“课赛创融合”在CDIO民航交通运输专业的人才培养应用——以《空中交通系统优化与管理》课程为例

“课赛创融合”在CDIO民航交通运输专业的人才培养应用——以《空中交通系统优化与管理》课程为例

崔璨 王金涛高婷

沈阳航空航天大学  沈阳航空航天大学  沈阳航空航天大学

1研究意义及背景

当前人才培养的模式已经逐渐转换成以应用型人才培养为主，高校课堂中单纯理论知识的讲授已经无法满足工程教育模式下人才培养计划的需求。培养模式的重塑是完成这一转变的关键，将CDIO工程教育模式引入民航交通运输专业人才培养正是基于此的探测。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以基础民航法规研究到实践运行的周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程问题。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。

2国内外研究现状

目前国外对CDIO的研究主要集中在工程教育领域，受制于CDIO设计理念，研究重点思考如何改进工程领域人才的培养机制，提升教育教学水平。由于工程教育效果甚微，市场工程人才缺乏，因此工程教育院校开启CDIO教学模式探究。2004年CDIO工程教育模式正式建立，并配有专门的国际合作组织在全球范围内推广，共几十所高校加入组织参与计划执行，进一步完善教育模式。2016年1月，“全国CDIO工程教育联盟”正式成立，进一步深入对新形势下改进CDIO模式的研究。近年来，随着新工科理念等的提出，CDIO也被逐步引入工科领域，主要探讨两个维度的问题：（1）CDIO在具体某个课程中的应用，针对单一课程研究如何实现CDIO；（2）针对某一专业，探讨基于CDIO的培养模式，此类研究在工科、农科及理科等领域较为充分深入。

综上，CDIO模式开始适用于人才培养和教育改革，随着不断探究和实践，当前的工程人才系统解决问题能力、批判性思维、协作能力相较于以前都有大幅度提高。

3研究思路

3.1问题驱动的启发教学

首先，以问题求解为主线讲授《空中交通系统优化与管理》课程；然后，设计丰富的实验作业进行知识扩展和延伸；最后，根据教学评价反馈修订完善课程教材，从而形成“授课方式、测试作业、系列教材”三者持续改进的闭环。

（a）进行问题前导时，针对每个知识模块设计一个经典的问题引发学生对解决该问题所需要知识和技能的关注，进而顺理成章地引出相关知识模块的概念、算法思想、实现步骤、应用方法等。如本课程在讲述QNH及QNE高度表拨正时，首先引入生活中的高度，如家住几楼、珠穆朗玛峰海拔等，来区分飞行高度。

（b）进行问题总结时，通过在每个实验模块中设计若干个趣味性和应用性很强的问题，充分展示各种算法的实际应用效果，从而激发学生的求知欲和实践热情。如本课程在讲述多跑道运行时，最后总结如北京首都机场、上海虹桥机场的管制员实践中是如何合理搭理多跑道运行模式的。

（c）进行问题拓展与延伸时，在每次课堂教学结束后，进一步加强算法巩固训练，为每个教学单元精心设计3~4个实际问题求解，要求学生任选其一，以此强化工程实践能力的训练。如在本课程过渡高度设置的讲授过程中，提出思考题如果气压过高、过渡夹层如何变化，气压过低、过渡夹层如何变化。使学生加深对过渡高度、过渡高度层的设置理解。

3.2“课赛创”融合的课程改革

针对本课程教学中存在的问题，借鉴了已通过工程教育专业认证的该课程培养模式，拟创新的采用“课赛创”融合的教学模式应用于课程的教学改革。

目前教育部对“互联网+”竞赛极其重视，“TRIZ”、“ICAN”“北斗杯”等主题科技竞赛百花齐放，在交通运输方向还有“交通科技竞赛”，同时，每年度的大学生创新创业指导项目也是教育部总体部署的重中之重。

