齊雁楠++戴福青++陶媚
[摘要]“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”是國家提高高等教育質(zhì)量的重要舉措,旨在提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì),空域規(guī)劃與空域規(guī)劃課程設(shè)計(jì)是交通運(yùn)輸專業(yè)重要的專業(yè)課,以模塊課的形式開設(shè),具有極強(qiáng)的行業(yè)特色與實(shí)踐性,屬于設(shè)計(jì)類課程。近年來,空域規(guī)劃課程組在現(xiàn)空域規(guī)劃模塊課程的基礎(chǔ)上,以卓越工程師理念為指導(dǎo),對(duì)課程教學(xué)體系進(jìn)行了改革與實(shí)踐,采用專題化教學(xué)思想,從教學(xué)模式、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)方法等方面對(duì)課程進(jìn)行了優(yōu)化,以“空域規(guī)劃思想”為主線培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力,經(jīng)實(shí)踐表明,改革后的課程激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)新能力以及協(xié)作能力一定程度上均有所提高。
[關(guān)鍵詞]卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃;空域規(guī)劃;模塊課;專題化教學(xué)
[中圖分類號(hào)]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]10054634(2016)030096050引言
中國民航大學(xué)交通運(yùn)輸專業(yè)入選國家第二批卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃,在制定符合卓越工程師培養(yǎng)要求并能夠體現(xiàn)專業(yè)特色培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上,空域規(guī)劃課程組針對(duì)空域規(guī)劃模塊課程特點(diǎn),結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求對(duì)課程體系進(jìn)行了綜合改革,主要目的是突出課程的實(shí)踐性與綜合性,提高教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與行業(yè)準(zhǔn)入水平。
“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”是推進(jìn)我國高等工程教育改革,促進(jìn)高等工程教育質(zhì)量全面提升的重要舉措,以培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求的人才為培養(yǎng)目標(biāo)??沼蛞?guī)劃主要研究空域的屬性、要素、使用方法與利用效率,近年來采用模塊課的方式開展教學(xué),課程具有較強(qiáng)的行業(yè)特色,涉及到民航諸多方面的知識(shí),綜合性很強(qiáng)。課程組為了提高教學(xué)質(zhì)量和課程水平,進(jìn)行了多次教學(xué)改革,專題化教學(xué)是各類學(xué)科廣泛使用的一種將知識(shí)系統(tǒng)化、綜合化,將分散的內(nèi)容縱深歸納以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的的教學(xué)方法,適合空域規(guī)劃相關(guān)課程的教學(xué)特點(diǎn),與模塊課的教學(xué)方式相結(jié)合能夠很好地將空域規(guī)劃思想與設(shè)計(jì)規(guī)范和其他相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)形成一個(gè)整體,使學(xué)生系統(tǒng)地接受知識(shí),能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、綜合能力以及協(xié)作能力[1]。
1卓越工程師理念下的空域規(guī)劃模塊課設(shè)計(jì)1.1空域規(guī)劃模塊課程現(xiàn)狀
空域規(guī)劃課程是中國民航大學(xué)交通運(yùn)輸專業(yè)課程體系中的重要專業(yè)課,課程的主要目的是使學(xué)生建立空域的整體概念,掌握基本的空域設(shè)計(jì)方法,重在培養(yǎng)空域使用與設(shè)計(jì)思想的樹立??沼蛞?guī)劃模塊課程是交通運(yùn)輸專業(yè)重要的專業(yè)課,包括空域規(guī)劃和空域規(guī)劃課程設(shè)計(jì)兩門課程,空域規(guī)劃為理論課程(54學(xué)時(shí)),空域規(guī)劃課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐課程(60學(xué)時(shí)),屬于設(shè)計(jì)類課程,自2010年開始采用模塊化的授課方式,即理論課程和實(shí)踐課程穿插進(jìn)行,實(shí)踐課以某機(jī)場(chǎng)終端區(qū)空域?yàn)樵?,結(jié)合空域的綜合情況進(jìn)行規(guī)劃,設(shè)計(jì)航空器飛行路徑,涉及專業(yè)諸多課程領(lǐng)域,以分組的形式進(jìn)行,由多名學(xué)生配合完成設(shè)計(jì)工作,成果為機(jī)場(chǎng)整套進(jìn)離場(chǎng)飛行程序。
