基于CDIO理念的案例教學法在《航空氣象實踐》課程的應用研究

韓 博，傅 寧，潘麗麗

(中國民航大學空中交通管理學院，天津 300300)

民航交通運輸專業飛行運行控制方向(下簡稱運控方向)主要培養航空公司飛行簽派人員。飛行簽派是航空公司運行控制的核心，它負責對航空器飛行進行組織、指揮、安排、保障及運行管理。飛行簽派員負責與機長共同制定飛行計劃和航空器的簽派放行、對航班飛行進行全過程監控、掌握發布涉及航班安全的必要信息、在必要時決定取消航班或重新簽派放行［1］。

氣象條件是簽派員工作中重要的決策依據。依據《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規則》(CCAR－121－R4)和《民用航空飛行簽派員執照管理規則》(CCAR－65－R2)的規定，通過《航空氣象實踐》課程的學習，要求學生能夠正確使用航空氣象資料，包括各種類型的氣象信息和預報、氣象資料的分析(包括航路與終端區的氣溫和其他天氣條件的預報)、鋒面系統、風的條件、以及各種高度的氣象實況圖和預報圖的使用。

在當前的教學過程中，存在這樣一些不足:(1)教學方式以教師課堂講授為主，忽略了學生實踐能力的培養;(2)教學內容以氣象資料的識讀為主，沒有與崗位實際工作相聯系;(3)考核方式以試卷筆試為主，難以達到對學生真正工程實踐能力的考核;(4)對于新型氣象產品的介紹偏少，學生無法學到現代先進的氣象產品。近年來，隨著我國民航業的不斷快速發展，由于航空公司對高素質簽派員的需求量持續增加，從而對學校運控方向的學生培養提出了更高的要求。本文根據CDIO教學理念，將案例式教學方法，引入到《航空氣象實踐》的教學課程中，在貼近崗位實際的模擬環境中進行案例的學習和練習，提高學生的學習效果和團隊合作能力。

一、CDIO教學理念及案例教學方法

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的重要成果，CDIO的含義是Conceive(構思)、Design(設計)、Implement(實現)和 Operate(運作)，是在2001年由美國麻省理工學院、瑞典的林克平大學、查爾姆斯技術學院等大學合作開發的一種新型工程教育模式［2－5］。CDIO教學模式綜合考慮了專業知識、個人實踐技能及團隊協作三者之間的關系，強調重視對學生進行實踐性教學，以及培養學生的實際動手能力和創新精神。通過教師的引導和課程的設計，使學生的學習活動由被動的接受知識，轉變為主動的學習認知。

CDIO模式提出了“學中做”和“做中學”兩種重要方式［6］。在此理念下，課程教學需要運用貼近工程實際的綜合性設計項目案例，在教師的引導下，以學生為主體的進行協同教學，使學生的工程實踐能力和協作能力得到全面的培養鍛煉，順利完成教學目標。

二、應用CDIO教學理念的教學改革與實踐

學校運控方向開設《航空氣象實踐》課程，要求學生加深對氣象基本理論知識的理解，掌握實際工作中常用的氣象圖表、電報內容;能根據各種氣象信息對天氣變化做出綜合性評估，為保障航班的安全準點提供有力依據。根據此大綱的要求，課程組需要設計緊密貼合實際運行的工程案例。在此基礎上，開展案例式教學，以學生為主體，教師采取逐步引導的方式，使學生在實踐過程中，掌握所學內容，從而達到“學中做”和“做中學”。

(一)選擇實踐項目案例

參考CDIO的教學理念，采用案例教學模式進行教學活動。案例教學模式生動直觀，以教師為主導、學生為主體，側重于學生能力的培養，從而容易激發學生的學習興趣。同時案例設計靈活，根據教學目標設計的案例可大可小，在教學過程中具有很好的可操作性。在具體案例的選擇設計過程中，主要考慮的問題包括:

1.實踐性

案例背景應結合學生未來工作場景，案例內容盡可能貼合崗位實際需求。如以真實航班的簽派放行作為案例背景，將起飛機場的氣象條件分析作為學習對象，將知識點與案例充分融合，提高學生分析、解決工程實踐問題的能力。

2.針對性

案例內容緊密結合教學大綱，針對執照管理的要求，突出教學目標，不應偏離，使學生在案例的學習中體會到知識點的內涵和應用技巧，達到教學目標。

3.綜合性

每個案例的設計，力圖融合多個知識點，增加案例的豐富程度，更貼近實際工作，有利于提升學生解決實際問題的能力。

4.典型性

我國飛行氣象條件多樣，應選擇一些典型的代表區域特點的氣象條件作為案例，如南方的臺風、北方暴雪、西部的沙塵天氣等。

5.難度遞進性

案例難度應循序漸進，在學習過程中應逐漸增加難度，避免過于簡單，使學生失去學習積極性。

(二)實施CDIO理念的案例教學的主要方法

在實踐課的教學過程中，主要從案例實際任務出發，把握崗位需求和課程知識點這兩個關鍵要點。根據CDIO工程教育理念，主要采取教師引導和學生為主的方式進行啟發教學。

1.實踐案例庫的構建

氣象課程組內教師，根據教學大綱，確定主要案例內容，建立實踐案例庫。案例庫應包括章節知識點的小案例和典型氣象過程的綜合案例。小案例涉及內容包括天氣圖、衛星云圖、雷達圖、重要天氣預告圖、高空風溫圖、氣象報文等知識。綜合案例包括選擇臺風、風沙、雷雨、連續性降雪、大霧、風切變等典型氣象過程。

