原创《面向应用型人才培养的《仿真技术基础S》课程改革》
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面向应用型人才培养的《仿真技术基础S》课程改革探讨
王 飞
（中国民航大学 空管学院,天津 300300）
摘 要：为有效支撑本专业应用型人才培养目标的达成,针对《仿真技术基础S》课程中存在的不足,从教学方式、教学资源和考核方式三个方面提出了改革内容：借鉴CDIO培养模式,改变重结果、轻过程的不足,增加实验设计环节,使学生做到实验设计和实现的综合锻炼；依靠课程组成员丰富的科研经验,从空管、航空公司、机场运行等实际问题中凝练出适合于本课程教学的实验,充分发挥科研反哺教学的作用,不断充实教学资源；采用学生分组答辩、课题组老师集体打分的方式,尽可能做到客观、公平的评判.最后本文提出了参加企业实践、利用新媒体和小班授课等措施来保障课程改革的成效.
关键词：应用型人才；仿真技术基础S；实验课；课程改革中图分类号：G642.0 文献标志码：A
文章编号：1674-9324（2018）26-0121-04
一、引言
交通运输专业是我校首个教育部高等学校特色专业建设点、首批天津市品牌专业建设点、天津市重点建设专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业,于2012年10月通过工程教育专业认证.本专业的人才培养目标是培养“高素质应用型工程技术人才”.所谓“应用型人才”,虽然目前学术界尚未有统一的定义,但对其概念和特征基本上形成了一种共识：利用科学原理改造世界,通过社会实践创造性地解决现实问题,为人类社会提供物质和精神财富,具有发现、分析、创造性地解决实际问题的能力,即实践能力[1].
《仿真技术基础S》是面向交通运输专业（卓越班）的一门学科专业基础课,既有理论教学内容又有实验教学内容,其主要任务是使学生具备应用MATLAB解决空中交通管理、飞行运行管理、机场运行管理中的典型实际问题的能力.可见,本课程的教学目标与“应用型人才”培养目标相吻合,能够为我校交通运输专业人才培养目标的达成提供有益支撑.此外,本课程也可在学生参加的大创项目、数学建模竞赛、毕业设计中发挥积极作用.为了更加有效地支撑人才培养目标,本课程组将教学方式、课程资源、考核方式作为本课程建设的三个重要内容,并在相关教研论文中对这三方面内容提出了有益的改革思路.针对教学方式,为改变以教师讲授为中心、与实际问题联系不强等不足,提出了在教学过程中采用基于PBL（ProblemBased Learning,基于问题学习）的教学方式,培养学生应用MATLAB解决实际运行问题的能力[2].针对课程资源,为改变没有面向实际问题的课程资源的窘境,课程组以实际运行问题为对象,凝练了8个实验作为课程资源[3].针对考核方式,为改变考核方式单一、考核结果不够客观等问题,提出了基于分组实验的竞争性考核方案[4].上述的各种改革,一方面帮助课程组老师厘清了本课程建设的方向和内容,另一方面也引领学生进行有效学习,在提升学习积极性和对本课程的认同感上发挥了积极作用,也使得学生更加直观和明确地学习本课程的意义所在.
二、本课程存在的不足
经过2年的实践,从同学们反馈的情况看,同学们的学习积极性和学习效果有了明显提升,达到了当初改革的目标,但依然存在一些不足,需要在今后的教学中持续改进和完善.
1.教学方式有待改进.本课程教学内容主要有2个部分组成：MATLAB基础知识和MATLAB编程实验.按照PBL的思想,每个实验都是由实际运行问题凝练而成,有助于提高学生学习兴趣,帮助学生更为有效地掌握所学知识.由于本课程授课对象为大二学生,他们对于诸如跑道容量评估、机场滑行路径优化、航空公司航线网络最短路径等典型问题的背景知识尚不了解,因而需要教师对问题的背景环境进行说明,给出求解思路,甚至是告知使用的MATLAB函数名称,然后学生按照老师给出的思路,调用函数,去解决问题.这样的方式较为简单、直接,同学们可以少走弯路,节省了很多时间.
2.教学资源有待扩充.本课程的实验教学部分是由若干个验证型实验和综合型实验组成的,验证型实验在课堂上结合MATLAB基础知识一并完成,大作业是由8个综合型实验组成.考虑到同学们在大二阶段掌握的行业背景、知识结构的局限性,并不是每一个实际应用问题都能够直接拿来作为实验内容.这8个实验是课程组老师在日常工作中搜索、积累、加工、创新的成果,每一个实验都需要耗费大量时间精心准备.因此,每增加一个综合型实验都需要一个过程和周期,这就造成了实验题目的补充更新速度较慢.在近2年的教学中,只更新了3个全新实验,其余5个实验仅对原始数据和实验要求进行了小范围的改动.