雖然理論課與實(shí)踐課相互配合完成,空域規(guī)劃課程內(nèi)容多數(shù)是對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī)范的講解,包括航跡設(shè)計(jì)規(guī)范、保護(hù)區(qū)繪制方法、障礙物評(píng)估方法等。涉及很多計(jì)算,理論與實(shí)踐主要的結(jié)合方式是通過上習(xí)題課和案例教學(xué)課,但空域規(guī)劃模塊課程的主要目的是空域使用方法與設(shè)計(jì)思想的樹立,而原模塊課的教學(xué)效果通常為學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)規(guī)范而沒有建立空域使用與設(shè)計(jì)的思想,偏離了課程的主要目的,見圖1。
1.2空域規(guī)劃模塊課設(shè)計(jì)思想
任何一門設(shè)計(jì)類課程,不同的人所用的設(shè)計(jì)方法與最后得到的結(jié)果都是不同的,具體哪個(gè)好哪個(gè)不好也不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以定論的。教授課程內(nèi)容(空域規(guī)劃概念、設(shè)計(jì)方法、驗(yàn)證過程)是達(dá)到教學(xué)目的的一個(gè)必要條件,而使學(xué)生掌握如何提出問題并解決問題才應(yīng)該是教學(xué)的精髓,上升到這樣一個(gè)層次,學(xué)生才能具備解決問題的“寶典”,即以不變應(yīng)萬變的能力。學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力是以一定的基礎(chǔ)為前提的,掌握了事物的本質(zhì)與核心才能充分利用所學(xué)的原理和知識(shí)。因此,空域規(guī)劃模塊課程的改革是以思想為主線,貫穿于理論課程和實(shí)踐課程中,緊密聯(lián)系理論與實(shí)踐[2]。
課程組根據(jù)空域規(guī)劃課程中的主要內(nèi)容,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,將課程內(nèi)容分為幾個(gè)專題,為了讓學(xué)生充分參與到設(shè)計(jì)過程中,知道怎么分析、研究和發(fā)現(xiàn)問題,使用了專題化的研討式教學(xué)方法。同時(shí),將近年來課程組承擔(dān)的科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)的模型,融入理論和實(shí)踐的教學(xué)中,開發(fā)基于科研項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),將研究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法應(yīng)用到空域規(guī)劃課程設(shè)計(jì),見圖2。 圖2基于卓越計(jì)劃的課程理論與實(shí)踐結(jié)合方式與效果
2基于專題化的教學(xué)方法探索與應(yīng)用
2.1專題化教學(xué)方法
理論課程的教學(xué),不僅僅只講授或訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的掌握,思想才是最重要的設(shè)計(jì)工具,而要抓住學(xué)生的思想,要在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的結(jié)合方面考慮學(xué)生的興趣。“專題化”教學(xué)是根據(jù)行業(yè)需求,將課程內(nèi)容劃分為若干個(gè)相互獨(dú)立又彼此關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn),并以知識(shí)點(diǎn)作為一個(gè)主題,從問題的提出、分析、解決到驗(yàn)證等幾個(gè)過程來展開教學(xué)。這種方法首先要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用提出問題,激發(fā)學(xué)生的興趣,引起學(xué)生的思考,然后在教師的帶領(lǐng)下對(duì)具體問題進(jìn)行分析,使用設(shè)計(jì)規(guī)范中的原則與方法解決問題,這樣較好地將知識(shí)融為一體,將空域規(guī)劃思想作為一根主線,貫穿于各個(gè)環(huán)節(jié),提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。
2.2發(fā)揮教學(xué)資源整體優(yōu)勢(shì),整合專題化教學(xué)內(nèi)容專題化教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容不是原教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單堆砌,否則學(xué)生還是知其然不知其所以然,理論課只教授了解決問題的方法就算是完成了教學(xué)任務(wù),就像使用公式的例題,沒有把設(shè)計(jì)的根源、發(fā)展講清楚,遇到問題自然缺乏邏輯辯證的思維能力[3]。恰恰這些內(nèi)容通常都是書本中缺乏的,怎樣豐富教學(xué)內(nèi)容來發(fā)揮專題化的優(yōu)勢(shì)是開展專題化課程的難點(diǎn)。
