基于虛擬仿真技術的地面領航教學研究

劉超慧 劉太輝 劉駿洲

［摘 要］地面領航教學注重學員基本技能的掌握與運用，要求學員能夠從理論與實踐層面完成課程教學。本文基于地面領航課程教學的特征，研究虛擬仿真技術在地面領航教學中的設計與運用，通過虛擬仿真技術對領航操作進行仿真演示，促進學員對領航應用技能的掌握，增強學員學習的信心，進一步提升領航課程教學質量，培養(yǎng)學員的綜合領航能力，教學效果顯著。

［關鍵詞］虛擬仿真技術；地面領航；教學設計；領航工具

［中圖分類號］TP35文獻標志碼：A

數字仿真技術的運用可以為地面領航課程教學提供信息技術支持與保障，為學員構建仿真教學實驗室，并開發(fā)領航模擬訓練系統(tǒng)，使學員能夠對領航儀表進行模擬，從而使教學活動具有較高的仿真度與擴充度，使教學活動較為便捷。在具體仿真過程中，學員能夠更好地領會地面領航知識，掌握領航工作程序、基本方法、設備使用方法等，能夠促進學員領航基本技能的提升，且應用效果良好。

1 地面領航教學

地面領航課程知識體系較為復雜，包括多項知識內容，例如“作戰(zhàn)領航籌劃”“指揮引導基本技能”等課程，要求學員掌握本領航要素、儀表著陸時領航方法、地標羅盤領航與無線電領航的偏航判斷及修正、地面準備及空中實施等相關工作內容。在地面領航學習過程中，要求準備必要的領航設備與領航工具?；绢I航設備主要有磁羅盤、高度表、空速表、自動定向機ADF、甚高頻全向信標VOR、測距機DME、時鐘等，要求學員對此能夠識別與認知，掌握主要設備原理、性能、構造，保證操作正確，并能對設備常見的使用故障能夠形成一定的認知[1]。

飛行員個人的領航工具主要有計算尺、向量尺等，要求準備齊全、完好，檢測常用機場的儀表飛行進、離場方法和儀表進近程序，檢查無線電領航設備的有關資料，保證符合實際飛行要求。在飛行前，做好必要的領航準備。飛行前領航準備從受領飛行任務開始做好必要的準備工作，基于平時的領航準備工作，結合本次具體飛行任務開展必要的準備工作，順利完成飛行任務。這些都對學員的理論知識與實踐操作能力提出了較高的要求。在地面領航課程教學中，要求學員從理論到實踐操作等層面，對課程知識內容形成一定的理解，在理論知識掌握之后，還要具備一定的實踐動手操作能力，由此促進學員完成知識內容的轉化，使其具備關于地面領航的應用技能[2]。

2 基于虛擬仿真技術的地面領航教學研究

2.1 利用虛擬仿真技術完成教學目標

運用虛擬仿真技術實現(xiàn)課程教學目標，對課程教學內容進行分解，設置每堂課的課程教學目標，能更好地突破課程教學重點與難點，并針對不同的課程教學內容選擇相應的教學方法，由此更好地完成課程教學設計。

地面領航教學目標要求學員掌握地面領航必要的準備工作，主要包括地面領航準備、平時領航準備、飛行前領航準備等。平時領航準備中，要求收集并研究領航相關航行資料，準備航行地圖，熟悉并掌握領航設備，準備必備的領航工具。與具體的項目相結合，搜集并研究無線電領航資料，全面考察領航工作中需要準備的各項資料與內容。研究所飛機型的性能數據，分析此次飛行過程中的固定航路、空中走廊、空中禁區(qū)和危險區(qū)、國境線的資料，研究中、低空航線圖。明晰常用機場的基本數據、離場和進場著陸的規(guī)定與方法。準備起降機場、備降機場的儀表離場、進場圖。研究各種進近圖、走廊圖、通信設備的有關資料。研究飛行區(qū)域的氣象特點、地形特征、高大障礙物、地磁異常區(qū)及對飛行的影響[3]。

