基于工程能力培養的航圖教學改革與實踐

陶媚+侯紅英+宋曄

[摘 要] 航圖是一門承載了大量的多樣化航空專業信息、實踐性較強的課程，針對該課程的特點，圍繞工程能力培養的目標，對航圖理論教學方法和實踐教學實施方案進行探索，提出“理論講解實例化，實踐環節項目化”的教學模式，設計了國內、國際航線制作以及講解服務等課程項目，在教學中以項目為中心，以問題為導向，引導學生自主學習，為學生積累工程實戰經驗打下基礎，貫徹“學以致用，突出能力培養”的工程教育思想精髓。

[關鍵詞] 工程能力培養;教學改革;實例講解;項目教學;航圖

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）05-0076-03

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，我國將從民航大國向民航強國邁進。在這一形勢下，我國相關民用航空單位要求工程師除了牢牢掌握既有的知識，還必須具備終生學習的能力;必須具有良好的交流能力和團隊精神;必須具備對本專業、本行業大系統的理解和掌控能力;必須具備一定的工程素養和工程實踐能力[1]。航圖是一門承載了大量多樣化航空專業信息、實踐性較強的課程，正確解讀航圖是空中交通管制員、航空情報員、簽派員必須熟練掌握的技能之一。本文以“應用型”人才培養為目標，結合中國民航大學交通運輸專業學生的特點，對航圖理論教學方法和實踐教學實施方案進行探索，結合“做中學”和“基于項目教育和學習”教學理念[2]，對該課程的教學進行改革，提出“理論講解實例化，實踐環節項目化”的教學模式，在教學中以項目為中心，以問題為導向，引導學生自主學習。

1 課程改革整體構思

航圖是交通運輸專業的一門主要專業課程，通過該課程的學習使學生理解航圖在飛行組織與實施過程中的重要作用及用途，理解各種航圖之間的銜接順序和適用范圍，掌握工作所需的相關航圖知識，具備正確解讀和運用航圖的能力。航圖教學分為理論教學和實踐教學兩方面，其中實踐環節至關重要。理論教學的實施可以使學生理解知識點，但很難把知識點內化為學生的能力點，而能力培養這一目標需通過實踐訓練來實現。實踐環節不但可以鞏固和加深學生對課程內容的理解，進一步培養學生解讀航圖的能力，并且可以通過小組實踐體會角色協作，綜合運用所學的知識和技能，構思、設計并完成一個完整項目，全面提高學生綜合運用知識分析、解決問題的能力及團隊協作等能力。

鑒于本課程實踐性強的特點，探索以培養學生工程素養為出發點的“知識講解實例化，實踐環節項目化”的教學模式，引入實圖講解和實際項目訓練的綜合教學方法。“知識講解實例化”采用啟發式、案例式、討論式的教學方法，將航圖應用能力培養作為目標，將重點和難點問題融入到航圖實圖中進行講解;“實踐環節項目化”即以項目為載體將多種知識融會貫通加以應用，倡導以教師為主導，學生進行主動式的學習，實現立體互動的教與學，同時鍛煉團隊協作和交流能力，為學生積累工程實戰經驗打下基礎，貫徹“學以致用，突出能力培養”的工程教育思想精髓。

2 知識講解實例化

傳統的航圖課教學是按教學大綱所規定的知識點以及教材所列主要內容，進行系統的、按照一定順序和結構進行的教學，即教師按照航圖術語、航圖符號和圖例、航圖格式等幾個部分來介紹航圖，傳統的理論教學模式如圖1所示。這種傳統的教學方法僅限于把航圖分散的知識點呈現給學生，忽略了航圖在管制運行、簽派放行以及飛行過程中的具體應用。并且該課程不僅要使學生理解每一個航圖符號的含義，需要學生學會如何從飛行完整過程的角度理解每種航圖的適用性，更重要的是使學生深刻理解航圖上每一個符號、每一個數值要求背后的深層含義及其如何在實際中進行應用。比如在標準儀表進、離場圖以及進近圖中都會有最低扇區安全高度（MSA）的描述，授課中不僅要告訴學生這個符號表示的為扇區最低安全高度，要告訴學生最低扇區安全高度是如何計算獲得的，最重要的是要讓學生明白在什么情況下會應用該數值以及飛行員和管制員如何應用該數值。因此在教學的過程中要采用啟發式的教學方式，引導學生去思考，教師在教學設計的過程中應首先考慮如何能讓學生帶著明確的目標和濃厚的興趣來學習。美國哈佛大學法學院院長Christopher Columbus Langdell教授創立的“案例式”教學法可以較好的解決這一問題。案例教學法即通過典型事例進行教學，目的不僅局限于對該案例的分析和解決，而重在通過典型事例的分析使學生把握思路和方法等，使學生進一步理解非典型事物，進而用以解決特殊問題[3]。因此在第一次課中以案例進行引入，比如在開始授課之前先以一個航班的實際運行為例讓學生了解飛機從起飛機場的停機位到目的地機場停機位的整個過程中會用到哪些航圖以及每一過程中應該使用哪張航圖，使學生清晰地知道學完這門課后能解決什么樣的問題，激發學生的好奇心和求知欲。

