虛擬仿真技術應用于飛行技術教育的思考與實踐

景曉旭

摘 要：飛行員學生的培養計劃中飛行技術教育占主要部分，但是由于大部分學校的教學資源有限，學生接觸飛行訓練的機會也比較少，這種情況不利于我國飛行人才的培養。虛擬仿真平臺能夠利用虛擬仿真技術為學生搭建訓練平臺，讓學生有更多的機會接觸飛行訓練，掌握更多的實踐技巧。本文闡述了飛行技術教育虛擬仿真平臺的設計、建設保障措施以及質量評價體系，并提出了提高虛擬仿真平臺教學效果的思路。

關鍵詞：虛擬仿真技術；飛行技術；教育

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.188

飛行專業的學生除了普通的大學課程之外，還需要進行大量飛行訓練才能完成學業，但是許多學院并沒有充足的飛行訓練條件，導致部分學生的飛行技術得不到磨練，甚至影響其畢業。為了讓飛行專業的學生得到充足的訓練，保證教學質量，虛擬仿真平臺的應用十分有必要。飛行技術專業的虛擬仿真平臺集成了飛行專業所需的各項實踐訓練，實踐應用性很強。虛擬仿真平臺將教學與科研系統結合，讓學生能夠切實體會到航空飛行的實踐感受，通過參與各項訓練培養學生的創新意識、強化專業素養，提高自身素質。理論與實踐結合引導創新才能更好地培養學生地綜合實踐能力。采用虛擬仿真平臺能夠讓學生更多地接觸實踐訓練，在訓練過程中不斷發現自己的不足，不斷解決問題，讓自己的專業知識更加牢固。

1 飛行技術教育虛擬仿真平臺的內容設計

1.1 民航飛行仿真模擬訓練

民航飛行技術訓練是飛行技術專業培養計劃中不可缺少的環節，民航飛行也是進入相關企業必須的技術條件。模擬飛行訓練相較于真實訓練而言更加安全、高效、靈活，且投入成本較小，因此逐漸進入各飛行院校，成為院校訓練的重要形式。通過模擬飛行訓練能夠提高學生的學習興趣，縮短學生的訓練周期，大幅度提高學生的飛行技術，培養其應對突發問題、確保飛行安全的能力。此外，模擬飛行訓練系統還可以對學生的飛行效果做出正確評估，幫助學生認識到自己的優點和缺點。一些在實際訓練過程中難以完成的項目也能夠在模擬訓練中進行。由此可見飛行仿真模擬訓練在教學過程的地位十分重要。

1.2 航空電子仿真實驗

航空電子仿真實驗是針對儀器與設備的訓練，主要包括儀器設計與應用實驗、航空機載設備仿真實驗、飛行控制系統實驗三個部分。該實驗的主要目的是進行儀器開發與實踐，可針對飛機慣導、航姿及飛控系統的特性及原理做定量分析實驗，也可以進行單一運動傳感器仿真實驗及多傳感器融合仿真實驗。

1.3 空氣動力學數值模擬及仿真實驗

該項實驗屬于實踐課程，涉及的學科知識包括飛行力學、空氣動力學與飛行原理。實驗過程中，將實驗實踐與數值模擬相結合，讓學生更全面直觀的對飛行器的特性進行了解，同時也可進行一些創新方面的研究。將虛擬仿真技術引進該項實驗實踐活動中，有效解決了實驗室設備與資源不足的問題，讓學生在實驗過程中加深對理論的理解與掌握程度，提高教學效率與效果，同時能讓學生提高創新意識與創新能力，鍛煉學生的思考與動手能力。

1.4 飛行模擬仿真桌面訓練

該訓練包含理論學習與模擬訓練兩項內容，一般使用塞斯納機型培訓軟件及定制飛行操縱硬件開展。塞斯納機型仿真訓練軟件是飛行專業常用的訓練軟件，針對的是塞斯納172R型飛機，可以用于飛行技術的系統性理論學習以及飛行程序的模擬實踐教學。在訓練過程中主要是通過三位模擬飛機的動畫展示為主，加以虛擬的互動操作，并配上動態原理講解以及實踐操作指導手冊，通過多項內容的配合讓學生們對飛機飛行的各項知識進行了解。

1.5 航空氣象觀測實踐

氣象觀測也是飛行技術專業的重要課程，其理論性與實踐性都很強。在飛行過程中，學生應當時刻注意氣象條件，以防發生危險，因此對氣象變化的觀察與預測都十分重要。航空氣象觀測實踐訓練要求學生結合自動氣象站的信息進行氣象要素以及能見度預測，例如風向、氣壓風速等。通過模擬實踐讓學生提高氣象觀測能力，逐步掌握理論知識。

2 飛行技術教育虛擬仿真平臺的建設保障措施以及質量評價體系

虛擬仿真實驗平臺建立之后，維持其正常運行也十分重要，如果平臺出現差錯將影響到學生的學習成果以及實踐精準度。因此，與平臺配套的實驗室管理、設備管理、人員管理、教學質量監控、經費保障等管理體系必須同步配置并保證運行。

