基于“双元制”理念的民航类专业虚拟现实教学方法改革研究

（郑州航空工业管理学院民航学院 河南·郑州 450046）

0 引言

随着信息科技的发展，教学方法和模式也随之改变。从PPT、多媒体视频到学习通、雨课堂等教学工具的使用，从线下教学到线上以及线上线下教学融合的推进，信息技术的发展在高校教育教学改革与研究中持续发挥着重要影响。虚拟现实技术（VirtualReality，VR）是20世纪基于计算机、电子信息、互联网发展起来的一项全新的实用技术，随着技术的不断发展和完善，其在娱乐、视频等领域广泛应用。为提升人才培养水平，研究虚拟现实技术在教育教学领域的应用，推动教育教学改革发展，具有十分重要的现实意义。

1 双元制与民航类专业教学

“双元制”是从德国发展起来的一种现代学徒制，在我国中等和高等职业院校职业技能人才培养改革中广为应用。德国著名教育学家胡博教授对“双元制”做出了高度评价，他认为“德国双元制与其称之为一种教育制度，不如将其视为一种注重实践、技能，为未来工作而进行学习的思想”。“双元制”所谓双元是指职业学校与企业或公共事业单位等校外实训场所两元主体，学校主要起到传授专业知识的作用，企业则为学生提供职业技能方面的专业培训。“双元制”培养模式为德国经济发展注入了动力与活力，成为促进德国经济发展的“秘密武器”，是2008年经济危机后德国经济稳步增长的坚实平台。简言之，“双元制”理念是一种理论和实践相结合的教学思想，这种理念和思想在民航类专业教学中应用已久。

飞行技术、交通运输（民航）、机务等民航类专业在日常教学和人才培养过程中尤其注重实践，这和专业的学科设置是分不开的，虽然各个民航类专业的就业方向有所不同，但在基础理论学习上，都离不开陆空对话、航图、飞行程序设计、空中交通管制、飞行性能等课程，这些课程在学习上，无不需要较高的实践素养。传统认为，在基础理论学习和案例分析的基础上，民航类专业学生通过学校的试验实训中心或者到运输机场、航空公司、地区空管局等民航运行一线单位进行实践实习，是一种比较理想的教学方式。但这种模式，在实际操作过程中会遇见诸多困难：

一是企业主动性不高，校企合作实施困难；二是学校的模拟机等试验实训设施数量少、性能不高、设备老化，达不到理想的教学效果；三是理论教学和企业真实实践脱钩，学生的在校学习内容难以贴近企业需要；四是由于高校教师知识储备偏重理论，学生实践实习教学诉求难以满足。因此，基于“双元制”教学理念，利用虚拟现实等新信息技术推动民航类专业教学的革新，探索民航类专业教学的新模式、新方法，具有重要的研究意义。

2 虚拟现实技术

虚拟现实技术通过计算机技术让用户进入一个仿真的现实虚拟世界中获得相应的体验。虚拟现实技术通过计算机能够生成逼真的视、听、触一体化的多维信息虚拟环境，使用者通过使用适当设备，可以在特定环境内，通过语言、手势等自然的方式，与虚拟世界中的客体进行实时交互，不仅能够感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验，这是对知识的进一步升华，实现了理论与实践的有机结合。

利用虚拟现实技术，构建虚拟现实平台，用民航类专业课程教学中，很有必要。一是利用虚拟现实技术，可以弥补学校实践教学资源的不足。用于民航实践教学的飞行、管制、签派等模拟设备，不仅造价高，而且更新换代快，难以维护，对于大部分民航类院校而言，在学校内的实践教学难以贴近企业真实生产环境，贴近学生未来工作真实需要。利用虚拟现实技术，模拟企业真实工作状态，能够在一定程度上优化和弥补学校实践教学能力，节省设备更新维护费用。二是利用虚拟现实技术可以避免人为操作带来的危险性，虚拟现实技术的应用还可以拓展到航空安全等更多领域，如飞机机械故障、发动机故障、人为危险多种情形、火灾不同阶段、人员纠纷、天气、雷达系统故障等，满足更多民航类专业应用型人才的培养需求。三是利用虚拟现实技术优化师资队伍建设。部分教师由于实践技能的不足，导致无法满足双元制教育模式的要求，利用虚拟现实技术，构建虚拟实践场景，教师可以在不影响日常教学和科研的情况下，随时随地进行实践技能学习培训，以满足学生的实践教学需求。

3 基于“双元制”理念的民航类专业虚拟现实教学方法应用探索

3.1 虚拟场景建模

采用UNITY等软件，构建虚拟实验室，进行虚拟场景建模。一是模拟滑行、起飞、进近、着陆等飞行状态，让教学知识在学生面前生动展现。二是模拟雷暴、火山喷发、低空风切变等在日常生活中不易接触的现象，避免在现实中的危险。三是搭建虚拟实践操作场景，模拟雷达管制、机场管制、程序管制、飞行训练、飞行组织与实施、飞行程序设计、飞机维修等一系列在真实环境中的训练，提高教学效率，提升学生实践素养。

3.2 虚拟教学模块

构建与民航类专业学生培养相关的系统，提升教学效率。例如构建虚拟教务、成绩考评等管理系统，供学生选课、评教、成绩管理、实验安排；构建虚拟实验系统，供学生自主选择时间完成学业内实验和实践；构建虚拟师生互动系统，完成教学答疑等常规教学内容。总言之在教学管理层面，构建虚拟教学模块，在提高学校工作效率的同时，也为学生提供方便。

3.3 虚拟教学资料

91部、121部、135部、141部等民航规章是民航类专业教学的重要知识来源，这些规章内容复杂、体系庞大，并且众多资料涉及“空域”、“高度”等三维及三维以上空间概念。普通的课本、PPT等二维知识载体在进行这些知识承载时很难将知识点的本质和全貌予以展现。利用虚拟现实技术，构筑虚拟现实知识贮存空间，教师和学生对知识点查阅和使用将变得更为精确和具体。

3.4 因材施教

虚拟现实技术作为一种机遇计算机和网络发展起来的信息技术，能够轻易做到过程的冗余备份，学生的学习和操作过程，老师可以随时随地反复查看，能够根据学生个性特点安排相应教学任务，做到“因材施教”。

4 结语

任何教育方法和模式都是一个不断完善的过程，基于“双元制”理念的民航类专业虚拟现实教学方法，就是以“双元制”人才培养模式为指导，坚持校企合作、理论实践结合的育人理念，开展民航类专业虚拟现实教学方法改革，推进虚拟现实技术在民航类专业人才培养上的应用。虚拟现实技术有助于提升教学效率，优化教学效果，目前在教育领域的研究使用虽处初期，但随着技术的不断完善和发展，将对高等教育的教学改革与实践产生持续影响。