人工智能+空中交通管理課程建設與實踐方法分析

［DOI］10.3969/j. issn.1672-0407.2024.23.062

［摘 要］近年來，隨著我國人工智能技術的不斷發展，空中交通管理領域逐漸朝著數字化和智能化的方向不斷進步，對高級復合型人才的需求也在不斷增加，因此業內高校紛紛結合時代的發展方向，將人工智能與空中交通管理進行了有機協調，逐步推進現有的課程教育體系完善，使學生能夠接觸到豐富的知識內容，促進學生專業能力提升。本文圍繞人工智能+空中交通管理課程建設與實踐展開分析，希望有助于空中交通管理綜合型人才的培養。

［關鍵詞］人工智能；空中交通管理；課程建設；實踐方法

［中圖分類號］G64 文獻標志碼：A

在將人工智能與空中交通管理結合進行課程建設的過程中，業內高校面向新時代智慧民航的發展需求，結合智慧空管育人需求，不斷完善和改進現有的課程體系培養方案，幫助學生掌握更為豐富的知識，全方位提高學生的職業發展能力，突出現代化的育人思路。

1 “人工智能+空中交通管理”課程建設的目標

1.1 融入行業最新知識

在構建“人工智能+空中交通管理”課程時，將產業最新知識融入其中是非常關鍵的一個目標。伴隨著科技的迅猛進步，以新一代信息技術融合應用為主要特征的智慧民航建設正全方位重塑民航業的形態、模式和格局，且已成為全球航空業新一輪發展的主導趨勢。人工智能技術在民航領域的運用變得越來越普遍，范圍覆蓋智慧出行、智慧空管、智慧機場、智慧監管四大方面。其中，智慧空管主要圍繞我國的“四強空管”建設，旨在構建安全穩、效率高、智慧強、協同好的新一代空中交通管理系統，實現廣域覆蓋感知、深度網絡互聯、數據融合賦能、智能協同響應和智慧高效運行，提升空中交通全局化、精細化、智慧化運行能力和服務水平。因此，面向新時代的智慧發展需求，空管專業建設應與時俱進，適時把行業前沿新知識、新技術和新趨勢融入教學內容中，讓學生接觸前沿科技成果和掌握行業發展最新動向。要達到這一目的，必須多措并舉。比如，加強同空管運行管理單位、高科技企業、科研院所等的協作，構建更加密切的產學研協作關系，協同促進課程內容的不斷更新、優化。通過約請空管行業專家參加課程設計，舉辦講座，召開研討會，把行業一線實踐經驗及最新研究成果帶入課堂，充實教學內容。之后，充分利用互聯網及信息技術手段，搭建在線學習平臺，不斷更新行業資訊及最新技術動態等，為學生提供豐富的學習資源。同時，也可采用虛擬現實和增強現實等先進技術，結合管制模擬機訓練，進一步優化實際運行場景的模擬，使學生能夠在虛擬環境下實踐操作以增強學習效果。另外，還應該重視對學生創新能力及跨學科思維的培養。通過引進創新實踐項目，實施學科交叉融合課程，激發學生對未知領域的大膽探索，培養學生獨立思考與解決問題的能力；強化對學生國際視野的培養，并通過與世界知名大學、企業等進行交流與合作，引入世界先進課程資源、教育理念等，從而培養出有國際競爭力的高素質人才。

在“人工智能+空中交通管理”課程建設中，融入業界最新知識，是提高教育質量和創新人才培養的一個重要環節，學校要跟上科學技術發展的腳步，不斷地更新與改進課程內容，為學生提供前沿而又實用的知識與技能。

