把握技術發展 實現理論實踐一體化教學

孫淑光

摘要：針對部分課程尤其是工程應用型課程所普遍存在的教學內容陳舊、缺乏系統性的問題，以導航系統課群的一體化設計為例，分析課程整合優化的前提，給出課程體系整合優化的方法，詳細介紹了理論與實踐一體化教學實施體系的組成環節及其遞進關系，通過多環節、一體化體系保障課程改革的順利實施，為工程應用型專業課程的改革提供了很好的思路。

關鍵詞：課程體系優化；工程應用型；一體化教學體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）48-0099-02

2011年9月24日的《揚子晚報》上，大標題赫然寫著：“中國大學教材被指滯后，德企最頭疼培訓中國學生”。文章指出，在教育部全國高等學校教學研究中心和江蘇省教育廳主辦的第三屆中德教育論壇上，各方人士提出中國的應用型專業大學生培養存在教學內容滯后、學生企業實踐缺乏、專業課時少等問題。這些問題反映了中國工程應用型專業人才培養中的普遍問題。

隨著技術的發展，工程應用型專業的專業特色課程應如何發展才能跟蹤最新技術的進展，符合行業需求呢？在課程的教學實施過程中如何兼顧學生理論知識與實踐能力的培養呢？如何引導學生積極創新，提升自身的發展空間呢？這些是行業院校及工程應用型人才培養院校所普遍關心的并亟待解決的問題。這其中，培養方案的制訂是改革的基石，相關課程的改革是改革成敗的關鍵，因為它直接影響到人才培養的效果和質量。我校從2009年開始進行航空電子信息工程專業的改革，導航類課程群經過幾年的努力，逐步形成了圍繞課程架構體系、教學實施體系以及教師培養體系的立體化教學改革思路，希望在這里能起到拋磚引玉的效果，為眾多行業類、工程應用類專業課程的教學提供一些有益的幫助。

一、明確目標，精準定位

導航類課程是航空電子信息工程專業的主要課程，主要包括：陀螺儀表與慣性導航系統、大氣數據系統、無線電導航系統、衛星導航系統等多門課程。長期以來，這些課程各自為戰，各有自己的一套教學方法和教學內容，課程教學中出現部分課程內容重復而部分應該緊密相連的內容又相互割裂的問題。針對這些問題，課程組首先進行了大量的調研，明確了課程目標，確定了課程在專業學習中的地位。

1.行業需求決定課程目標。隨著航空電子技術的發展，對飛機導航的需求從傳統的對機載導航設備的需求轉換為對機載綜合導航性能的需求[1]，這就使得這幾種導航系統之間的關聯日益緊密，已經到了密不可分的地步。因此，課程教學應該打破傳統的幾門課程各自為政的局面，對課程內容進行重組、優化，加強理論與實踐一體化教學，實現真正意義上的課程改革。

2.課程目標驅動課程改革。從獨立的設備到系統化的性能需求，行業發展決定了課程內容及教學體系必須發生變化。傳統的課程設置缺乏系統性，每門課只局限于自己的教學內容，缺乏系統性概念，學生即使學完所有的導航課程也無法形成對整個飛機導航的全面認識，對整個導航性能的認識則更無從談起了。課程體系的優化設計將從根本上解決這個問題，實現系統設計思想指導學生課程學習的目標。

3.課程改革實現體系優化。課程體系改革要完成上述目標，改革前期課程的不足，必須從三個方面入手：一是形成完善優化的課程架構體系，對課程內容進行全新的優化重組；二是從課程的實施環節入手，一方面強化理論教學，另一方面又需要加強實驗環節、實踐能力的培養；三是加強教師的培養，教師是授課的主體，有了掌握最先進技術的教師，才會培養掌握先進技術的學生。

課程組成員經過長期的調研、研討、實驗，最終形成了系統、完善、行之有效的課程架構體系、課程一體化實施體系和教師主動、被動培養體系。

二、課程架構體系的整合與優化

飛機導航系統從最開始的目視導航、簡單的儀表導航到后來的區域導航、基于性能的導航，導航手段與實現原理發生了兩次本質性的變化。通過這門課程的學習，航空電子信息工程專業的學生不僅應該知道導航手段方法的變化，更應該知道在現有導航手段下對系統維修、放行的特殊需求，這不僅需要對各個導航系統的掌握，更重要的是需要掌握所有這些導航手段以不同形式并存時，性能特點是如何的，是否滿足飛的放行要求。

