工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下《空中交通系統(tǒng)優(yōu)化與管理》課程教學(xué)改革研究

趙元棣　馬蘭

摘要：《空中交通系統(tǒng)優(yōu)化與管理》課程是面向民航院校交通運(yùn)輸專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文對該課程與工程教育專業(yè)認(rèn)證的關(guān)系進(jìn)行梳理與分析，總結(jié)該課程在工程化教育背景下所存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果三個(gè)方面引入先進(jìn)的教學(xué)模式，提出適用于該課程的改革方案，并針對已實(shí)施方案的改革效果進(jìn)行對比分析。

關(guān)鍵詞：空中交通系統(tǒng)優(yōu)化與管理；工程教育；教學(xué)模式；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）34-0138-02

一、引言

近些年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，民航運(yùn)輸業(yè)呈現(xiàn)出大流量、高增長的快速發(fā)展趨勢，但是隨之而來的問題是空中交通資源日益緊張，目前已成為制約民航發(fā)展的主要瓶頸。因此，如何運(yùn)用科學(xué)的方法對現(xiàn)有資源進(jìn)行合理的優(yōu)化配置顯得尤為重要。事實(shí)上，空中交通系統(tǒng)存在許多優(yōu)化問題，如：空中交通管理方面的航空器進(jìn)離場排序問題、航空公司運(yùn)行方面的機(jī)組排班問題、機(jī)場現(xiàn)場管理方面的停機(jī)位分配問題等，都可以抽象成為優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型，并利用優(yōu)化理論進(jìn)行求解?！犊罩薪煌ㄏ到y(tǒng)優(yōu)化與管理》課程開設(shè)至今，課程組一直進(jìn)行課程建設(shè)與課程改革，并取得了一定的成效。然而，目前該課程仍無法滿足新時(shí)代民航行業(yè)對高級(jí)工程技術(shù)和管理人才的培養(yǎng)需求。本文首先對該課程與工程教育專業(yè)認(rèn)證的關(guān)系進(jìn)行梳理與分析，并通過調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)該課程目前所存在的問題。在此基礎(chǔ)上，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果三個(gè)角度提出適用于該課程的改革方案，并針對已實(shí)施方案的改革效果進(jìn)行對比分析。

二、課程設(shè)置與工程教育專業(yè)認(rèn)證的關(guān)系

以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為牽引，中國民航大學(xué)交通運(yùn)輸專業(yè)在2012年通過了全國工程教育專業(yè)認(rèn)證，并獲得了最高等級(jí)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是要確認(rèn)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價(jià)。課程體系是工程教育專業(yè)認(rèn)證的7項(xiàng)重要評估指標(biāo)之一[1]，要求“課程設(shè)置能支持畢業(yè)要求的達(dá)成”。對照文件中的“畢業(yè)要求”標(biāo)準(zhǔn)，通過該課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生滿足12項(xiàng)畢業(yè)要求中的工程知識(shí)、問題分析、使用工具和項(xiàng)目管理四項(xiàng)。因此，該課程的設(shè)置符合工程教育專業(yè)認(rèn)證對于畢業(yè)要求的修訂和工程教育改革的需求，為學(xué)生畢業(yè)后在社會(huì)與專業(yè)領(lǐng)域取得一定的成就奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、課程現(xiàn)狀分析

根據(jù)教學(xué)大綱的設(shè)置，該課程在第4學(xué)期開設(shè)，總共64課時(shí)，其主要內(nèi)容包括線性規(guī)劃、對偶問題、運(yùn)輸問題、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)分析、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)、排隊(duì)論、決策論等。最終成績由平時(shí)成績和期末考試成績兩部分構(gòu)成，分別占總成績的15%和85%。其中，平時(shí)成績根據(jù)學(xué)生的出勤、課堂表現(xiàn)以及平時(shí)作業(yè)的完成情況等綜合因素確定；期末考試采用閉卷、筆試的考核方式，重點(diǎn)考查學(xué)生針對民航領(lǐng)域的典型案例，經(jīng)過分析問題、確定目標(biāo)、建立模型并準(zhǔn)確求解的能力。課程組在教學(xué)實(shí)踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的充實(shí)與優(yōu)化，然而，運(yùn)籌學(xué)的基本理論和概念模型內(nèi)容復(fù)雜而枯燥，在64學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生將其完全掌握十分困難：它結(jié)合了工程思想和管理思想，應(yīng)用系統(tǒng)的、科學(xué)的數(shù)學(xué)分析方法，通過建立、檢驗(yàn)和求解數(shù)學(xué)模型等手段來獲得最優(yōu)決策；同時(shí)，學(xué)習(xí)這些內(nèi)容還要充分運(yùn)用前序課程（包括線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等）的知識(shí)作為輔助工具來求解數(shù)學(xué)模型，對學(xué)生的數(shù)學(xué)思想和理論功底有一定的要求，因此，該課程在教學(xué)內(nèi)容上依然存在優(yōu)化空間，在培養(yǎng)學(xué)生工程能力方面與工程教育專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)要求還存在一定的差距。存在的問題：（1）教學(xué)內(nèi)容需要層次性優(yōu)化。目前該課程的教學(xué)內(nèi)容仍然集中在運(yùn)籌學(xué)的理論性知識(shí)，案例部分所占篇幅相對較小，培養(yǎng)學(xué)生工程化思維、提高學(xué)生工程能力的效果有限，需要進(jìn)一步優(yōu)化，建立包含理論、技術(shù)、方法和應(yīng)用等多層次的教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。（2）教學(xué)方法需要多元化發(fā)展。由于該課程理論性知識(shí)偏多，主要以教師講授為主，導(dǎo)致課堂氣氛較為沉悶、學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，不符合新時(shí)代“以學(xué)生為中心”的教育理念。（3）教學(xué)效果需要科學(xué)化分析。在教學(xué)效果方面，缺乏有針對性的分析方法，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)“教學(xué)死角”。需要采集相關(guān)數(shù)據(jù)，提出科學(xué)的試卷分析方法，全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并通過深刻的教學(xué)反思反饋于教學(xué)實(shí)踐過程，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的“閉環(huán)式”教學(xué)模式。