考虑到学生之间水平的差异，竞赛组织活动可对于不同成绩的学生分门别类参加院级竞赛、校级竞赛及省级、国家级等不同规模层次的竞赛选拔。如我院自主设立的大学生交通运输竞赛，便具有不同级别的竞赛机会。“课赛创融合”模式将在教学内容、教学手段和考核方式等三方面与竞赛相结合，该模式有助于以赛促学，以赛促教，以赛促改，有益于强化学生对所学知识的“学以致用”的能力，激发学生的学习兴趣和动力，提高学生的专业技能，对实现培养应用型人才的目标具有重要的意义。

(a)教学内容的“课赛创融合”

梳理历年交通科技竞赛中涉及到的空中交通管理方面的知识，对照课程教学大纲，将课程内容分类成以CCAR93-R5法规为依据的空中交通管理基础以及以运筹学、规划问题为基础的空中交通系统优化两部分，使每一部分的内容与竞赛内容要求相结合，并将涉及的相关内容在课堂教学中予以加强，突出重点，做到有的放矢。工程教育是一个养成教育，对空中交通管理标准规范的教学内容要贯穿到整个教学过程，并在管理知识的基础上，逐步提高学生的应用技能及系统优化观念。

针对全国大学生交通科技竞赛对空中交通管理的内容和要求，动员选课学生积极参加学院主办的交通科技竞赛，并在学期末组织一次空中交通课程竞赛进行翻转课堂知识分享，主题方向如机场滑行调度优化、空中流量优化、机位分配、机场容量分析等优化部分内容。一方面对正在学习该课程的学生，可以通过竞赛形式调动学习课程的积极性，另一方面对已学习该课程的学生是一次检验、反馈、巩固学习成果的机会，为后续的毕业设计奠定坚实技能基础。同时，竞赛成绩优异的学生可进一步参加省级、国家级等更高层次的科技竞赛。

(b)教学手段的“课赛创融合”

传统的课堂教学方式基本都沿用了填鸭式教学方法，课堂上由教师讲解制图知识，课后布置大量练习。课后学生作业抄袭严重，完成作业的效率和准确性较为低下。为此，教改中应加强学生课堂练习的独立完成力度，将课程第二部分中的不同研究主题的课堂练习当作课堂竞赛活动，最终以竞赛报告及汇报答辩的翻转课堂知识分享模式结题，形成一种竞争性的学习氛围，培养学生课堂上独立主动获取知识的能力。

为了培养学生的工程应用能力，课程安排了一定学时的空中系统优化内容翻转课堂知识分享，在课程中段便使学生分组选题进行主题研究，最后进行研究分享。因此，实行“课赛创融合”的教学模式后，将竞赛活动融入日常的课堂教学，充分利用自主研究环节、考核学生的知识综合运用能力。

（c）考核方式的“课赛创融合”

传统的考核方式都是平时成绩和期末考试成绩相结合，但是，平时成绩几乎都是依靠课后作业完成质量评定，大多数千篇一律，难以体现差距。因此，将竞赛成绩计入课程考核的平时成绩，或改变传统的负向扣分模式，采取正向加分的激励方式，强化过程学习的竞争性考核，适当施加学习的压力或动力。利用超星学习通线上平台将学生竞赛及翻转课堂知识分享的成绩录入课外学分，进一步带动学生参赛的积极性，有利于提高学习的动力。最终形成结合“阶段化过程考核、多元化综合能力考核”的评价模式，实现对教学情况的全程监督。

4结语

随着我国民航业的高速发展，民航交通运输人才也越来越受到重视，航空公司招聘人才时对毕业生的理论能力和实践应用能力要求逐渐提高，不仅需要大量知识储备以及超强的应变能力，还需要考察其个人素质、团队协作能力、工作态度等。面对工程教育专业认证背景下的新标准，在设计其专业的课程教学模式时，要以与时俱进的专业培养目标为依据，在设计单一课程时，要以CDIO培养综合工程应用能力的课程教学目标为依据。设计出科学合理的、发展的教学体系，才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更大贡献，而“课赛创融合”是值得探索的培养路径。