2.1 建立健全各項規章制度，實現開放式實驗教學

開放式實驗教學要求實驗室對教學內容、設備等資源進行統籌安排，為學生提供自由的實驗條件，提高學生實驗教學效果。無論是選修課還是必修課都應享受平等的實驗室資源，讓感興趣的學生真正學到知識。同時，做到課堂與課外活動相結合，將課堂教學延伸至課外，讓感興趣且有能力研究的學生通過課外科研活動或者第二學堂的形式急需學習。通過課堂引導與課外實踐為學生開拓視野，增長知識，提高學生的思考能力與創新能力。實驗室要應實行工作日全天開放與節假日預約的制度，方便學生及時進行實驗。同時制定完善的管理與值班制度，做好實驗室的各項管理工作，配備實驗指導人員，方便學生進行拓展學習。將實驗室管理與指導和工作人員的考核掛鉤，并進行嚴格的監督與審查，督促工作人員盡心為學生服務。

2.2 全面的質量管理體系

2.2.1 人員管理體系

建立完備的人員配置與管理制度，對實驗教學運行中的各個環節做出明確規定，明確各個環節的負責人，定期舉行教師培訓與技術人員能力提升活動。將教學、指導、科研等工作納入實驗室人員的考核體系當中，完善工作人員考核體制，定期收集學生的意見，保證實驗室教學人員的素質與教學質量。

2.2.2 資源保障體系

保證實驗室師資、資金、材料的供應。充足的資源是實驗室建設并發揮教學功能的重要保障，學校應當對此提起足夠重視。首先為實驗室工作人員制定合適的晉升與評級制度，激勵工作人員為實驗室運行付出更多努力。其次，通過優渥的條件吸引更多的優秀人才進入實驗室工作，提升實驗室工作人員的專業水平與工作能力。最后為教師們提供提升自我能力的機會與平臺，督促教師認真進行課程實踐與改革工作，從而建立一支、強大、穩定、有進取心與工作熱情的實驗教學隊伍。

2.2.3 嚴格的教學保障體系

實驗訓練的效果保障主要包括三個系統：教學質量管理系統、信息系統以及監督系統，這三個系統負責對學生實驗過程的監督、實驗結果的評價以及意見提醒，此外還有對各個實驗指導教師的評價。具體內容包括定期召開學生座談會，收集學生對實驗過程、指導教師的意見；定期對教師進行考核與評定；定期組織教師共同討論實驗教學內容以及改革方式；指定專人保管大型儀器設備，保證實驗過程順利進行；定期組織對實驗室環境以及儀器設備的監測，保證實驗的安全

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性與準確性。

2.3 實驗室建設與學科建設協調發展

在實驗室建設規劃方面，要有“教學必需、基礎優先、全局協調、聯合共享、量化目標、重點建設”的規劃思路，在實驗室具體建設方面，更要有“學科——設備——隊伍——目標——管理”各環節緊密相扣的系統性建設思路。堅持交通運輸工程為主體，積極開展飛行技術與航空安全、交通運輸規劃與管理、交通信息工程及控制等研究方向的科研工作。同時，積極進行航空技術、科學、工程等方面的研究，根據實驗室人才結構水平與設備資源情況有針對性的進行實用性研究，例如民航飛機導航、制動與控制、智能控制等內容。

3 提高飛行技術教育虛擬仿真平臺效果的策略

（1）將專業發展與特色教育相結合，打造特色突出的實驗室，培養自己的優勢項目與專長研究方向。同時，針對特色研究方向有目的的提高實驗室資源投入，吸納更多的研究與教學人才，打造精英研究團隊，致力于特色方向的研究與突破。在此基礎上，努力開發高新技術設備用于更高層次的研究，并通過運作與推廣實現實驗室影響的擴大與盈利。

（2）抓住飛行技術專業如今的發展機會培養卓越的工程師，提高實驗室的教學系統的完備性與先進性。虛擬仿真實驗平臺涵蓋了學生的實踐訓練系統以及科研系統，以飛行技術訓練為核心，兼顧航空飛行過程中的各方面教學訓練，但是平臺仍然存在一些不足之處，因此實驗室平臺的全面性建設也十分重要。積極引進資金，改善實驗室的科研條件與工作條件，力求跟上國家一流教學平臺的步伐，為學生和教師提供更優秀的學習工作環境。

（3）制定合理的人才培養政策，吸納更多的高精尖人才入校工作。綜合學校工作人員的具體情況，建立多個科研團隊，為人才提供優良的科研環境，幫助教師提升自己的專業素質。同時利用學校實驗室的資源設立聯合科研項目，集中資源進行國際先進水平的研究，在過程中培養高素質人才。

（4）強化實驗室工作團隊的專業素質，鼓勵實驗室與其他高校合作交流。通過政策激勵團隊積極進行教學研究與科技研究，增強實驗室各模塊隊伍之間的合作，積極與校外企業聯系，進行產學研一體化合作，共同完成先進技術突破研究，努力推進學科的發展。

參考文獻：

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