1.2 發展學生的專業技能

“人工智能+空中交通管理”課程建設的另一核心目的就是對學生的專業技能進行訓練。當今社會，擁有堅實的專業技能是學生將來在職場競爭中占據突出優勢的重要保證。所以，課程建設必須從多方面入手加強學生專業技能系統訓練與實戰演練。例如，建設完善課程體系，保證課程內容覆蓋飛行模擬實踐、陸空通話、雷達管制、程序管制、飛行裝載與配平、簽派業務、雷達與機載設備等專業基礎課程。同時，通過對理論教學與實踐教學環節的精心設計，學生可以充分掌握基礎理論知識與專業技能，從而為此外的發展打下堅實的基礎。此外，還要強化實踐教學環節設計與落實，通過校企合作和實訓基地建設，為學生提供更多的實踐機會與實戰場景，比如按照以上項目進行模擬實訓，使學生能夠將所學知識應用于真實情境中，掌握如何解決空中交通管理的現實問題，促進學生實踐能力與職業素養的發展。

課程建設還應該重視對學生團隊協作與溝通能力的培養，在課程設計時可導入小組項目、團隊競賽等環節。同時，也可邀請行業專家、企業導師等給予指導與評論，以幫助學員深入理解行業需求與職業規范、提高職業素養與綜合能力。在課程建設中還應建立健全評價體系及反饋機制，通過經常性教學評估、學生反饋及行業調研，掌握課程教學效果及行業需求變化情況，不斷改進與優化課程內容與教學方法。同時，對學生進行個性化學習指導及職業規劃建議，以幫助其更好地規劃自己今后的發展方向，實現個人價值。

通過“人工智能+空中交通管理”的課程設計來培訓學生的專業技術是一個既長期又充滿挑戰的過程。學校要對教育模式與教學方法進行不斷的探索與創新，為學生提供更高質量的教育，以期培養出兼具專業技能與職業素養的高素質人才。

2 “人工智能+空中交通管理”課程構建的方法

2.1 改善基礎教學設施

在推動“人工智能+空中交通管理”課程建設過程中，健全基礎教學設施必不可少。它既是促進教學質量提高的重點，也是為學生打造高質量學習環境所必需的保障。為了實現這一目標，必須從多方面著手，以確保教學設備的完善性和先進性。

鑒于人工智能和空中交通管理領域所具有的特殊性質，需要學校配備一系列的專業教學設施，包括但不限于高性能計算機、數據處理和分析軟件及交通仿真系統，這樣既能滿足學生理論學習的需要，更能支持學生對實踐的深入探討和學習。同時，也要注重設施的不斷更新和提升，以保證設施跟上行業發展潮流。要重視創設教學環境，舒適、寧靜、創新氛圍濃厚的教學環境能調動學生學習的積極性和創造力。另外，還可建立專門的實驗室或實踐基地等，為學生提供更多的實踐機會，使其在親身經歷中加深對人工智能和交通領域的認識。改善基礎教學設施需注重教學資源的集成和優化，通過和圖書館、網絡中心的協作，可建立一個豐富的教學資源庫，為學生們提供各種學習資源。與此同時，還應重視教學資源的共享和開放，鼓勵教師和學生交流合作，共同促進“人工智能+空中交通管理”課程的進一步建設［1］。

改善基礎教學設施在“人工智能+空中交通管理”課程建設中至關重要。學校要從設備配備、環境營造和資源整合等方面著手，保證教學設施完善和先進，為人工智能和空中交通管理領域綜合型專業人才的培養提供強有力的保障。

2.2 緊密開展校企合作

在“人工智能+空中交通管理”課程建設過程中，與空管運行管理單位、高科技企業、科研院所等構建緊密的多方合作關系，是促進課程開展的重要環節。多方合作既有利于前沿技術進入課堂，又可以給學生提供更好實踐的機會，推動產學研的深度融合。

首先，學校要與空管運行管理單位、高科技企業、科研院所等密切協作，及時把握行業最新動態及技術發展趨勢，比如交通信息工程及自控原理、運籌學、領航學、飛行性能學、飛行程序設計等內容，在多方合作中，可獲得第一手行業信息，為課程內容更新、優化等方面提供強有力的支撐。

其次，多方能夠給學生帶來有價值的實踐機會，上述機構具有項目資源豐富、實際應用場景多等特點，能夠給學生提供更加逼真的實踐環境。學生通過參加實際工程應用項目，能夠把課堂上所學的理論知識用于解決實際問題，促進自身實踐能力及綜合素質的提高［2］。

