工程教育专业认证背景下《空中交通系统优化与管理》课程教学改革研究

赵元棣　马兰

摘要：《空中交通系统优化与管理》课程是面向民航院校交通运输专业的一门重要专业基础课程。本文对该课程与工程教育专业认证的关系进行梳理与分析，总结该课程在工程化教育背景下所存在的问题，从教学内容、教学方法和教学效果三个方面引入先进的教学模式，提出适用于该课程的改革方案，并针对已实施方案的改革效果进行对比分析。

关键词：空中交通系统优化与管理；工程教育；教学模式；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）34-0138-02

一、引言

近些年，随着我国经济的快速发展，民航运输业呈现出大流量、高增长的快速发展趋势，但是随之而来的问题是空中交通资源日益紧张，目前已成为制约民航发展的主要瓶颈。因此，如何运用科学的方法对现有资源进行合理的优化配置显得尤为重要。事实上，空中交通系统存在许多优化问题，如：空中交通管理方面的航空器进离场排序问题、航空公司运行方面的机组排班问题、机场现场管理方面的停机位分配问题等，都可以抽象成为优化问题的數学模型，并利用优化理论进行求解。《空中交通系统优化与管理》课程开设至今，课程组一直进行课程建设与课程改革，并取得了一定的成效。然而，目前该课程仍无法满足新时代民航行业对高级工程技术和管理人才的培养需求。本文首先对该课程与工程教育专业认证的关系进行梳理与分析，并通过调研相关文献，总结该课程目前所存在的问题。在此基础上，从教学内容、教学方法和教学效果三个角度提出适用于该课程的改革方案，并针对已实施方案的改革效果进行对比分析。

二、课程设置与工程教育专业认证的关系

以专业培养目标为牵引，中国民航大学交通运输专业在2012年通过了全国工程教育专业认证，并获得了最高等级。工程教育专业认证的核心就是要确认毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。课程体系是工程教育专业认证的7项重要评估指标之一[1]，要求“课程设置能支持毕业要求的达成”。对照文件中的“毕业要求”标准，通过该课程的学习，可以使学生满足12项毕业要求中的工程知识、问题分析、使用工具和项目管理四项。因此，该课程的设置符合工程教育专业认证对于毕业要求的修订和工程教育改革的需求，为学生毕业后在社会与专业领域取得一定的成就奠定了坚实的基础。

三、课程现状分析

根据教学大纲的设置，该课程在第4学期开设，总共64课时，其主要内容包括线性规划、对偶问题、运输问题、整数规划、动态规划、图与网络分析、网络计划技术、排队论、决策论等。最终成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成，分别占总成绩的15%和85%。其中，平时成绩根据学生的出勤、课堂表现以及平时作业的完成情况等综合因素确定；期末考试采用闭卷、笔试的考核方式，重点考查学生针对民航领域的典型案例，经过分析问题、确定目标、建立模型并准确求解的能力。课程组在教学实践过程中不断总结经验，持续进行教学内容的充实与优化，然而，运筹学的基本理论和概念模型内容复杂而枯燥，在64学时内让学生将其完全掌握十分困难：它结合了工程思想和管理思想，应用系统的、科学的数学分析方法，通过建立、检验和求解数学模型等手段来获得最优决策；同时，学习这些内容还要充分运用前序课程（包括线性代数、概率论与数理统计等）的知识作为辅助工具来求解数学模型，对学生的数学思想和理论功底有一定的要求，因此，该课程在教学内容上依然存在优化空间，在培养学生工程能力方面与工程教育专业认证的培养要求还存在一定的差距。存在的问题：（1）教学内容需要层次性优化。目前该课程的教学内容仍然集中在运筹学的理论性知识，案例部分所占篇幅相对较小，培养学生工程化思维、提高学生工程能力的效果有限，需要进一步优化，建立包含理论、技术、方法和应用等多层次的教学内容结构。（2）教学方法需要多元化发展。由于该课程理论性知识偏多，主要以教师讲授为主，导致课堂气氛较为沉闷、学生的学习兴趣不高，不符合新时代“以学生为中心”的教育理念。（3）教学效果需要科学化分析。在教学效果方面，缺乏有针对性的分析方法，无法及时发现“教学死角”。需要采集相关数据，提出科学的试卷分析方法，全面评估学生的学习效果，并通过深刻的教学反思反馈于教学实践过程，实现以学生为中心的“闭环式”教学模式。

