基于“雙元制”理念的民航類專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方法改革研究

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院民航學(xué)院 河南·鄭州 450046）

0 引言

隨著信息科技的發(fā)展，教學(xué)方法和模式也隨之改變。從PPT、多媒體視頻到學(xué)習(xí)通、雨課堂等教學(xué)工具的使用，從線下教學(xué)到線上以及線上線下教學(xué)融合的推進(jìn)，信息技術(shù)的發(fā)展在高校教育教學(xué)改革與研究中持續(xù)發(fā)揮著重要影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，VR）是20世紀(jì)基于計(jì)算機(jī)、電子信息、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)全新的實(shí)用技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在娛樂(lè)、視頻等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。為提升人才培養(yǎng)水平，研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)教育教學(xué)改革發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 雙元制與民航類專業(yè)教學(xué)

“雙元制”是從德國(guó)發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代學(xué)徒制，在我國(guó)中等和高等職業(yè)院校職業(yè)技能人才培養(yǎng)改革中廣為應(yīng)用。德國(guó)著名教育學(xué)家胡博教授對(duì)“雙元制”做出了高度評(píng)價(jià)，他認(rèn)為“德國(guó)雙元制與其稱之為一種教育制度，不如將其視為一種注重實(shí)踐、技能，為未來(lái)工作而進(jìn)行學(xué)習(xí)的思想”。“雙元制”所謂雙元是指職業(yè)學(xué)校與企業(yè)或公共事業(yè)單位等校外實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所兩元主體，學(xué)校主要起到傳授專業(yè)知識(shí)的作用，企業(yè)則為學(xué)生提供職業(yè)技能方面的專業(yè)培訓(xùn)。“雙元制”培養(yǎng)模式為德國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了動(dòng)力與活力，成為促進(jìn)德國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“秘密武器”，是2008年經(jīng)濟(jì)危機(jī)后德國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)的堅(jiān)實(shí)平臺(tái)。簡(jiǎn)言之，“雙元制”理念是一種理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)思想，這種理念和思想在民航類專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用已久。

飛行技術(shù)、交通運(yùn)輸（民航）、機(jī)務(wù)等民航類專業(yè)在日常教學(xué)和人才培養(yǎng)過(guò)程中尤其注重實(shí)踐，這和專業(yè)的學(xué)科設(shè)置是分不開(kāi)的，雖然各個(gè)民航類專業(yè)的就業(yè)方向有所不同，但在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)上，都離不開(kāi)陸空對(duì)話、航圖、飛行程序設(shè)計(jì)、空中交通管制、飛行性能等課程，這些課程在學(xué)習(xí)上，無(wú)不需要較高的實(shí)踐素養(yǎng)。傳統(tǒng)認(rèn)為，在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和案例分析的基礎(chǔ)上，民航類專業(yè)學(xué)生通過(guò)學(xué)校的試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心或者到運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)、航空公司、地區(qū)空管局等民航運(yùn)行一線單位進(jìn)行實(shí)踐實(shí)習(xí)，是一種比較理想的教學(xué)方式。但這種模式，在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)遇見(jiàn)諸多困難：

一是企業(yè)主動(dòng)性不高，校企合作實(shí)施困難；二是學(xué)校的模擬機(jī)等試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)施數(shù)量少、性能不高、設(shè)備老化，達(dá)不到理想的教學(xué)效果；三是理論教學(xué)和企業(yè)真實(shí)實(shí)踐脫鉤，學(xué)生的在校學(xué)習(xí)內(nèi)容難以貼近企業(yè)需要；四是由于高校教師知識(shí)儲(chǔ)備偏重理論，學(xué)生實(shí)踐實(shí)習(xí)教學(xué)訴求難以滿足。因此，基于“雙元制”教學(xué)理念，利用虛擬現(xiàn)實(shí)等新信息技術(shù)推動(dòng)民航類專業(yè)教學(xué)的革新，探索民航類專業(yè)教學(xué)的新模式、新方法，具有重要的研究意義。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)讓用戶進(jìn)入一個(gè)仿真的現(xiàn)實(shí)虛擬世界中獲得相應(yīng)的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠生成逼真的視、聽(tīng)、觸一體化的多維信息虛擬環(huán)境，使用者通過(guò)使用適當(dāng)設(shè)備，可以在特定環(huán)境內(nèi)，通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式，與虛擬世界中的客體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，不僅能夠感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)，這是對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步升華，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，用民航類專業(yè)課程教學(xué)中，很有必要。一是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)踐教學(xué)資源的不足。用于民航實(shí)踐教學(xué)的飛行、管制、簽派等模擬設(shè)備，不僅造價(jià)高，而且更新?lián)Q代快，難以維護(hù)，對(duì)于大部分民航類院校而言，在學(xué)校內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)難以貼近企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境，貼近學(xué)生未來(lái)工作真實(shí)需要。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬企業(yè)真實(shí)工作狀態(tài)，能夠在一定程度上優(yōu)化和彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)踐教學(xué)能力，節(jié)省設(shè)備更新維護(hù)費(fèi)用。二是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以避免人為操作帶來(lái)的危險(xiǎn)性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用還可以拓展到航空安全等更多領(lǐng)域，如飛機(jī)機(jī)械故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障、人為危險(xiǎn)多種情形、火災(zāi)不同階段、人員糾紛、天氣、雷達(dá)系統(tǒng)故障等，滿足更多民航類專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。三是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)化師資隊(duì)伍建設(shè)。部分教師由于實(shí)踐技能的不足，導(dǎo)致無(wú)法滿足雙元制教育模式的要求，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)踐場(chǎng)景，教師可以在不影響日常教學(xué)和科研的情況下，隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)踐技能學(xué)習(xí)培訓(xùn)，以滿足學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)需求。