3.评分机制有待完善.本课程目前考核方式采用大作业的考查形式,最终成绩由平时成绩和期末成绩按照比例15%：85%构成.平时成绩由任课教师评判,综合考虑学生出勤、课堂表现、随堂测验、课后作业等情况.期末成绩由课程设计成绩决定.课程设计有8个独立实验,分组完成,每组需完成全部8个实验,其成绩由小组平均成绩和个人成绩各按50%共同判定.这种考核方式在一定程度上锻炼了学生们的团队协作意识和能力,然而小组中每个成员的个人成绩由组内成员互相打分产生,本意是小组成员最了解每个人对于每组实验的完成程度,但小组成员皆为同学关系,造成打分较为平均,不够客观,也不能反映出每位同学的真实贡献度.此外,每个小组的实验内容是一样的,依然无法避免组与组之间相互借鉴甚至抄袭的现象.此外,这种打分方式忽略了过程考核,缺乏对学习过程的掌握,容易导致学生在期末临时抱佛脚的情况出现.
三、本课程的改革内容
针对本课程目前存在的上述3方面不足,拟从以下几个方面进行改善.
1.借鉴CDIO培养模式,转变实验教学方式,为了改变在本课程实验教学中重结果、轻过程的弊端,可以借鉴CDIO （ConceiveDesignImplementOperate,构思、设计、实现、运行）培养模式[5],结合本课程编程解决问题的特点,引导学生在设计和实现上充分发挥主观积极性和能动性.举例来说,对于“单跑道飞机降落排序问题实验”,教师只需要明确问题来源、实验目标及要求,不再详细讲解求解思路和方法,要求学生自主完成表1中的实验内容.
表1 不同实验阶段的实验内容
从表1可以看出,通过实验阶段和实验内容的重新梳理,引导学生在设计阶段就要主动学习,避免了以往被动式接受教师讲授的内容,也能够拓展学生其他方面的能力.这样的方式加大了对于实验过程的考量,不再以唯实验结果论,一方面可以帮助教师提早发现学生实验过程中的问题,及时指导学生改正；另一方面也可以帮助学生更好地理解实验内容,提升学生自我思考的能力,有利于编程实现的顺利进行.
2.充分发挥科研反哺作用,不断充实教学资源,本
课程的教学资源主要是指解决典型运行问题的实验.为了支撑应用型人才解决实际问题能力的培养,本课程的实验不能采用大多数MATLAB课程中通用的实验内容,应当紧密结合空管、航空公司、机场运行实际问题,从中凝练出符合本课程教学目标、难度适宜的实验.这就对本课程组的教师提出了较高要求.本课程组成员长期从事本领域的科研工作,积累了丰富的科研成果和经验.在前期建立的8个教学资源都源自于科研项目,其中有4个是本文作者从近4年自身从事的科研工作中,对空管系统实际问题的抽象、简化、加工而成的.考虑到授课对象还包含飞行运行控制方向的学生,拟在后续课程教学中增加2个有关航空公司运行规划管理方面的实验内容.这6个综合型实验与仿真技术知识点、MATLAB知识点的对应关系如下页表2所示.
从表2可以看出,本课程的每个实验都是用于解决1个实际问题的,而每个实验中又是诸多MATLAB知识点的综合运用.
3.课程组集体考核,完善成绩评判方式,目前,本课程实验是分组完成的,每组5—6名成员,每组完成8个实验.由于在未来考核中拟增加实验设计阶段,导致学生工作量也会相应增加.因此,将原本每组必须完成8个实验改为完成4个实验,小组成员3—4人为宜,这样可以保障每个小组成员有充足的时间和精力,把每一个实验做好、做深、做精.本课程成绩拟改为平时成绩、期中成绩和期末成绩,按照比例15%：25%：60%构成.平时成绩由任课教师评判,综合考虑学生出勤、课堂表现等情况.期中成绩考查学生对于MATLAB基础知识的掌握情况,由任课教师根据期中测试结果评判.期末成绩由实验成绩决定,由小组成绩和个人成绩按照50%：50%的比例构成.对于实验成绩的评判,可采取学生分组答辩的形式,课题组老师集体考核.