2.小案例的知識點精講

基礎知識點是實踐教學環節的重點，比如氣象報文的識讀、天氣圖中的符號、地面和空中的天氣系統、云和降水的判斷等。教學過程中，應重視基礎知識點的講解。此時，以教師的講解為主題，由簡單的小案例開始，對案例中的問題進行分析，引入理論知識，結合對案例的分析，達到教學目標。

3.綜合案例的課堂練習

在此階段，學生以3－4人小組為單位進行分組練習。教師布置該案例練習的行業背景和全部需求，并提醒學生可能會用到的主要氣象資料產品。學生小組內根據任務要求進行職責劃分，互相配合，對案例練習中提出的問題分別作答。最后由小組組長根據組員的答案匯總，提交該練習任務的完整答案，并給出答題依據，即支撐結論所需的氣象資料。

4.課后總結

課程組在學期結束后，對案例練習實施過程中的問題進行分析，包括學生的錯誤集中點、難點等內容。以此為基礎，對案例庫內的案例進行修改、完善，便于今后的教學。

5.考核評價方式

相對于傳統教學的考核方式，在這次改革中，對課程的成績計算方式設定為:出勤15%、課堂練習題成績25%、期末筆試30%、期末上機綜合考試題30%。其中，課堂練習和期末考試題，均以小組為單位統一給出成績。改革后的考核評價方式更加注重對學生綜合運用知識解決實際能力的考察，強調綜合練習的重要性以及小組團隊協作能力，引導學生把握重點，集中精力于工程實踐能力的提高。

(三)教學改革中存在的問題及解決方法

本次教學改革，是學校航空氣象實踐課程首次嘗試實施基于CDIO案例教學法的教學模式，在教學中發現了一些問題有待改進，主要表現在以下方面:

1.案例庫相對簡單

為了實施案例教學法而準備的案例庫，需要大量崗位實踐案例，達到在貼近實際的案例中學習課程知識點的目的。而本課程的案例庫尚處于建設初期階段，案例形式相對簡單，內容豐富程度有所欠缺。

2.教學觀念滯后轉變

課程組內教師習慣于傳統的以教師為主的傳授式教學模式，在基于案例的教學模式改革中，要求教師為主導、學生為主體的自發學習過程，改變了以往的說教模式，教師更需要調整適應。

3.教學輔助手段薄弱

除了課堂教學和練習外，應開發多種相應配套的課外學習手段，使學生在課余時間能夠進行自主學習，以便于加深對知識的理解。但現階段尚缺少類似手段，亟待加強。

三、教學改革的實施效果及改進措施

通過本次教學改革創新，采取案例教學法，圍繞案例進行教學、實踐活動，強化了學生實訓能力的培養，教學效果較為顯著。主要體現在:(1)改變了以往填鴨式的教學模式，學生開始作為真正的學習主體，提高了學習的主動性;(2)在實踐練習過程中能夠靈活使用所學知識理論解決問題，鍛煉了解決實際問題的能力;(3)小組團隊協作能力增強，在協作中互相學習促進;(4)較強地激發了學生的探索精神，形成了良好的自學、交流氛圍。

課程組在總結實踐教學的實施效果的基礎上，針對教學過程出現的問題，提出了一系列措施，保障教學效果，主要包括:

(一)完善實踐環節案例庫建設

案例教學模式是本次實踐課程教學改革的核心，案例庫是進行案例教學的基礎。根據教學目標，以及崗位特點，課程組精心設計更多的案例練習，編寫對應的實驗大綱和指導書。

(二)高效利用校園網絡教學平臺

網絡教學平臺是高校展開網絡教學的重要平臺之一，其中BB網絡教學管理平臺應用廣泛。為了更好的滿足學生課外自學、與教師互動交流，專門進行了BB網絡教學平臺的建設，作為課堂教學的輔助手段。該平臺的主要模塊包括了通知、課程內容、圖片視頻資料、作業練習、交流討論等。

(三)提高教師崗位素質和教學能力

在案例教學過程中，案例多是圍繞崗位實際工作為背景展開，對教師崗位的素質有著較高的要求。為此，課程組教師多次前往航空公司運行控制部門進行調研、學習，深入一線崗位的實際工作，對案例教學的把握能力不斷提高。同時，可定期聘請航空公司一線簽派員作為外聘教員，為學生講解真實案例，實景再現，讓學生更多的理解未來工作的真實環境。此外，案例教學過程是以學生為主體，課程組教師還需要對這種引導啟發式的教學模式加強練習，以便在課堂中充分激發學生的學習主動性，完成教學目標。

四、結束語

CDIO教育模式是當下有效培養高素質技能型專門人才的成功模式。基于CDIO工程教學模式，對民航交通運輸專業飛行運行控制方向的航空氣象實踐課程進行了一定的教學改革與實踐，并提出了改進措施。基于案例教學模式，能夠緊密圍繞行業崗位實際，將理論與實踐緊密聯系在一起，最終使學生在知識的綜合運用能力、解決實際問題能力以及團隊協作能力等方面，均有較大提高，完成了教學目標。

［1］羅鳳娥.改進和完善我國飛行簽派員培訓體系［J］.中國民航飛行學院學報，2002，(4).

［2］劉薇，陳琳，張炳祥.基于CDIO模式的飛行計劃實踐課程教學方法研究［J］.中國民航飛行學院學報，2014，(6).

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

［4］顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO—清華大學創新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009，(1).

［5］葉偉巍，孔寒冰.基于CDIO理念的產學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.論“做中學”戰略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008，(3).