最后，多方合作也能進一步推動產學研的深度融合，聯合開展科學研究、技術研發，實現資源共享與優勢互補，該合作模式有利于促進科研成果轉化與應用、科技創新與產業發展。

緊密開展多方合作在“人工智能+空中交通管理”課程建設中至關重要。通過合作和交流，可把前沿技術帶入課堂，給學生提供更好的實踐機會，推進產學研深度融合，協同推進人工智能和空中交通管理領域的發展。

2.3 進行案例研究

在“人工智能+空中交通管理”課程建設過程中，案例分析活動的實施是一種重要的教學方法，通過對實際案例的剖析，學生能更加直觀地認識人工智能在空中交通管理領域中的應用情景與成效，促進自身對理論知識的掌握與應用。

教師可以從空中交通管理行業的運行一線、高科技企業、科研院所、重大工程或熱點事件中挑選出具有代表性的案例，這些案例應涵蓋人工智能在空中交通管理領域的多個應用方向，如飛行模擬實踐、飛行計劃裝載與配平、雷達管制、航空情報服務等。通過深入分析人工智能技術在其中的實際應用需求與應用場景，使學生能夠充分理解人工智能在空中交通管理領域中的具體推進進度和深入程度，并結合典型案例分析，引導學生主動參與討論思考。可采用小組討論、場景復現和情景模擬相結合的形式，使學生在交流中深化對實例的認識。同時，教師也可邀請空管行業專家或者相關高新技術企業的技術骨干到校做案例分享與解讀，給學生更多專業指導與意見［3］。在進行案例分析活動時，要重視對案例分析報告進行編寫與歸納，教師可以引導學生深入剖析所選擇的案例，并鼓勵其提出一些看法與建議，通過讓學生撰寫案例分析報告來鍛煉其邏輯思維與文字表達能力。同時，教師也可針對學生反映的情況給予評論與引導，以幫助學生找出不足之處。在進行案例分析活動時，還要注意對案例進行更新和更換，伴隨著人工智能與空中交通管理領域的技術進步，各種新案例層出不窮。要及時關注行業動態、技術發展等情況，對舊案進行更新改造、更換，保證案例分析活動的及時性和針對性。

案例分析活動的實施是“人工智能+空中交通管理”課程建設的一種重要方法。通過精選代表性案例，引導學生主動參與討論思考，重視案例分析報告寫作總結，注意案例的更新更換，能夠有效地促進學生對于人工智能在空中交通管理領域中運用的認識與把握。

2.4 建設虛擬實訓環境

在“人工智能+空中交通管理”課程的建設過程中，虛擬實訓環境的搭建是促進學生實踐能力與技能水平提高的關鍵環節。在虛擬實訓環境中，學生能夠模擬真實場景進行空中交通管理操作及人工智能應用等操作，在安全可控環境下開展實踐學習與技能訓練［4］。

首先，為了建立一個虛擬的實訓環境，需要利用尖端的虛擬仿真技術，可借助計算機圖形學和虛擬現實技術來構造高逼真空中交通管理場景與模擬系統。這些系統能夠模擬出航空管制、空域管理、流量管理、情報服務、氣象服務等典型業務流程，為學生提供近似逼真的實踐環境。

其次，虛擬實訓環境要覆蓋各種空中交通管理場景與應用場景，要模擬出機場場面、終端區/進近、區域、繁忙扇區、高密度航路、大范圍空域網絡等典型環境，為空中交通態勢監控、空域資源智能調度，以及容需適配與動態平衡等各種應用場景提供模擬訓練。這將有助于學生充分理解人工智能在空中交通管理領域中的多樣化應用，以及增強其對各種情景的應對能力。另外，虛擬實訓環境還應該具有實時反饋與評價的功能，該系統能夠對學生操作過程及結果進行實時記錄，給出詳細反饋及評估報告，從而使學生能夠及時認識到自身存在的缺陷與進步，并有的放矢地加以完善與提高。

