金课背景下飞行学员航理课程系统化教学设计研究.pdf

金课背景下飞行学员航理课程系统化教学设计研究熊 英1，李秀华1，李 涛2（1.南昌航空大学 通航学院，南昌330063；2.江西软件职业技术大学 退役军人学院，南昌330041）摘要 该研究对照“金课”建设标准，从航理核心课程“空中领航学”入手，探索航理课程系统化教学设计方案。在教学设计过程中，大量融入实践元素，将教学目标向“能力、创新和难度”这 3 个维度偏移。教学实践和教学评价表明，新的教学设计方案能够提高飞行学员的理论水平，促进飞行学员建立情景意识，缩短飞行学员的航校适应期。关键词 金课；空中领航学；航理课程；系统化教学设计 中图分类号 G642.0 文献标志码 A doi：10.3969/j.issn.2096-8566.2023.02.014 文章编号 2096-8566(2023)02-0115-06Research on Systematic Instructional Design of Aviation Theory Courses forPilot Students Under the Background of“Golden Courses”XIONG Ying1，LI Xiu-hua1，LI Tao2（1.School of General Aviation,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China;2.School of Veterans,Jiangxi Software Vocational and Technical University,Nanchang 330041,China）Abstract:Based on the construction standards of“golden courses”,a systematic instructional design scheme is explored for“AirNavigation”,which is a core course in the teaching of aviation theory.In the design of teaching,a large amount of practical elementsare integrated and the teaching objectives are directed towards the three dimensions,i.e.ability,innovation and degree of difficulty.The results of teaching practice and teaching evaluation show that the new instructional design scheme can greatly improve pilotstudents theoretical level,promote their situational awareness,and shorten the flight school adaptation period.Key words:golden courses；Air Navigation；aviation theory course；systematic instructional design 引言目前的航理教学中，学生解决复杂问题的综合能力仍然比较薄弱。为此针对航理核心课程“空中领航学”(以下简称“领航学”)，国内教育专家们采取了一些教学改革办法，比如案例法1、虚拟平台结合法2-3、模拟飞行实验法4、以考促学5-6、思政融入7-8等等。这些教改方法从不同角度、不同侧面改善了教学效果，但是这些方法缺乏对课程整体性、深层次系统设计。“金课”9概念的提出，为航理课程教学改革指明了方向和着力点。张坚豪10认为，“金课”的建设标准体现在教学上，在教学内容上应把知识点、应用案例与实践紧密联系并定期更新，在教学形式上开展“互动式”教学，在学习 收稿日期2022-10-05 修回日期2023-02-02基金项目江西省高等学校教学改革研究项目(JXJG-22-8-36)；南昌航空大学校级教改课题(JY22105)；南昌航空大学博士启动金(EA202116242)通讯作者熊英(1978)，女，博士，讲师。