在后續授課中，教師根據整個航班運行過程中使用航圖的先后順序進行實圖講解，打破以往按照航圖術語、航圖符號、航圖格式的講解順序，并讓學生以一個飛行員的角色去體會每一條程序的執行過程，因此可以使學生在整個學習過程中目的明確，能夠帶著問題去思考、去學習。同時飛行員角色的扮演要求學生利用領航學的知識，這樣學生必須回憶領航課中的內容，從而做到課程之間的知識融合，案例式教學模式的實施如圖2所示。經過該階段的學習，學生具備了工程能力培養目標中第一個層次的能力即專業基礎知識及應用能力。

3 實踐環節項目化

工程師必須能按邏輯理解抽象知識，并且感知性地體驗該知識在具象環境中的應用，從而獲得深層次的認識，因此強調認知過程中的雙重刺激[4]。在實踐環節中要科學、準確地選擇項目，使教學內容的設計圍繞項目展開并成為教學內容的核心，使一個課程的教學設計既包含一個完整工作過程的所有元素，又符合學生的認知水平和知識技能系統的建構過程，符合教育教學規律和學生學習認知規律。在培養學生工程實踐能力的同時，注重學生綜合素質的發展，滿足崗位對學生大工程能力的需求。通過對相關單位情報崗位的業務內容進行分析，結合航圖課程的教學目標，構思設計了兩個主要的項目：國內航線優選及講解服務、國際航線優選及講解服務。實踐環節項目教學的實施分為項目準備、項目實施、項目評估三個階段[5，6]，在這個過程中主體是學生，教師在這個過程中起到組織、引導、監控的作用，在此階段最重要的是要讓學生們發揮自身的能力，在團隊的智慧、溝通、分享和努力下共同完成項目。項目的實施可以幫助學生掌握崗位需要的能力點，加深學生對相應知識點的深度理解。項目、能力點、知識點的對應關系如圖3。

3.1 項目準備

首先教師會設計出難易程度不同的項目，編寫項目任務說明書，準備完成項目所需的杰普遜（JEPPESEN）手冊、中國國內航空資料匯編（NAIP）、中國民航班機航線匯編以及航行情報動態信息管理系統（CNMS），學生可根據自己的能力和興趣選擇項目及項目小組成員;之后教師介紹項目完成的大致步驟和方法;最后，教師會明確本次實踐項目的意義：一是綜合運用理論課中所學的航圖知識以及相關前導課程的知識完成任務說明書中的要求;二是學會團隊合作、交流的工作方法。

3.2 項目實施

1）首先，學生根據項目小組選擇的項目確定基本的步驟和需要的參考資料，比如在完成國際航線優選任務時，應根據起飛機場和目的地機場所在的地理位置以及飛行過程中需飛越的洲和國家，確定出所需的資料是杰普遜手冊中的哪一個手冊;第二，查閱杰普遜手冊中的飛行計劃圖確定大致的飛行路線，并且查閱起飛國家、飛越國家以及目的地機場所在國家對航線的使用限制和要求，確定出航路部分的飛行路線，在飛行路線的確定過程中要明確航路圖的銜接順序，要注意航路的高度層限制、時間限制以及單、雙航路的問題;第三，根據起飛當天的氣象報文，確定起飛機場以及著陸機場可以使用的跑道號，根據跑道號以及選擇好的航路確定出適用的離場航線和進場航線以及進近航線，在該過程中以飛行員飛行的角度去思考每一個航圖符號的含義及應用方法;第四，根據機場圖和停機位置圖為起飛機場和著陸機場選擇合適的滑行路線，并且確定相應的備降機場;最后，根據自己選擇的航線在航行情報動態信息管理系統中完成航線的預定義，并選擇好相應的飛行前資料公告提取條件，確定是否有影響該航線使用的臨時性變動，如某些航線的使用受到限制，需對選擇好的航線進行調整等。在整個項目的完成過程中學生不僅會運用到教師在航圖理論授課過程中講解的知識點，并且會結合航空情報服務課程及相關前導課程的知識，從而實現理論和實踐的結合及課程間的知識融合，使知識點內化為能力，培養學生的整體工程意識。