由于陀螺儀表與慣性導航系統、大氣數據系統、無線電導航系統、衛星導航系統這幾門課程的專業基礎是不同的，所以傳統上各個院校通常是分別講授這幾門課程的，這在傳統導航、區域導航的階段是沒有太多問題的，但到了基于性能的導航階段，各系統之間的緊密關系發生了很大的變化，再堅持傳統課程體系將無法實現基于性能的導航要求[2]。因此，課程組嘗試打破各種導航系統之間的界限，對課程內容進行重組，調整課程體系。

新的課程體系以飛機導航發展演變為主線，以導航系統維修為主導，分為傳統導航方法、區域導航方法以及基于性能的導航三個部分。傳統導航方法包括各種不同的實現方法：陀螺儀表、大氣儀表、無線電導航系統，主要介紹各種導航方法的原理。區域導航主要介紹區域導航的方法及原理，包括DME/DME、DME/VOR、INS、GPS。基于性能的導航主要側重導航性能的要求以及實現性能要求的方式方法。

課程群經過整合優化之后，刪除了大量以前每門課程都會介紹的各種導航方法的簡介、特點分析等重復內容，課程內容更新明顯，但由于刪除了大量的重復內容，并配合合適的教學手段，課程課時不僅沒有增加，反而有所縮減，為課程實驗、實踐增加了課時。

在新的課程體系下，每一部分內容都圍繞航空電子信息工程專業學生所需的知識架構展開介紹，包括系統的基本原理、與其他部分之間的關系、基本的故障診斷及維修方法等。將傳統的多門課程整合優化為一門課程，更便于課程內容的調整及課程的教學開展，實現課程內容的系統化和整體化。

三、理論與實踐一體化教學實施體系

麻省理工學院終身榮譽校長Charles M. Vest教授在《Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach》的前言中強調：“學生是由激情、好奇心、參與和夢想而驅動的。盡管我們不能準確知道應該教給他們什么，但我們能夠把注意力集中在他們學習的環境和背景，他們的動力、想法和靈感，為他們提供充分展示自己的空間[3]”。教學實施過程是課程體系的執行過程，該過程的完好性與完善性是課程改革的關鍵。導航系統的教學實施體系堅持教學過程對學生進行興趣引導，啟發探究式教學，將理論教學與實踐教學相結合，實現一體化教學。教學理念遵循CDIO的構思、設計、實施、運行的概念，設計基于理論教學的教學實驗、實踐體系，確保教學過程能夠很好地貫徹課程體系的設計思想。

理論教學采用需求導向、興趣引導的方法，首先發動學生進行航空企業導航系統調研、資料查閱，并播放與導航系統相關的航空事故視頻資料。通過這些方式方法，引導學生進行飛機導航系統的需求分析，包括功能與性能兩個方面，由此展開不同的導航系統所能提供的功能與性能。在此基礎之上，進行不同導航系統功能原理的講解及性能分析。

1.驗證性課程實驗。對于課程中的基礎原理內容和難以理解的內容，通過驗證性實驗加強學生對內容的理解及掌握能力。這部分實驗包括學生在實驗室親自動手的實驗以及教師的課堂演示實驗。另外，通過計算機輔助教學手段進行直觀內容的實驗教學。

2.探索性設計實驗。通過對不同導航手段的學習，引導學生進行簡單的設計性實驗，以進一步加強學生對理論教學內容的理解。對某一類導航實現方法進行設計性實驗，通過小組成員配合，實現對不同導航功能的設計實現。

3.創新性項目實現。無論是理論教學、基礎實驗，還是探索性設計實驗，實際上都是為了實現學生對所傳授內容的掌握，但要真正實現對內容的靈活應用，僅有上述理論教學和實驗環節是不夠的，必須通過相應的實踐來體會，因此，在課程實施過程的最后增加了一個項目設計環節。通過教師提供多個題目，學生自由分組選擇題目的辦法實施這些項目。在整個過程中，學生遵循CDIO原則，根據需求任意設計方案，分析驗證方案的可行性，并配合實現整個項目的完成。項目完成后，學生需要提交項目需求分析報告、方案設計報告、方案實施及測試報告、用戶報告共四個報告，并進行項目答辯。通過整個項目實現過程來提高學生的設計創新能力及工程實踐能力。

四、結語

通過目標分析定位、對課程體系進行優化、并利用理論與實踐一體化的教學實施手段保證授課的執行、加強師資培訓等方法，導航系統課程的教學效果取得了明顯的效果，并將在執行過程中不斷對其中的細節進行修改，從而取得更加優化的效果，為行業院校、工程應用型專業等的類似課程的改革提供很好的依據。

參考文獻：

[1]中國民用航空局.中國民航PBN實施路線圖[Z].2009.

[2]ICAO，Performance based navigation manual[M].2007.

[3][美]Edward F Crawley，Johan Malmqvist，etc，Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach[M].顧佩華，沈民奮，陸小華，譯.北京：高等教育出版社，2009.