主要研究方向：飞行力学、计算流体力学。第 37 卷 第 2 期南昌航空大学学报：自然科学版Vol.37 No.22023 年 6 月Journal of Nanchang Hangkong University:Natural SciencesJun.2023 结果上注重培育探究和批判精神；崔佳11指出，“金课”的建设必须在具体教学中展开，而“金课”的含金量主要体现在教学内容、教学方式、教学评价等方面。可见，航理课程教学改革的“着力点”应该围绕教学设计展开。关于如何开展“金课”视域下的教学设计这一问题，崔佳11提出“金课”教学设计的原则，强调了学生的深度参与性、教学目标的方向性和教学活动形式的多样性；黄伟等12基于“认知构建主义”学习理论，对“环境演变与全球变化”课程展开探讨，认为在“金课”建设过程中，对教学内容要舍得做减法，对教学形式和方法要勇于做加法；刘燕萍13对“非测绘专业测量学”课程教学进行探索和实践，其亮点是教学内容设计上采取模块化教学体系设计，从而实现了课程对毕业要求指标点的支撑；颜敏14通过研究教学、理解学生、提升目标和逆向设计 4 个环节，提出了以学生为中心的“会计学”金课建设路径；李莉等15围绕“金课”建设要求构建了“Java”实践教学内容框架及相应的实践教学案例库。以上这些教学设计方法分别针对不同的课程，从教学设计的各个环节入手，进行了有针对性的教学设计，为“金课”建设框架下的教学设计提供了有力的借鉴和参考。但是，这些教学设计都是从教学的某个节点入手，“管中窥豹”，缺乏系统性，对于教学中出现的问题，必须深入课程本身，进行系统化设计，研究“治本”的教学方案。1 “金课”背景下“领航学”系统化教学设计方法系统化教学设计以“金课”为背景，以“领航学”课程为对象，探索通过科学、有效、可实施的教学设计，提高飞行学员的航理水平。系统化教学设计的关键在于对教学中涉及到的各个环节精准把握、不留死角、力度得当，因此，基于“对策研究”的基本思路，提出了教学设计基本逻辑流程(图 1)。首先找出目前“领航学”教学中存在的问题并对问题进行溯源，对照“两性一度”标准、根据教学理论和实践经验，初步形成教学设计方案；接下来，在教学实践中实施教学设计方案，根据教学实践结果，研究如何科学评价并证明教学设计方案的有效性，并根据评价结果对教学设计进行修改完善；最后，完成教改方案的制定，促使“研究问题”得到解决。完成教学设计方案金课标准下“领航学”存在的问题问题溯源研究教学设计初步方案教学目标的设计教学内容组织与呈现教学方法与策略选择教学媒介的运用方案实践科学评价 图 1 “领航学”教学设计逻辑流程 1.1 以“金课”建设标准审视目前“领航学”教学存在的问题和原因一方面，学生对“领航学”基本知识能够比较好的掌握，但是对于难度稍微拔高及偏向实践的问题，比如仪表进近航图的综合运用、现代导航方法等，就一团雾水；另一方面，课堂教学教师说得多，师生互动和讨论少，学生的学习主动性不强，第二课堂拓展缺乏系统性，教师不能充分掌握学生课余时间利用情况。对这些问题表象进行以下 3 点溯源：1)重视知识传递，缺乏能力培养。在教学目标的设计上没有充分体现对学生能力的塑造，在教学内容的组织上注重概念、原理和解决问题的学习，缺乏对知识的综合运用能力和创 116 南昌航空大学学报：自然科学版第 37 卷新性的培养。这种重视知识传递，缺乏能力培养的做法是一种低阶教学，是治标不治本的教学实践，所培养的人才必然缺乏持续学习和创新的能力。2)重视经典教材，缺乏创新提高。领航理论偏于老旧，授课内容跟不上形势发展和学术前沿。例如，目前国内机场在终端进近过程中普遍使用 PBN 导航方法，而“领航学”课程的教材内容仍然是以非精密进近和精密进近为主的传统进近。此外，“领航学”教学所涉及的大量老式仪表(例如 ADF 指示器，航道罗盘 CDI)已经在现代民航飞机上很少出现，甚至 HSI 也早就集成到其他的表盘上，这就导致教学内容脱离实际、教少所用甚至教无所用。3)重视考试合格，缺乏难度升级。