在地面領航過程中，要求結合根據飛行特征，準備飛行區(qū)域航行地圖，準備百萬分之一、五十萬分之一地圖與大比例尺地圖。在地圖上標出有關的航線資料，并對地圖進行校正，校正重點在于高大障礙物與顯著地標標高、地理坐標以及鐵路、公路、河流、橋梁、水庫、湖泊等地標變化情況，對周邊環(huán)境進行精準檢測與分析。預先領航準備是飛行前圍繞本次飛行任務所進行的準備?？紤]空中領航實施可能遇到的問題，并在地面予以解決，通過必要的準備工作，縮短直接準備的時間、減輕飛行員空中工作負荷、優(yōu)化領航工作程序。在飛行前一天完成預先領航準備工作。從個人角度，需要準備的工作包括選擇航線、準備航行資料和領航工具、飛行情報資料的獲取、地圖作業(yè)、研究航線、制訂領航計劃等[4]。

例如，在高度表課程教學中，教師運用虛擬仿真技術，通過Flash動畫展示氣壓高度表、無線電高度表工作原理，采用仿真程序與方式演示飛機在起降過程中氣壓高度表的撥正過程。在無線電方位儀表課程教學中，進行相應的知識內容設計，為學員演示飛機航路飛行片段，包括示向臺飛行、背臺飛行和進入預定方位線不同情況之下無線電方位儀表RBI、RMI、CDI與HSI的變化情況，由此將抽象的理論知識內容進行具體化展示，促進學員更好地掌握飛行時高度表的操作流程。

教師還可以為學員構建知識學習網站，將地面領航相關知識教學內容上傳至教學網站之中，同時為學員提供線下學習方式，突破教學時間的限制，給學員學習活動以一定的靈活性，促使學員能夠有效調整自身的學習方案與計劃，通過互聯(lián)網與虛擬仿真技術，豐富學員與教員之間的互動，使得教員能夠更好地指導學員的學習活動，讓學員更為全面具體地展示課程知識內容，達成地面領航課程教學目標[5]。

2.2 注重理論知識與實踐教學的結合

通過虛擬仿真分析，在地面領航教學中促進理論知識與實踐教學之間的結合，配置多款模擬機，利用仿真分析技術為學員構建實驗課堂，在課堂中運用模擬機模擬飛行過程以及飛行動作，為地面領航做好必要的準備工作。在此練習過程中，能夠促進學員更好地了解操作重點與難點，并分析自身在學習過程中容易出現(xiàn)的錯誤，及時突破并改進。通過不斷訓練，能夠豐富學員實踐操作技能，使其少走彎路，增強地面領航課程教學的直觀形象性。基于教學大綱的要求，教師可為學員設置相應的課程教學內容，例如在基本儀表模塊教學中，運用虛擬仿真技術形象化展示基本儀表的相關知識內容。能夠熟練判讀與運用基本儀表，這是學員需要掌握的基本技能?；緝x表主要包括航向儀表、高度表、姿態(tài)儀表、無線電方位儀表、CDI指示器、ADF指示器、HSI指示器等，在熟練掌握儀表使用方法的基礎之上，保證飛行活動準時、準確、安全。領航儀表使用過程中，要求能夠準確讀取航向表、高度表、空速表，準確使用方位儀表，包括無線電磁指示器、水平狀態(tài)指示器、相對方位指示器等[6]。

利用仿真技術為學員演示基本儀表在不同情況之下的度數，明晰領航儀表的工作原理，促進學員更好地掌握羅盤領航與無線電領航相關操作技能。比如在無線電領航過程中，要求做好必要的地面準備工作，將空中需要完成的操作內容在地面預先準備，以此簡化空中操作工作量，保證空中飛行順利、安全。在模擬飛行實驗中，引導學員通過確定機場跑道號，選擇導航臺頻率，選擇偏離桿位置，能夠完成“追桿”等一系列模擬飛行操縱，對領航儀表的運用能夠形成更為深入的理解。為學員模擬演示飛行過程中可能會遇到的問題，例如領航儀表出現(xiàn)偏離桿偏離，此時應當采取的處理方式為確定飛機偏離方向，利用“追桿”完成偏離桿“居中”操作，之后再將飛機航向調整為徑向線一致的方向。通過此種操作方式，保證飛機在確定的徑向線上飛行[7]。