課程組教師將近年來承擔(dān)的科研項(xiàng)目及企業(yè)實(shí)踐材料一一整理,梳理出專題化教學(xué)的主題,豐富教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合各個(gè)專題發(fā)展的情況,制定專題化教學(xué)模式。專題化教學(xué)內(nèi)容的整合,要細(xì)致到每一個(gè)細(xì)微的知識(shí)點(diǎn),從引用實(shí)例發(fā)現(xiàn)問題、使用設(shè)計(jì)規(guī)范或方法分析問題、根據(jù)實(shí)際情況解決問題、提出解決方案到使用相應(yīng)的理論驗(yàn)證方案的可行性或正確性,每一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的內(nèi)容都要經(jīng)過系統(tǒng)的梳理以確定專題講授內(nèi)容。
例如,課程中的精密進(jìn)近程序設(shè)計(jì)可以作為一個(gè)專題,則教學(xué)內(nèi)容應(yīng)包括精密進(jìn)近的發(fā)展、精密進(jìn)近的應(yīng)用范圍與條件、精密進(jìn)近程序的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)規(guī)范、障礙物評(píng)估面的使用、精密進(jìn)近著陸標(biāo)準(zhǔn)的確定等內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容不僅僅來自于書本,還要依據(jù)實(shí)際的需求和學(xué)生的能力補(bǔ)充相應(yīng)的知識(shí),例如精密進(jìn)近的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀以及技術(shù)要求等。這些知識(shí)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)的整體,可以讓學(xué)生與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系更加緊密,避免了空洞地講授理論,能夠做到言之有物、論之有理,學(xué)生可以親身體會(huì)到所學(xué)的知識(shí)是非常有用的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
2.3專題化教學(xué)模式設(shè)計(jì)
1) 明確教學(xué)目標(biāo)。創(chuàng)新能力是卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的第一目標(biāo),創(chuàng)新取決于個(gè)人的能力,部分能力是與生俱來的,但大部分取決于后天的培養(yǎng)和訓(xùn)練。創(chuàng)新是有規(guī)律可循的,經(jīng)過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練會(huì)使創(chuàng)造力獲得迅速提高,創(chuàng)造潛能得到有效開發(fā)。教學(xué)目標(biāo)是課程開展的依據(jù),教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)都應(yīng)圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行,因此教學(xué)過程的質(zhì)量是否達(dá)到要求與教學(xué)目標(biāo)具有直接的關(guān)系[1]。
課程組在卓越計(jì)劃的背景下,明確了空域規(guī)劃課程的教學(xué)目標(biāo),結(jié)合專題化教學(xué)方法將教學(xué)目標(biāo)分為三個(gè)層次,見圖3。第一層為課程目標(biāo),將分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)提高至目標(biāo)層次,把“設(shè)計(jì)思想”作為教學(xué)的主線,突出實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。第二層和第三層為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)而制定的知識(shí)目標(biāo),包括專題目標(biāo)和課堂目標(biāo)。第二層次為專題目標(biāo),將知識(shí)點(diǎn)歸納為若干專題,每個(gè)專題為一個(gè)獨(dú)立又相互聯(lián)系的系統(tǒng),專題內(nèi)容、專題課的設(shè)計(jì)以及專題課堂環(huán)節(jié)都以專題目標(biāo)為依據(jù)。第三層為課堂目標(biāo),為了保證每一節(jié)課的質(zhì)量,通過詳細(xì)制定教案的形式設(shè)定了課堂目標(biāo),課堂的設(shè)計(jì)都圍繞課堂目標(biāo)進(jìn)行。
