基于CDIO理念的案例教学法在《航空气象实践》课程的应用研究

韩 博，傅 宁，潘丽丽

(中国民航大学空中交通管理学院，天津 300300)

民航交通运输专业飞行运行控制方向(下简称运控方向)主要培养航空公司飞行签派人员。飞行签派是航空公司运行控制的核心，它负责对航空器飞行进行组织、指挥、安排、保障及运行管理。飞行签派员负责与机长共同制定飞行计划和航空器的签派放行、对航班飞行进行全过程监控、掌握发布涉及航班安全的必要信息、在必要时决定取消航班或重新签派放行［1］。

气象条件是签派员工作中重要的决策依据。依据《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR－121－R4)和《民用航空飞行签派员执照管理规则》(CCAR－65－R2)的规定，通过《航空气象实践》课程的学习，要求学生能够正确使用航空气象资料，包括各种类型的气象信息和预报、气象资料的分析(包括航路与终端区的气温和其他天气条件的预报)、锋面系统、风的条件、以及各种高度的气象实况图和预报图的使用。

在当前的教学过程中，存在这样一些不足:(1)教学方式以教师课堂讲授为主，忽略了学生实践能力的培养;(2)教学内容以气象资料的识读为主，没有与岗位实际工作相联系;(3)考核方式以试卷笔试为主，难以达到对学生真正工程实践能力的考核;(4)对于新型气象产品的介绍偏少，学生无法学到现代先进的气象产品。近年来，随着我国民航业的不断快速发展，由于航空公司对高素质签派员的需求量持续增加，从而对学校运控方向的学生培养提出了更高的要求。本文根据CDIO教学理念，将案例式教学方法，引入到《航空气象实践》的教学课程中，在贴近岗位实际的模拟环境中进行案例的学习和练习，提高学生的学习效果和团队合作能力。

一、CDIO教学理念及案例教学方法

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的重要成果，CDIO的含义是Conceive(构思)、Design(设计)、Implement(实现)和 Operate(运作)，是在2001年由美国麻省理工学院、瑞典的林克平大学、查尔姆斯技术学院等大学合作开发的一种新型工程教育模式［2－5］。CDIO教学模式综合考虑了专业知识、个人实践技能及团队协作三者之间的关系，强调重视对学生进行实践性教学，以及培养学生的实际动手能力和创新精神。通过教师的引导和课程的设计，使学生的学习活动由被动的接受知识，转变为主动的学习认知。

CDIO模式提出了“学中做”和“做中学”两种重要方式［6］。在此理念下，课程教学需要运用贴近工程实际的综合性设计项目案例，在教师的引导下，以学生为主体的进行协同教学，使学生的工程实践能力和协作能力得到全面的培养锻炼，顺利完成教学目标。

二、应用CDIO教学理念的教学改革与实践

学校运控方向开设《航空气象实践》课程，要求学生加深对气象基本理论知识的理解，掌握实际工作中常用的气象图表、电报内容;能根据各种气象信息对天气变化做出综合性评估，为保障航班的安全准点提供有力依据。根据此大纲的要求，课程组需要设计紧密贴合实际运行的工程案例。在此基础上，开展案例式教学，以学生为主体，教师采取逐步引导的方式，使学生在实践过程中，掌握所学内容，从而达到“学中做”和“做中学”。

(一)选择实践项目案例

参考CDIO的教学理念，采用案例教学模式进行教学活动。案例教学模式生动直观，以教师为主导、学生为主体，侧重于学生能力的培养，从而容易激发学生的学习兴趣。同时案例设计灵活，根据教学目标设计的案例可大可小，在教学过程中具有很好的可操作性。在具体案例的选择设计过程中，主要考虑的问题包括:

1.实践性

案例背景应结合学生未来工作场景，案例内容尽可能贴合岗位实际需求。如以真实航班的签派放行作为案例背景，将起飞机场的气象条件分析作为学习对象，将知识点与案例充分融合，提高学生分析、解决工程实践问题的能力。

2.针对性

案例内容紧密结合教学大纲，针对执照管理的要求，突出教学目标，不应偏离，使学生在案例的学习中体会到知识点的内涵和应用技巧，达到教学目标。

3.综合性

每个案例的设计，力图融合多个知识点，增加案例的丰富程度，更贴近实际工作，有利于提升学生解决实际问题的能力。

4.典型性

我国飞行气象条件多样，应选择一些典型的代表区域特点的气象条件作为案例，如南方的台风、北方暴雪、西部的沙尘天气等。

5.难度递进性

案例难度应循序渐进，在学习过程中应逐渐增加难度，避免过于简单，使学生失去学习积极性。

(二)实施CDIO理念的案例教学的主要方法

在实践课的教学过程中，主要从案例实际任务出发，把握岗位需求和课程知识点这两个关键要点。根据CDIO工程教育理念，主要采取教师引导和学生为主的方式进行启发教学。

1.实践案例库的构建

气象课程组内教师，根据教学大纲，确定主要案例内容，建立实践案例库。案例库应包括章节知识点的小案例和典型气象过程的综合案例。小案例涉及内容包括天气图、卫星云图、雷达图、重要天气预告图、高空风温图、气象报文等知识。综合案例包括选择台风、风沙、雷雨、连续性降雪、大雾、风切变等典型气象过程。