四、课程改革方案与实施

1.教学内容。工程教育的目的是将学生培养成为“整装待发”的工程师，也就是在其从事职业前具备较好的工程能力和深厚的技术基础知识[2]。如前所述，该课程在教学内容上以理论教学为主，缺乏工程技术层面内容。因此，调整该课程的理论与工程的教学内容比例，并优化课时设置，使学生充分参与到有关空中交通系统的实际问题分析与解决中。课程组在讲授理论知识内容的同时，设计了民航领域的十余个典型案例，目的是让学生经过分析问题、确定目标、建立模型并求解的过程掌握运筹学的核心，增强解决实际问题的能力，为树立学生工程化意识奠定良好的基础。

2.教学方法。在每章的教学过程中，为避免概念性内容抽象而枯燥，本着“激发兴趣比传授知识更重要”的教学理念，采用可视化教学方法[3]调节课堂气氛，增加教学的趣味性。课程组通过网络搜集相关图像与视频材料，并结合课程内容开发演示动画或程序，化抽象为形象，变枯燥为生动。此外，鼓励学生课后利用所掌握的工具技能，构思、设计并开发与课程相关的小程序，使学生能够充分体会到完成工程项目的乐趣和成就感。作为交通运输专业的基础课之一，该课程的作用不仅仅是简单的介绍运筹学理论与案例，还应与后续课程良好衔接。因此，在教学方法上，应运用“关联式思维[4]”，将各个课程的点状教学形成结构化教学。避免出现“为知识而知识”“为考试而学习”的学习误区，将所有与运筹学相关的课程利用工程化思维串联起来，使学生对课程群的知识具有全局性了解，在后续课程的学习中能够更加轻松。

3.教学效果。教学效果分析是教学过程中的重要组成部分，应该从数据出发科学设计试卷分析方法，直观反映每个教学环节是否达到其预期效果。该课程采用新时代国际主流教育教学理念——“反馈式教学”模式[5]，分别从“点到线再到面”来分析考试试卷分数数据，用实际数据验证上述课程改革方案的实施效果。由于不同学年的考试在各章节、重要知识点和题型的分数设置有一定差异，直接比较平均分并不准确，因此应引入“正确率”作为比较对象。这种“反馈式教学”模式通过数据分析寻找教学过程中的“死角”，教师可以根据分析结果深刻反思教学活动中存在的问题与改进方向，并及时反馈于教学实践过程，实现以学生为中心的“闭环式”教学模式。

五、结束语

在工程化教育的背景下，为培养具有扎实专业知识和较强技术能力的复合型人才，交通运输专业在教学观念和培养方式等方面需要不断改革，与时俱进。本文对《空中交通系统优化与管理》课程的定位与作用进行了梳理，对课程现状与存在问题进行了总结。在此基础上，从教学内容、教学方法和教学效果三个角度提出了适用于该课程的改革方案，并针对已实施方案的改革效果进行了对比分析。当然，新兴的教学模式需要教师具备较强的个人能力，并付出更多的备课努力，只有不断提升自身素质和能力才能做好教育教学工作。

参考文献：

[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准[S].2017.

[2]顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]李芒，蔡旻君，蒋科蔚，等.可视化教学设计方法与应用[J].电化教学研究，2013，（3）：16-22.

[4]王秀坤，张宪超，郭禾.本科软件工程专业软件类核心课程关联式教学模型研究与实践[J].计算机教育，2008，（12）：91-92.

[5]吴木林，张京洲.三位一体反馈式教学模式探究[J].吉林省教育学院学报，2013，29（5）：26-28.