2) 教學(xué)設(shè)計(jì)。專題化教學(xué)模式是在一定教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,在提煉出若干教學(xué)主題后,使用靈活而多樣的教學(xué)方法以及合適的教學(xué)手段,以教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生間互動(dòng)以及反饋的方式完成教學(xué)。專題化教學(xué)是否能夠達(dá)到預(yù)定的目標(biāo),發(fā)揮專題化的優(yōu)勢(shì),必須以學(xué)生為根本,這也是近年來空域規(guī)劃課程改革的一個(gè)基本要求,打破教師在課程中的主體地位。以學(xué)生為根本首先要了解學(xué)生的需求以及對(duì)知識(shí)接受的最適宜的方式,及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,在課堂上破除教師“演講式”授課方式,要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、主動(dòng)汲取知識(shí)[4]。
空域規(guī)劃課程的教學(xué)設(shè)計(jì),以專題為基礎(chǔ),主要采用案例教學(xué)和研討式的教學(xué)方式,采用多媒體、軟件和一些實(shí)物模型為手段,見圖4。教師的角色發(fā)生轉(zhuǎn)變,成為課堂開展的導(dǎo)演,引導(dǎo)學(xué)生去思考,教師也結(jié)合自己的科研項(xiàng)目,向?qū)W生介紹有關(guān)某主題的科研構(gòu)想,根據(jù)自己的實(shí)際情況,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望和科研熱情,使原來枯燥的理論課富有活力,學(xué)生富有熱情。
3) 教學(xué)環(huán)境的搭建。教學(xué)環(huán)境是使教學(xué)模式發(fā)揮效力的各種條件因素??沼蛞?guī)劃課程集中上課,采用模塊課的方式,學(xué)校教務(wù)部門為教師提供了良好的教學(xué)環(huán)境,保證了學(xué)生模塊課程的時(shí)間以及教室。
空域規(guī)劃是設(shè)計(jì)類課程,經(jīng)過多年的探索和實(shí)踐,筆者意識(shí)到科學(xué)研究才是提高實(shí)踐課程質(zhì)量最有效的平臺(tái),基于這種意識(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合,設(shè)置了研究式教學(xué)方法以及環(huán)境。研究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是一種以人為本的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式,采用科研模式,以學(xué)生的需求為依據(jù)提供條件、創(chuàng)造條件,在實(shí)驗(yàn)過程中以學(xué)生為主體,以實(shí)際科研項(xiàng)目為原型設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,講究嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行的重要基地是實(shí)驗(yàn)室,原空域規(guī)劃課程沒有課程實(shí)驗(yàn)室,針對(duì)這種情況,課程組近年來也向?qū)W校不斷申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),實(shí)驗(yàn)室已于2013年年初批準(zhǔn)建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室的一期建設(shè)主要解決目前比較迫切的問題,例如保護(hù)區(qū)的生成、障礙物輔助評(píng)估工具等[5]。同時(shí),針對(duì)理論課中設(shè)計(jì)規(guī)范的內(nèi)容,準(zhǔn)備建設(shè)CBT教學(xué)軟件作為學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)的工具,將理論與實(shí)際相結(jié)合的過程加速。
為了體現(xiàn)空域規(guī)劃的思想,筆者依托目前的空域規(guī)劃學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,整理了課程組教室的科研項(xiàng)目成果,開發(fā)了相應(yīng)的演示性實(shí)驗(yàn),包括視頻、輔助軟件等,從科研、學(xué)科的角度讓學(xué)生多接觸空域概念與應(yīng)用,提高學(xué)生知識(shí)綜合運(yùn)用能力,見圖5。
4) 課程考核。課程考核是課程建設(shè)水平的集中體現(xiàn),考核方式對(duì)課程建設(shè)具有引導(dǎo)和約束的作用,反映了一門課程的教學(xué)質(zhì)量[6]。鑒于空域規(guī)劃是設(shè)計(jì)類課程,為了避免應(yīng)試教育的考核方法,以綜合素質(zhì)考核作為課程考核改革的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了由結(jié)果考核向過程考核的轉(zhuǎn)變。經(jīng)課程組不斷努力,逐步形成了具有一定特色、具有可操作性、方案合理的課程考核方式。該項(xiàng)改革得到了學(xué)校教務(wù)處的支持與肯定。