3 基于“雙元制”理念的民航類專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方法應(yīng)用探索

3.1 虛擬場(chǎng)景建模

采用UNITY等軟件，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬場(chǎng)景建模。一是模擬滑行、起飛、進(jìn)近、著陸等飛行狀態(tài)，讓教學(xué)知識(shí)在學(xué)生面前生動(dòng)展現(xiàn)。二是模擬雷暴、火山噴發(fā)、低空風(fēng)切變等在日常生活中不易接觸的現(xiàn)象，避免在現(xiàn)實(shí)中的危險(xiǎn)。三是搭建虛擬實(shí)踐操作場(chǎng)景，模擬雷達(dá)管制、機(jī)場(chǎng)管制、程序管制、飛行訓(xùn)練、飛行組織與實(shí)施、飛行程序設(shè)計(jì)、飛機(jī)維修等一系列在真實(shí)環(huán)境中的訓(xùn)練，提高教學(xué)效率，提升學(xué)生實(shí)踐素養(yǎng)。

3.2 虛擬教學(xué)模塊

構(gòu)建與民航類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)相關(guān)的系統(tǒng)，提升教學(xué)效率。例如構(gòu)建虛擬教務(wù)、成績(jī)考評(píng)等管理系統(tǒng)，供學(xué)生選課、評(píng)教、成績(jī)管理、實(shí)驗(yàn)安排；構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，供學(xué)生自主選擇時(shí)間完成學(xué)業(yè)內(nèi)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐；構(gòu)建虛擬師生互動(dòng)系統(tǒng)，完成教學(xué)答疑等常規(guī)教學(xué)內(nèi)容。總言之在教學(xué)管理層面，構(gòu)建虛擬教學(xué)模塊，在提高學(xué)校工作效率的同時(shí)，也為學(xué)生提供方便。

3.3 虛擬教學(xué)資料

91部、121部、135部、141部等民航規(guī)章是民航類專業(yè)教學(xué)的重要知識(shí)來(lái)源，這些規(guī)章內(nèi)容復(fù)雜、體系龐大，并且眾多資料涉及“空域”、“高度”等三維及三維以上空間概念。普通的課本、PPT等二維知識(shí)載體在進(jìn)行這些知識(shí)承載時(shí)很難將知識(shí)點(diǎn)的本質(zhì)和全貌予以展現(xiàn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)筑虛擬現(xiàn)實(shí)知識(shí)貯存空間，教師和學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)查閱和使用將變得更為精確和具體。

3.4 因材施教

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種機(jī)遇計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來(lái)的信息技術(shù)，能夠輕易做到過(guò)程的冗余備份，學(xué)生的學(xué)習(xí)和操作過(guò)程，老師可以隨時(shí)隨地反復(fù)查看，能夠根據(jù)學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)安排相應(yīng)教學(xué)任務(wù)，做到“因材施教”。

4 結(jié)語(yǔ)

任何教育方法和模式都是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，基于“雙元制”理念的民航類專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方法，就是以“雙元制”人才培養(yǎng)模式為指導(dǎo)，堅(jiān)持校企合作、理論實(shí)踐結(jié)合的育人理念，開(kāi)展民航類專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方法改革，推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民航類專業(yè)人才培養(yǎng)上的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于提升教學(xué)效率，優(yōu)化教學(xué)效果，目前在教育領(lǐng)域的研究使用雖處初期，但隨著技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，將對(duì)高等教育的教學(xué)改革與實(shí)踐產(chǎn)生持續(xù)影響。