2）撰寫航線制作報告，在報告中要清楚的描述航線的走向，并給出該航線如此設計的依據以及所參考的相關資料。另外需要明確寫出執行該航線飛行任務時飛行員的注意事項。比如廣州-洛杉磯航線的優選，因為該航線跨越太平洋，因此要求明確洋區航線的一些特殊要求，該過程可以鍛煉學生撰寫報告的能力，并且培養了學生綜合運用知識解決實際問題的工程實踐能力。

3）提供講解服務。該過程是師生互動的過程，由學生扮演航空公司情報員，教師扮演飛行員，模擬講解服務過程，由情報員向飛行員講解整個航線的走向，并介紹執行該航班飛行任務時的注意事項，教師根據學生的講解情況，設計相關問題對其進行提問，根據學生的回答情況，了解學生對知識的掌握程度。對于國內航線的講解服務，可使用中文，而對于國際航線的講解服務要求用英文進行，鍛煉學生中英文交流的能力。

3.3 項目評估

主要從選擇航線的復雜程度（10%）、資料查閱的正確性和全面性（10%）、航路銜接的正確性（20%）、航路選擇的合理性（40%）、講解服務的準確性和全面性（20%）五個方面對項目進行評價。教師對每一個項目的完成情況進行歸納總結，針對每一個項目完成過程中學生出現的問題，分析其原因并給出解決問題的建議，并且對與該項目相關的知識點進行回顧，加深學生對這一知識點的理解，實現感性認識到理性認識的飛躍。

4 教學效果評價

為了更好地落實工程能力的培養，對原有的傳統筆試考核方式進行了調整，課程的考核改為形成性與終結性相結合的模式。形成性成績由項目實施的幾個階段性檢查組成，終結性考核改變原有以知識點作為主要考核點的模式，將能力點作為主要考核點，提高了試題的靈活性，并且增大了綜合應用類題目的比例。新的評價模式見表1。

該教學模式和考核方式在2012年和2013年進行了實施，并與2010年和2011年的成績進行了對比，見表2。從表2可以看出改革實施之后，雖然提高了試題的靈活性，增加了難度較大的綜合應用類題目的比例，但平均成績有了一定的提高，不及格率在逐步降低。從學生的得分情況來看，運用各種知識綜合分析問題并解決問題的能力有了一定程度的提升，并且在學校課堂教學質量學生評價中，本課程的得分也得到了提高。

（下轉第84頁）

表1 課程評價模式

形成性成績 終結性成績 總評成績

航線的復雜程度 10% 采用筆試形式，

資料查閱的正確性和全面性 10% 以能力點作為 形成性成績

航路銜接的正確性（20%） 20% 考核點，加大 €？0%+終結

航路選擇的合理性（40%） 40% 綜合應用型試 性成績€？0%

講解服務的準確性和全面性 20% 題的比例

表2 學生成績及教學質量對比

2010 2011 2012 2013

平均成績 72.58 67.95 75.64 77.84

不及格率 19.26% 21.75% 16.54% 14.94%

教學質量評價 92.352 93.262 95.362 96.245

在課程結束后對此次改革的教學效果進行了問卷調查，發出調查問卷80份，回收調查問卷80份，其中有72 份（90%）贊同此次教學改革， 6 份（7.5 %）認為還應繼續觀察，2 份（2.5 %）認為此次改革不成功。

5 結束語

本文針對航圖課程的特點，提出以工程能力為培養目標的基于項目的教學方法，在教學過程中貫徹“以項目為中心、以問題為導向”引導學生自主學習的教學模式，并給出了具體可行的操作方案。學生在項目完成的整個過程中，體會到了主動學習的樂趣，整個教學過程以學生為中心，培養和鍛煉了學生分析、綜合和解決問題的實踐能力，同時鍛煉了其團隊合作能力以及溝通與表達的能力。

工程教育理念下的項目教學作為一中互動式的教學模式對教師的綜合能力是很大的挑戰，要求教師不但要熟練掌握本課程內容，還應當掌握相關課程知識，并且非常熟悉相關單位情報崗位的業務內容，具備提出問題、 解決問題的能力，因此要求教師要從過去的“教書匠”轉變成為教育教學的實踐者、研究者，這種教學模式有助于教師專業水平的提高和發展。

參考文獻

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[2]陳艷，魏星，李志梅.CDIO工學教學模式在數據庫應用技術教學中的應用[J].教育探索，2013，（3）：136-137.

[3]郭兆正，尹作友，于鵬.典型案例教學法在單片機教學中的應用探索[J].渤海大學學報（自然科學版），2013，（3）：64-66.

[4]顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009，（1）：11-23.

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[6]趙文平.工作過程導向課程實施中教師的角色定位[J].職業技術教育，2013，（1）：30-33.