国内大多数院校都把私商仪考试和面试的通过率作为教学评价指标，过于重视考试指标的达成。学生学业任务过轻，课后作业以考试合格为标准、缺乏挑战度，导致学生机械学习、不会思考，学起来轻松，用起来不会。课程是教育活动的核心，教学存在的问题最终要回到课程本身来解决。1.2 制定系统化教学设计方案根据教学设计经典流程，教学设计方案首先进行教学目标的设计。“领航学”教学目标设计遵循反向设计原则，从“保证飞行安全、培养飞行精英”这一需求着手，发挥第一课堂的主导性，拓展第二课堂的先进性，引导学生自主学习，进行由浅入深，即从理论到实践、从课本到实操、从经典到前沿的分层次教学。在金课建设标准下对“领航学”的每一章节进行教学目标的设计，突出对学生知识综合运用能力和实践创新能力的培养。然后，对教学内容进行组织和呈现。围绕金课的建设标准，采用“引导材料+学习层次系统+创新学习”的递进过程。按照“金课”标准，以教材作为教学内容主体的同时，必须看到教材的滞后性，即教材永远追不上科技发展的步伐，所以，在依赖经典理论的同时，应着力培养学生的探究精神和批判精神。接下来，根据具体教学内容的不同，科学采用多种教学手段，改变单一的教学方式，通过多种教学方法提升教学效果，制定有效的教学方法和策略。通过对不同教学内容的特点进行分析，联系飞行事故案例、生活常识，甚至可以是历史典故、传统文化等多门学科，分别研究各个教学知识点的教学方法和教学策略，提升教学效果，达成教学目标。最后，在第二课堂结合通航学院现有的飞行训练模拟器实验室、波音 737-300 大飞机资源，引导学生运用所学知识解决相关领航问题开展飞行实践，探索培养学生的情景意识和解决复杂问题能力的方法。1)科学设计教学目标。教学目标的表述采用内部心理与外部行为相结合的目标陈述方法，既强调学生学习结果的内在心理变化，又克服了目标陈述模糊不清的弊端。以“无线电领航设备 VOR”(课程第 6.2 节)的学习为例，教学目标包括知识目标、能力目标和素养目标三方面的内容。在教学目标语言组织上，建立内外结合的目标陈述方法，如表 1 所示，教学目标用“熟悉”、“理解”、“熟练”等反映心理变化的词语进行表述，反映学生内部心理的变化。同时，用行为表述方法，如：“提供一幅航图，画出 RBI、ADF 指示器和 RMI 进入预定方位线的仪表变化过程”等具体化行为表述方法，使教学目标更加清晰。在能力目标中加入对学科前沿、最新研究成果和领航理论实际应用情况等方面的考察，如表 1 能力目标第 3 点所示，把学生精准把握学科前沿的要求通过写入教学目标的方式落到实处。在素养目标中，如表 1 素养目标第 1、2 条，通过提炼“VOR 领航设备”的思政元素，培育学生的优秀思想品德。在素养目标的最后，如表 1 教学目标第 3 条，将育人与育才进行有机统一、培育高级思维，体现“金课”建设的高阶性标准。2)教学内容的组织与呈现。第 2 期熊 英，李秀华，李 涛：金课背景下飞行学员航理课程系统化教学设计研究 117 具体教学内容的组织与呈现逐步推进过程如图 2 所示。在新教学开展之前，采用奥苏贝尔的先行组织者策略(Advanced Organizer)，首先向学生呈现具有引导性作用的材料，如“空难案例”、“飞行日记”、“航空发展历史”等。引导性材料的目的在于，使得教学主题呼之欲出，同时可以激发学习兴趣、培养探究精神。组织教学内容时，按照加涅学习层次系统(Gagnes hierarchy system of learning)对教材内容做具体分析，联系“领航学”实际情况，教材内容可分为概念学习、原理学习、问题解决的学习这 3 个层次，逐层深入。在教学内容最后加入“创新学习”环节，此处的创新学习是对学科前沿、复杂问题、飞行实践的学习，重点向学生介绍当今主流技术和学术前沿并引导学生思考。加涅学习层次系统领航学引导材料(先行组织者策略)领航概念领航原理领航问题的解决创新学习 图 2 “领航学”教学内容的组织与呈现的推进过程 3)教学方法和策略。教学方法采用讲演式教学、讨论式教学和作业式教学交替进行的方法。在讲演式教学中，根据不同的教学内容融入比较法、案例法和比喻法，使得教学过程形象生动，加强教学效果。在讨论式教学中，教师的核心任务是为学生提供一个有利于发挥其自身主动性、塑造人格的平台。