第一,理論課考核——由閉卷改為開卷考試。課程考核由平時(shí)成績(jī)、小論文成績(jī)和期末成績(jī)構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)主要評(píng)價(jià)學(xué)生的出勤情況、課堂表現(xiàn)、回答問題情況等;由于課程的專業(yè)性和綜合性,期末考試由原來的閉卷考試改為開卷考試,試題中有約20%概念題,以靈活使用、結(jié)合實(shí)際的方式設(shè)問;約30%知識(shí)應(yīng)用題,以解決實(shí)際問題為目的;還有約50%的計(jì)算題,用于考察學(xué)生對(duì)基本空域規(guī)劃方法、技術(shù)的掌握情況。
第二,實(shí)踐課考核——分階段分知識(shí)點(diǎn)考核。由于設(shè)計(jì)類課程的結(jié)果比較靈活,為了更加全面、客觀地對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)踐課考核由答辯成績(jī)和設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)構(gòu)成。課程組將慣常使用的答辯方法進(jìn)行了改進(jìn),采用分階段、分知識(shí)點(diǎn)答辯的方式,以空域設(shè)計(jì)階段為節(jié)點(diǎn)安排答辯,每個(gè)階段以一個(gè)或若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)設(shè)計(jì)若干答辯題目,或由教師隨機(jī)提問,考察每個(gè)設(shè)計(jì)階段所要求知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還應(yīng)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告,提交設(shè)計(jì)成果圖,教師依據(jù)這些成果綜合考慮以團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行考核。
實(shí)踐課考核答辯成績(jī)占70%,設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)占30%,這種考核方式已在交通運(yùn)輸專業(yè)09、10級(jí)本科學(xué)生中試驗(yàn),學(xué)生普遍認(rèn)為能夠公平、公正的考察知識(shí)的掌握情況,反映良好。分階段考核和團(tuán)隊(duì)考核也提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,面對(duì)面的答辯督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),鍛煉學(xué)生的應(yīng)變與反應(yīng)能力,這些都是空管人才的必備素質(zhì)。
3教學(xué)實(shí)施效果
2013年度課程組以交通運(yùn)輸專業(yè)G和H班為試點(diǎn),對(duì)基于卓越培養(yǎng)計(jì)劃的空域規(guī)劃模塊課教學(xué)體系進(jìn)行了驗(yàn)證,從課后學(xué)生交流、調(diào)查和期末成績(jī)兩方面進(jìn)行了教學(xué)評(píng)價(jià),總體效果良好。
學(xué)生充分意識(shí)到了空域規(guī)劃的重要性,普遍對(duì)空域相關(guān)問題的研究產(chǎn)生極大的興趣,由被動(dòng)地學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為積極地汲取知識(shí)。由于采用了專題化教學(xué)方法,在實(shí)際應(yīng)用中每個(gè)專題有自己明確的應(yīng)用范圍,同時(shí)各個(gè)專題之間的聯(lián)系也更加明確,學(xué)生分析問題、解決問題的能力有所提高,這可以從考試各類題型的得分分布情況得出(圖6),且普遍考試成績(jī)較前幾年也有所提高(圖7)。
在教學(xué)實(shí)施過程中,也發(fā)現(xiàn)了一些問題和需要改進(jìn)的地方:(1)由于目前學(xué)校教學(xué)資源所限,每個(gè)教學(xué)班的人數(shù)都在40人以上,對(duì)開展研討式教學(xué)或案例式教學(xué)都極為不利,不能完全發(fā)揮先進(jìn)教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì);(2)目前空域規(guī)劃教學(xué)實(shí)驗(yàn)室正在建設(shè)之中,此次教學(xué)仍然使用手工地圖作業(yè)的方式,后繼課程建設(shè)中要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一個(gè)持續(xù)而系統(tǒng)的工作,需要更長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證;(3)卓越計(jì)劃的目標(biāo)是培育具有創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的人才,要提高課程質(zhì)量,除改進(jìn)教學(xué)方法和模式,教師個(gè)人能力也是達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的重要因素,應(yīng)注重教師能力的培養(yǎng)。
4結(jié)論
在原課程建設(shè)的基礎(chǔ)上,空域規(guī)劃課程組針對(duì)“卓越工程師計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)空域規(guī)劃模塊的課程教學(xué)體系進(jìn)行了優(yōu)化并以樹立空域規(guī)劃思想