培养和锻炼了学生分析、综合和解决问题的实践能力，同时锻炼了其团队合作能力以及沟通与表达的能力。

工程教育理念下的项目教学作为一中互动式的教学模式对教师的综合能力是很大的挑战，要求教师不但要熟练掌握本课程内容，还应当掌握相关课程知识，并且非常熟悉相关单位情报岗位的业务内容，具备提出问题、 解决问题的能力，因此要求教师要从过去的“教书匠”转变成为教育教学的实践者、研究者，这种教学模式有助于教师专业水平的提高和发展。

参考文献

[1]吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010，（3）：54-58.

[2]陈艳，魏星，李志梅.CDIO工学教学模式在数据库应用技术教学中的应用[J].教育探索，2013，（3）：136-137.

[3]郭兆正，尹作友，于鹏.典型案例教学法在单片机教学中的应用探索[J].渤海大学学报（自然科学版），2013，（3）：64-66.

[4]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.

[5]傅四保.建构主义学习理论指导下的项目教学法初探[J].中国大学教学，2011，（2）：56-58.

[6]赵文平.工作过程导向课程实施中教师的角色定位[J].职业技术教育，2013，（1）：30-33.