通过课堂讨论，培养学生的问题意识、辩证思维和批判精神，最终达到培养学生解决复杂问题能力和创新能力的目的。在作业式教学中，通过大作业的形式，适当为学生增负，增加挑战度。在作业内容的布置上重点训练学生综合运用知识和解决复杂问题的能力。作业不设置标准答案，以“一个问题、多种方法、多种答案”的思路鼓励学生积极思考。采用以学生为中心的教学策略，通过启发式教学和合作学习的有机结合，达成教学目标。启发式教学通过教师对学生的有效引导达成教学目标。结合“领航学”课程和学生的特点，围绕两性一度标准，在教学设计过程中从三方面实现对学生的启发。第一，经典领航理论是实施空中飞行的基础，启发式教学实施过程中应对基础理论充分重视；在基础知识教学过程中融入比较法、案例法和比喻法，达到举一反三、触类旁通的效果，启迪思维，培养问题意识。第二，启发式教学必须结合学科最新动向进行。这是因为，一方面，只有学生在自身实践中亲身体验，经典理论对于学生才是有生命的、可感知的；另一方面，学科的发展前沿体现了最新的研究成果，是经典理论的延伸，对学科 表 1 “领航学”第 6.2 节“无线电领航设备 VOR”教学目标设计教学目标基本分类“无线电领航设备VOR”具体教学目标内容知识目标1、熟悉VOR系统的功用：提供一幅航图，学生能够指认出VOR系统，说出其在该航图程序下的功用以及频率、工作距离和识别码。2、熟练掌握CDI、HSI的指示和使用方法：提供一块仪表，指认出名称、指示原理、使用方法，说出左/右区和向/背区的含义。能力目标1、理解进入预定方位线的含义和原理：提供一幅航图，能够正确判断飞机进入某条预定方位线，未到、进入还是已过。2、熟练掌握用RBI、ADF指示器和RMI进入预定方位线的方法：提供一幅航图，能够画出RBI、ADF指示器和RMI进入预定方位线的仪表变化过程。3、掌握目前测角系统发展情况、最新研究成果，能够说出一种以上测角系统目前在航线飞机上的应用情况。素养目标(含思政目标)1、熟悉我国空军、民航VOR导航系统发展历史。2、理解VOR对国家发展的重要贡献及国家安全的战略意义，树立献身民航、报效祖国的理想信念。3、培养严谨细致的科学态度和运用VOR系统显示仪表来分析问题、解决问题的计算思维。118 南昌航空大学学报：自然科学版第 37 卷前沿的掌控，有助于提高学生的学习兴趣、历史站位和创新思维。第三，经典理论的传承需要联系当下实践，提出新的问题，所以问题意识是创新的源泉。合作学习通过在课堂上开展对话和讨论达成。学生对教师提出的问题各抒己见、相互切磋，培养学生的竞争意识、独立人格和合作精神，激发学生的创造力。4)充分运用多种教学媒介。制定科学、合理和可行的方案实施多种媒介、多管齐下的第二课堂拓展。首先，充分利用现有条件，在课余时间对飞行技术专业本科生定时开放飞行训练模拟器实验室和大飞机资源，为学生自主学习提供便利；然后，教师利用电子航图、仪表进近程序和桌上飞行模拟练习器，通过布置大作业的形式，设置航行任务，使学生熟悉飞行程序、仪表，使学生有目的地进行自主式学习，提高第二课堂学习效果；最后，教师带领学生实地察看飞机驾驶舱仪表，引导学生将领航方法和飞行实践结合起来。1.3 对教学设计和实践进行测量和判断对飞行技术专业 2018 级本科生“空中领航学”课程按照教学设计方案进行为期一个学期，共计64 个学时的教学实践。在教学实践中，将 18 级4 个班 120 人分为 2 个试验组，一组学生实施新的教学设计方案，另一组学生实施原有教学设计方案。在教学实践过程中和结束后，深入挖掘“领航学”课程评价指标并进行打分，评价内容包括以3 个部分。1)教学实践情况评价。基于建构主义理论对课堂教学过程的分析，并围绕金课建设标准，对每次课程的课前、课堂和课后教学情况进行观测记录，记录的内容包括：课前：学生个人对所学课程的投入情况，与同学、教师的交流、互动。课堂：学生个人参与的时间和广度；学生参与小组学习的时间、小组交流和讨论的实效性；学生对知识的理解和运用；学生对所学内容的反思、批判、质疑和创新情况；学生是否体会到了思政的要点，达到与思政元素的共鸣。课后：学生的自主学习、自我监督和成就感的获得。2)学生学习过程考核。