2.3 仿真技術提升課堂教學效率模擬演示

地面領航教學知識體系較為復雜，理論知識教學內容更為復雜，地面領航原理與基本理論較為抽象，理論教學中形象感與真實感不足，對學員知識的理解與掌握帶來了一定的困難。因此，運用虛擬仿真技術對相關內容進行模擬演示，能夠讓學員更好地理解課堂知識，通過虛擬仿真模擬與分析，更好地展示地面領航方法與設備，在地面領航學習過程中讓學員更好地理解并掌握氣象學、電子學、海洋學、測量學、物理學等相關知識與原理。飛機在空中飛行過程中，時刻需要領航，通過領航有利于促進飛機完成飛行任務，避免在空中迷失方向，實現(xiàn)飛機安全著陸。在地面領航教學中，為讓學員更好地掌握領航設備的研制與領航方法等，可以運用虛擬仿真技術促進學員掌握不同航行條件下，不同設備與方法的選取，促進地面領航公共基礎課、專業(yè)課、實踐課的學習，避免理論知識與實踐教學脫節(jié)。在教學設計中若采用實物展示方式，要求教員提前設計演練內容，并將相關教育設備帶至教室，此種教學方式較為復雜，增加了教員的工作量。虛擬仿真技術的運用克服了這一局限性，采用了仿真模擬軟件，實現(xiàn)對抽象內容的虛擬化演示，增強了課程教學內容的真實性、形象性，對實物展示教學方式進行了補充，課堂教學更為方便，顯著提升了課堂教學效果[8]。

2.4 利用虛擬仿真技術促進實踐教學

在地面領航教學中，具有大量的實踐教學內容，運用虛擬仿真技術，有利于促進實踐教學，對傳統(tǒng)實踐教學方式進行改良。在傳統(tǒng)實踐教學設計中，實驗器具、設備的具體運用存在一定的差異性，使得實驗結果的得出可能不同，增加了實驗數據的不確定性。運用基于虛擬仿真技術的地面領航模擬訓練系統(tǒng)，在實踐教學層面的應用優(yōu)勢較為明顯，克服了干擾因素的不良影響，避免由于不確定因素導致實驗誤差。同時在具體運用過程中，能夠結合具體項目的實際需求，調整虛擬領航設備與實驗條件，引導學員分析不同實驗條件下的數據結果，以此促進學員得出精準的結論。利用仿真實驗教學，構建地面領航仿真實驗室，對理論知識內容進行驗證，引導學員設置從理論到實踐的教學方式。讓學員更好地體會常用的領航方法實施程序，運用形象具體的仿真演示方式促進學員領會地面領航操作的基本程序。采用仿真操作技術，構建了一種新穎的實驗教學方式，克服了傳統(tǒng)實驗教學檢出率較低的局限性，更好地促進學員對課程知識內容的理解與技能的掌握，顯著提升了學員參與實踐教學的積極性[9]。

2.5 利用虛擬仿真技術進行案例教學

在地面領航教學設計中，利用虛擬仿真技術實現(xiàn)對學員的案例教學，能夠更為形象展示領航教學中的相關課程知識內容。例如在航線選擇時，引導學員運用虛擬仿真技術學習掌握如何正確選擇航線。使得學員掌握在執(zhí)行飛行任務時，一般情況下要求按照規(guī)定的航線飛行。執(zhí)行臨時飛行任務或開辟新航線等，選擇航線是首要的工作內容。選擇航線的目的在于服從飛行任務，保證飛行安全，選擇最為有利的航行條件。選擇航線時應考慮的影響要素有地形及氣象條件、備降機場、檢查點、航線起點和終點、航線段、禁區(qū)及空中走廊、飛行的有關特殊規(guī)定等。

通過仿真技術的運用，使得學員能夠更好地體會航線選擇的復雜性，更好地學習領航工作。在地面領航教學中，不同學員認知能力存在一定差異性，在領航技術的運用層面往往也有所不同。運用虛擬仿真技術，能夠根據不同學員的實際學習情況與實踐操作情況，制訂個性化的教學方案與教學計劃，更好地踐行因材施教、因人而異的教學原則。因此，虛擬仿真技術的運用，豐富了教學手段與教學方案，促使課程知識講授更加規(guī)范、標準；能夠更好地培養(yǎng)學員地面領航知識技能的掌握，更好地達成課程教學目標，與不同的課程教學內容相結合，提升地面領航教學方案制定的科學性與合理性[10]。

3 結束語

將仿真技術運用于地面領航教學之中，有利于豐富教學手段，能夠在課堂中更為形象真實地展現(xiàn)復雜的、難以理解的內容，以加深學員對地面領航知識的理解，激發(fā)學員的創(chuàng)新意識與能力。運用仿真虛擬技術替代地面領航教具與設備，

能夠優(yōu)化對學員的實踐教學，提升課堂教學效率，增強學員綜合領航技能，更好地實現(xiàn)課程教學目標。

參考文獻

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