四、課程改革方案與實(shí)施

1.教學(xué)內(nèi)容。工程教育的目的是將學(xué)生培養(yǎng)成為“整裝待發(fā)”的工程師，也就是在其從事職業(yè)前具備較好的工程能力和深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)[2]。如前所述，該課程在教學(xué)內(nèi)容上以理論教學(xué)為主，缺乏工程技術(shù)層面內(nèi)容。因此，調(diào)整該課程的理論與工程的教學(xué)內(nèi)容比例，并優(yōu)化課時(shí)設(shè)置，使學(xué)生充分參與到有關(guān)空中交通系統(tǒng)的實(shí)際問題分析與解決中。課程組在講授理論知識(shí)內(nèi)容的同時(shí)，設(shè)計(jì)了民航領(lǐng)域的十余個(gè)典型案例，目的是讓學(xué)生經(jīng)過分析問題、確定目標(biāo)、建立模型并求解的過程掌握運(yùn)籌學(xué)的核心，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力，為樹立學(xué)生工程化意識(shí)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.教學(xué)方法。在每章的教學(xué)過程中，為避免概念性內(nèi)容抽象而枯燥，本著“激發(fā)興趣比傳授知識(shí)更重要”的教學(xué)理念，采用可視化教學(xué)方法[3]調(diào)節(jié)課堂氣氛，增加教學(xué)的趣味性。課程組通過網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)圖像與視頻材料，并結(jié)合課程內(nèi)容開發(fā)演示動(dòng)畫或程序，化抽象為形象，變枯燥為生動(dòng)。此外，鼓勵(lì)學(xué)生課后利用所掌握的工具技能，構(gòu)思、設(shè)計(jì)并開發(fā)與課程相關(guān)的小程序，使學(xué)生能夠充分體會(huì)到完成工程項(xiàng)目的樂趣和成就感。作為交通運(yùn)輸專業(yè)的基礎(chǔ)課之一，該課程的作用不僅僅是簡單的介紹運(yùn)籌學(xué)理論與案例，還應(yīng)與后續(xù)課程良好銜接。因此，在教學(xué)方法上，應(yīng)運(yùn)用“關(guān)聯(lián)式思維[4]”，將各個(gè)課程的點(diǎn)狀教學(xué)形成結(jié)構(gòu)化教學(xué)。避免出現(xiàn)“為知識(shí)而知識(shí)”“為考試而學(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)誤區(qū)，將所有與運(yùn)籌學(xué)相關(guān)的課程利用工程化思維串聯(lián)起來，使學(xué)生對課程群的知識(shí)具有全局性了解，在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中能夠更加輕松。

3.教學(xué)效果。教學(xué)效果分析是教學(xué)過程中的重要組成部分，應(yīng)該從數(shù)據(jù)出發(fā)科學(xué)設(shè)計(jì)試卷分析方法，直觀反映每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是否達(dá)到其預(yù)期效果。該課程采用新時(shí)代國際主流教育教學(xué)理念——“反饋式教學(xué)”模式[5]，分別從“點(diǎn)到線再到面”來分析考試試卷分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，用實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證上述課程改革方案的實(shí)施效果。由于不同學(xué)年的考試在各章節(jié)、重要知識(shí)點(diǎn)和題型的分?jǐn)?shù)設(shè)置有一定差異，直接比較平均分并不準(zhǔn)確，因此應(yīng)引入“正確率”作為比較對象。這種“反饋式教學(xué)”模式通過數(shù)據(jù)分析尋找教學(xué)過程中的“死角”，教師可以根據(jù)分析結(jié)果深刻反思教學(xué)活動(dòng)中存在的問題與改進(jìn)方向，并及時(shí)反饋于教學(xué)實(shí)踐過程，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的“閉環(huán)式”教學(xué)模式。

五、結(jié)束語

在工程化教育的背景下，為培養(yǎng)具有扎實(shí)專業(yè)知識(shí)和較強(qiáng)技術(shù)能力的復(fù)合型人才，交通運(yùn)輸專業(yè)在教學(xué)觀念和培養(yǎng)方式等方面需要不斷改革，與時(shí)俱進(jìn)。本文對《空中交通系統(tǒng)優(yōu)化與管理》課程的定位與作用進(jìn)行了梳理，對課程現(xiàn)狀與存在問題進(jìn)行了總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果三個(gè)角度提出了適用于該課程的改革方案，并針對已實(shí)施方案的改革效果進(jìn)行了對比分析。當(dāng)然，新興的教學(xué)模式需要教師具備較強(qiáng)的個(gè)人能力，并付出更多的備課努力，只有不斷提升自身素質(zhì)和能力才能做好教育教學(xué)工作。

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