具体来说,每个学生的成绩由4部分组成,如图1所示.
如图1所示,个人平时成绩和个人期中成绩由任课教师直接评判,实验成绩由课程组老师根据每个小组答辩情况给出的实验平均分得到.其中,小组实验成绩按照表3的评分标准进行评判,个人实验成绩按照表4的评分标准进行评判.
四、保障措施
为了使本课程改革顺利进行,更好地帮助学生达成学习目标,应在以下几方面加强保障工作.
1.积极参加企业实践,尽快完成实验指导书的编写.课程组老师应积极参与企业实践,利用寒暑假及一切机会,深入到空管、航空公司、机场运行一线,搜集可用的实验素材,回来后进行深度加工,分工合作尽快完成实验指导书的编写工作.
2.充分利用新媒体,建立线上线下联动方式.由于很多编程语句的熟练和编程技巧的运用是需要通过大量编程实践逐步达到的,而实验课程的课堂时间有限,无法满足每个人的学习需求.因此,教师建立了课程微信群,充分发挥新媒体的沟通便捷性,与本课程学生建立课后的沟通渠道.这样的方式有几方面优势,一方面有助于同学们在群中相互交流讨论,另一方面教师可针对存在的共性问题进行进一步的解释说明,也可针对个别同学进行一对一辅导.
3.安排小班上课,提高实验课学习效率.本课程授课人数近几年保持在85人（2个自然班）左右,由于实验场地和实验设备的局限,在实验课上只能2—3人共用1台电脑,无法保障每位同学在课堂上有充足的动手编程时间,更多依靠同学在课后加强自学和练习,课后一旦遇到困难无法第一时间与老师沟通.因此,在条件允许的情况下尽可能安排小班授课,从而保障人手一台电脑进行编程操作.
五、结论
本文针对《仿真技术基础S》课程从教学模式、课程资源、考核方式三方面提出了课程改革方面的一些认识和思考,以及就保障措施谈了一些自己的看法.新的方式、方法的教学效果如何,还需要在后续一段时间的教学活动中去总结、评估,并滚动完善.本文也可以为其他实验类课程提供参考.
参考文献：
[1]李素芹.应用型人才相关问题辨析[J].扬州大学学报(高教研究版),2014,(01)：13-18.
[2]王涛波,王超.空中交通管理系统建模与仿真课程实验教学探讨[J].大学教育,2016：144-145.
[3]王超,王涛波,王飞.“空管系统建模与仿真”PBL教学中的典型空管问题设计[J].教育教学论坛,2016,(9)：153-
[4]王飞,王超,王涛波.“空管系统建模与仿真”课程竞争性考核方案研究[J].教育教学论坛,2016,(39)：169-171.
[5]EdwardF.Crawley, 等. 顾佩华, 等, 译. 重新认识工程教育———国际CDIO培养模式与方法 [M]. 高等教育出版社, 2009.
Discussionon"BasicSimulationTechnologyS"CurriculumRevolutiontoCultivateApplication-orientedPersonnel
WANGFei
(CollegeofAir TrafficManagement,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)
Abstract： Inordertoeffectively supporttoachievethegoaloftrainingapplication-orientedtalentorthe profession,andaim attheexistingdeficiencyofthecourseof"BasicSimulationTechnology S",thispaperputorward threeaspectsof thereformcontentfrom theteaching methods,teachingresourcesandassesentmethods.Using CDIO training modeforreference,changetheshortageofheyresultsandlight process,andincreaseexperiment designlinkto makethestudentsdothecomprehensivetrainingof experiment design andrealization.Depending ontherichresearch experience,conciseoutsuitableexperimentorthecurriculum teachingfromtheATC,airlines,airportsandother practicalproblems.Making fulluseoftheeffect ofthescientificresearchtofeedbackteachingandconstantlyenrichthe teachingresources.Itcan utilizethewayofstudents´groupdefenseandteachers´collectivescoring andshouldbeas objectiveandfairaspossible.Finally,thepaperputorwardsomemeasurestoensuretheeffectivenessofcurriculum reform,suchasparticipatinginenterprisepractice,usingnewmedia andteaching in allclasses.
Keywords：application-orientedtalents；BasicSimulationTechnology S；experimentalcourse；curriculum reform
人才培养论文参考资料：
结论，该文是一篇适合人才培养和《仿真技术基础S》和课程改革论文写作的大学硕士及关于人才培养本科毕业论文，相关人才培养开题报告范文和学术职称论文参考文献。