最后，虛擬實訓環境的建設也需注意和實體教學相結合，虛擬實訓環境能夠對實體教學起到強有力的補充作用，有利于學生對理論知識的深入理解與掌握。同時還能把虛擬實訓和實體實驗，實習結合起來，構成一個整體教學體系，促進學生實踐能力及綜合素質的提高。通過虛擬實訓環境的建設，能夠給學生帶來更豐富、更有效的實踐和學習體驗，有利于學生更好地掌握人工智能應用于空中交通管理領域中的技巧，從而為今后的職業發展打下堅實的基礎。

2.5 跨學科的知識整合

在“人工智能+空中交通管理”課程建設過程中，跨學科知識的融合是關鍵工作。人工智能和空中交通管理領域涵蓋了多門學科的知識，其中包括計算機科學、數學、運籌學和交通運輸工程等，因此跨學科知識整合既可以開闊學生知識視野，又可以促進其解決實際問題。

例如，教師要對所涉學科進行系統梳理與辨析，厘清其相互聯系與銜接點，以此為基礎建構跨學科知識體系框架，以實現不同學科知識的有機整合。通過這種方式，可以使學生在學習期間對人工智能及空中交通管理領域形成一個整體的了解，從而避免知識的碎片化及孤立化。跨學科知識整合需重視教學方法創新，可通過項目式學習和案例分析的教學方法使學生在實際教學中能夠將多學科知識結合起來。例如，可以創建一個關于機場群終端區空域資源智能協同優化的綜合項目，該項目要求學生結合計算機編程、數據挖掘、流量管理、運籌規劃、智能算法等多方面的知識，來完成系統的設計和實現。這類項目既鍛煉了學生的實踐能力，又深化了學生對跨學科知識運用的認識。另外，還要加強和其他學科教師之間的協作和溝通，如通過舉辦跨交通運輸規劃與管理、計算機科學、軟件工程、飛行技術等學科的教學研討會和聯合授課，實現教學資源共享和教學經驗交流，共同促進學科間知識整合過程。這一合作模式既可以促進教學質量的提高，又可以推動學科間交叉融合和創新發展。跨學科知識整合還要重視學生的個性化需求與學習特點，不同學生對于學習科目可能會有不一樣的興趣與專長，所以在進行教學時，需尊重學生之間的個性差異，并提供多樣化學習路徑與選擇。通過因材施教，因需施教，能較好地適應學生學習需要，發展其綜合素質與創新能力。

3 結語

近年來，人工智能對空中交通管理領域的作用日益突出，并且行業內對人才的培養要求也發生了一定的變化，因此相關學校要具備現代化的教育思維，將人工智能技術與空中交通管理課程建設體系相結合，使學生能夠接觸到豐富的知識內容，明確自身的發展目標，完善課程教育模式。

參考文獻

［1］張翊華. “課堂革命”視角下高職城市軌道交通運營管理專業課程教學改革創新研究［J］. 新課程研究，2024（3）：29-31.

［2］黃尊地，常寧，李志偉，等. 講好“中國鐵路故事” 弘揚高鐵“工匠精神”——軌道交通車輛工程課程思政教學的探索與實踐［J］. 高教學刊，2024，10（3）：21-24.

［3］周沙溆，謝文海. 強化工程實踐能力的“城市道路與交通規劃”課程教學改革探索［J］. 科教導刊，2024（1）：106-109.

［4］唐佳，曹月娥，張暉. OBE理念下人文地理與城鄉規劃專業學科交叉型課程教學模式探索——以交通地理與規劃課程為例［J］. 高教學刊，2023，9（36）：103-107.

［項目名稱］南京航空航天大學2023年本科教育教學改革研究項目“智慧民航背景下學科交叉融合的空管專業人才培養模式研究與實踐”（項目編號：2023JG0728Y）。

［作者簡介］田 文，女，山東青島人，南京航空航天大學，副教授，博士，研究方向：空中交通管理。

張 穎，女，江蘇靖江人，南京航空航天大學，講師，博士，研究方向：空中交通流量管理。

張軼寧，女，黑龍江佳木斯人，南京航空航天大學，研究生在讀，研究方向：交通運輸規劃與管理。