对学生学习的考核是教学评价的核心。对照“两性一度”，测验(期末考试)试题在考察基础知识的基础上，突出对知识综合运用能力的考察，同时，试题设计紧贴时代，反映出基本知识点与最新学科前沿的融合。此外，重点加强了课堂互动考核、课后作业完成度考核和第二课堂实践考核。3)飞行航校、航空公司反馈。由于飞行技术专业的特殊性，一部分学生由于身体等多方面原因未能进入航校学习，还有一部分学生学飞过程延长，所以，航校和公司反馈的样本数较少，我们只搜集到了 26 个样本数据。基于“金课”建设要求，联系课程实际情况，对所获取的资料进行综合分析，确定各个评价内容(教学实践考核、学生学习过程考核、航校反馈)的指标、权重，具体评价结果如表 2 所示(括号内为原有教学方案的打分情况)。表 2 显示，虽然在“考核”部分，两组学生的考核分数基本一致，但是，航校、航司反馈差异明显，也就是说，新教学方案下的飞行学员适应能力明显增强、航校适应时间明显缩短。这也说明，虽然完善了考核环节和考核内容，但是，单纯的考核仍然不能够反映真实的教学效果，人才的培养成效需要做长期的追踪。表 2 评价资料综合分析打分结果教学实践学生考核航校反馈权重0.30.40.3综合评价分数/分80(70)80(80)90(70)教改评价分数/分83(74)综上可见，新的教学设计方案能够将课程向“能力、创新和难度”3 个维度偏移，取得了较好的教学效果。因此，认为新教学设计方法和教学设计方案是合理的，能够提高现有的教学水平，实现教 第 2 期熊 英，李秀华，李 涛：金课背景下飞行学员航理课程系统化教学设计研究 119 学目标。2 结论1)教学实践、过程考核和航校反馈情况表明，实施系统化教学设计，有效提高了飞行学员航理知识水平和解决复杂问题的能力，缩短了学员航校适应期。2)按照“两性一度”标准，建立了一整套系统化教学设计方法，该套教学设计方法可以应用到其它航理教学设计中，推动飞行员航理教学水平的提升。【参考文献】张军峰.案例教学法在空中领航学教学中的应用 J.软件导刊(教育技术),2010,9(6):20-21.1李桂芳,司海青.基于实验室平台的空中领航学课程教学研究 J.教育教学论坛,2019,412(18):269-270.2彭旺.信息化环境下航空理论教学的探索 J.科技与创新,2020,154(10):98-99.3尹强,孙书霞,马丽璇,等.空中领航课程教学中若干问题的探讨 J.科技视界,2021,359(29):192-194.4桑保华.执照题库贯通于“空中领航学”的教学改革探讨 J.科教文汇(中旬刊),2014,290(26):70-71.5邢琳琳.基于 MPL 多人制机组驾驶员执照的航理教学法创新研究 J.中国民航飞行学院学报,2018,29(2):63-65.6胡延春,熊英.飞行员准军事化培养中的思政教育方法探索 C.全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会论文集.北京:北京航空航天大学出版社,2019:340-346.7王馨悦,吴奇.课程思政引领空中领航课程建设 C.第三届全国高等学校航空航天类专业教育教学研讨会论文集.北京:北京航空航天大学出版社,2022:253-256.8吴岩.建设中国“金课”J.中国大学教学,2018,340(12):4-9.9张坚豪,谢雯瑜.“金课”的内涵理解及建设策略 J.黑龙江工程学院学报,2020,34(2):65-68.10崔佳,宋耀武.“金课”的教学设计原则探究 J.中国高等教育,2019,623(5):46-48.11黄伟,刘茹,胡凡根,等.“金课”建设背景下“环境演变与全球变化”课程教学改革实践 J.中国地质教育,2022,31(3):87-92.12刘燕萍.“金课”建设背景下非测绘专业测量学课程建设探讨与实践 J.高教学刊,2022,8(15):6-9.13颜敏.论以学生为中心会计“金课”的建设路径 J.财会月刊,2020,873(5):47-56.14李莉,汪红兵,李新宇,等.面向新工科和金课建设的 Java 程序设计课程实践教学内容改革 J.计算机教育,2022,328(4):52-55.15 120 南昌航空大学学报：自然科学版第 37 卷