2.小案例的知识点精讲

基础知识点是实践教学环节的重点，比如气象报文的识读、天气图中的符号、地面和空中的天气系统、云和降水的判断等。教学过程中，应重视基础知识点的讲解。此时，以教师的讲解为主题，由简单的小案例开始，对案例中的问题进行分析，引入理论知识，结合对案例的分析，达到教学目标。

3.综合案例的课堂练习

在此阶段，学生以3－4人小组为单位进行分组练习。教师布置该案例练习的行业背景和全部需求，并提醒学生可能会用到的主要气象资料产品。学生小组内根据任务要求进行职责划分，互相配合，对案例练习中提出的问题分别作答。最后由小组组长根据组员的答案汇总，提交该练习任务的完整答案，并给出答题依据，即支撑结论所需的气象资料。

4.课后总结

课程组在学期结束后，对案例练习实施过程中的问题进行分析，包括学生的错误集中点、难点等内容。以此为基础，对案例库内的案例进行修改、完善，便于今后的教学。

5.考核评价方式

相对于传统教学的考核方式，在这次改革中，对课程的成绩计算方式设定为:出勤15%、课堂练习题成绩25%、期末笔试30%、期末上机综合考试题30%。其中，课堂练习和期末考试题，均以小组为单位统一给出成绩。改革后的考核评价方式更加注重对学生综合运用知识解决实际能力的考察，强调综合练习的重要性以及小组团队协作能力，引导学生把握重点，集中精力于工程实践能力的提高。

(三)教学改革中存在的问题及解决方法

本次教学改革，是学校航空气象实践课程首次尝试实施基于CDIO案例教学法的教学模式，在教学中发现了一些问题有待改进，主要表现在以下方面:

1.案例库相对简单

为了实施案例教学法而准备的案例库，需要大量岗位实践案例，达到在贴近实际的案例中学习课程知识点的目的。而本课程的案例库尚处于建设初期阶段，案例形式相对简单，内容丰富程度有所欠缺。

2.教学观念滞后转变

课程组内教师习惯于传统的以教师为主的传授式教学模式，在基于案例的教学模式改革中，要求教师为主导、学生为主体的自发学习过程，改变了以往的说教模式，教师更需要调整适应。

3.教学辅助手段薄弱

除了课堂教学和练习外，应开发多种相应配套的课外学习手段，使学生在课余时间能够进行自主学习，以便于加深对知识的理解。但现阶段尚缺少类似手段，亟待加强。

三、教学改革的实施效果及改进措施

通过本次教学改革创新，采取案例教学法，围绕案例进行教学、实践活动，强化了学生实训能力的培养，教学效果较为显著。主要体现在:(1)改变了以往填鸭式的教学模式，学生开始作为真正的学习主体，提高了学习的主动性;(2)在实践练习过程中能够灵活使用所学知识理论解决问题，锻炼了解决实际问题的能力;(3)小组团队协作能力增强，在协作中互相学习促进;(4)较强地激发了学生的探索精神，形成了良好的自学、交流氛围。

课程组在总结实践教学的实施效果的基础上，针对教学过程出现的问题，提出了一系列措施，保障教学效果，主要包括:

(一)完善实践环节案例库建设

案例教学模式是本次实践课程教学改革的核心，案例库是进行案例教学的基础。根据教学目标，以及岗位特点，课程组精心设计更多的案例练习，编写对应的实验大纲和指导书。

(二)高效利用校园网络教学平台

网络教学平台是高校展开网络教学的重要平台之一，其中BB网络教学管理平台应用广泛。为了更好的满足学生课外自学、与教师互动交流，专门进行了BB网络教学平台的建设，作为课堂教学的辅助手段。该平台的主要模块包括了通知、课程内容、图片视频资料、作业练习、交流讨论等。

(三)提高教师岗位素质和教学能力

在案例教学过程中，案例多是围绕岗位实际工作为背景展开，对教师岗位的素质有着较高的要求。为此，课程组教师多次前往航空公司运行控制部门进行调研、学习，深入一线岗位的实际工作，对案例教学的把握能力不断提高。同时，可定期聘请航空公司一线签派员作为外聘教员，为学生讲解真实案例，实景再现，让学生更多的理解未来工作的真实环境。此外，案例教学过程是以学生为主体，课程组教师还需要对这种引导启发式的教学模式加强练习，以便在课堂中充分激发学生的学习主动性，完成教学目标。

四、结束语

CDIO教育模式是当下有效培养高素质技能型专门人才的成功模式。基于CDIO工程教学模式，对民航交通运输专业飞行运行控制方向的航空气象实践课程进行了一定的教学改革与实践，并提出了改进措施。基于案例教学模式，能够紧密围绕行业岗位实际，将理论与实践紧密联系在一起，最终使学生在知识的综合运用能力、解决实际问题能力以及团队协作能力等方面，均有较大提高，完成了教学目标。

［1］罗凤娥.改进和完善我国飞行签派员培训体系［J］.中国民航飞行学院学报，2002，(4).

［2］刘薇，陈琳，张炳祥.基于CDIO模式的飞行计划实践课程教学方法研究［J］.中国民航飞行学院学报，2014，(6).

［3］Crawley E.Rethinking Engineering Education:The CDIO Approach［M］，New York:Springer Science Business Media，2007.

［4］顾学雍.联结理论与实践的CDIO—清华大学创新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009，(1).

［5］叶伟巍，孔寒冰.基于CDIO理念的产学合作工程教育案例研究［J］.高等工程教育研究，2008，(S2).

［6］查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008，(3).