飞行原理操纵知识教学方法探索

    桂荔 陈红英 叶露 陈丹丹

    摘 要：民航强国建设对航线运输驾驶员提出了更高标准，目前，国内航线运输驾驶员培养流程包括航空理论知识学习、初始飞行训练和航空公司改装。飞行原理课程是航空理论知识体系里的一门重要课程，跟飞行技术直接相关，其中包含大量的飞行操纵知识，对学生的应用能力要求高，这部分知识的掌握情况直接影响到飞行训练的效率和效果。文中结合实际教学经验，分析现有操纵知识教学过程中存在的问题，探索增强该部分知识教学效果的可实施性方法，提出课堂教学与在线课堂、虚拟仿真及模拟飞行实验相结合的教学模式，同时采用“三步走”教学流程，达到层次化教学的目的。

    关键词：以学生为中心;在线课堂;虚拟仿真;模拟飞行实验

    Abstract：The construction of a strong civil aviation country puts forward higher standards for airline transportation pilots.At present，the training process for domestic airline transportation pilots includes learning of aviation theory knowledge，initial flight training and airline modification.The flight principle course is an important course in the aviation theory knowledge system.It is directly related to flight technology.It contains a lot of flight control knowledge，which requires high application ability of students.The mastery of this part of knowledge directly affects the efficiency of flight training.And effects.Combining practical teaching experience，the paper analyzes the existing problems in the process of manipulating knowledge，explores the practical methods of enhancing the effect of this part of knowledge teaching，and proposes a teaching mode that combines classroom teaching with online classrooms，virtual simulation and simulated flight experiments.At the same time，the "three-step" teaching process is adopted to achieve the purpose of hierarchical teaching.

    Key words：student-centered; Online classroom ;virtual simulation; flight experiment

    安全是民用航空业的生命线，通过对2000年至2014年这14年间的370起国际飞行安全事故的统计和分析，发现人为因素是引起主要重大飞行安全事故的关键因素[1]，飞行员作为民航飞行器的直接行为人，他们的飞行技术和职业素养水平对飞行安全和民航发展来说显得尤其重要。目前，国内航线运输飞行人才的培养模式是学生在校完成航空理论知识学习和真机飞行训练，毕业后进入航空公司接受改装训练便可承担民航运输任务。

    飞行原理课程是航空理论知识体系里的一门主干课程，也是民航飞行人员私照、商照、仪表等级和航线运输执照理论考试的科目，对执照考试成绩影响显著[2]。飞行原理融合了空气动力学、飞行力学等课程，教学中包含大量飞行操纵知识的讲解，实践性强、对学生运用知识的能力要求高。学生掌握课程知识达到融会贯通后，将有助于在飞行实践中判断异常情况的来源及严重程度，进而及时修正，保证飞行安全[3]。因此，学好这门课对在校学生今后的飞行训练以及航班飛行工作具有重要的意义。目前，教师重视程度不高，教师重理论轻实践，飞行原理课程与飞行训练结合不够紧密，飞行操纵知识的教学效果不佳。民航强国建设对飞行人才素质提出了更高要求，有学者在研究飞行人才培养时指出要重视航空理论知识学习和飞行训练的一体化，避免出现重理论轻实践和重知识轻能力的情况[4]。飞行原理操纵知识学习是后续飞行训练的关键过渡，掌握熟练有助于提高飞行训练效率和质量。

    一、传统飞行操纵知识课堂教学存在的问题

    在传统的飞行操纵知识课堂教学中存在的主要问题在于：（1）缺乏应用场景。飞行操纵高度依赖驾驶舱内仪表和操纵装置，学生仅通过书本无法对其结构和工作原理有很好的认知。另外，实际飞行时气象条件和地理环境复杂、多变，极大影响飞机操纵方法，课堂理论教学无法提供逼真的飞行环境，只能忽略现实因素影响，仅对简单、单一的操作原理作讲解，实用性不强，不利于培养学生的飞行思维和临场应变能力，当学生面对实际的飞行环境时容易出现不知所措。（2）飞行操纵实验课课时不足。国内只有少数航校飞行原理课程配置了模拟飞行实验课但课时较少，且实验课与理论课存在脱节，二者相隔时间长，学生开始模拟飞行实验课时理论知识因遗忘变得生疏。另外，飞行操纵具有连贯性且操纵难度大，完成单个训练项目耗时长，课时少会导致综合性、设计性训练项目不足[5]。（3）安全意识教育力度不够。机组给予飞机的操纵指令直接影响飞行安全，错误操纵将导致灾难性后果，尽管在课堂上教师不断强调正确操纵的重要性，但部分学生安全意识薄弱，不能深刻认识到错误操纵的危险性，使后续实际飞行存在安全隐患。（4）学习过程中学生处于被动低位。由于现有的全任务飞行模拟器价格昂贵，设备数量少，实训场地紧张，且飞行教员人数有限，所以，飞行操纵教学都是在教室里开展，理论教师执教，教学过程大多是照本宣科，这种填鸭式教学无法引起学生的学习兴趣，降低学习积极性，教学效果不理想。

    二、飞行操纵知识课堂教学的方法

    （一）以学生为中心，以能力培养为导向

    飞行操纵知识的教学目标是学生在理解理论知识的基础上学会结合实际运行环境构思严谨的飞行思路和操纵方法，培养学生运用知识解决实际问题的能力。能力的提升靠践行，学生要多看、多想、多模仿，最关键的是多动手操纵，老师要少讲，要有意识从“以教师为中心”向“以学生为中心”转变，教师通过了解学生发展情况根据学习效果作启发式教学，学生不依赖教师讲授，从自身学习经验出发，在教师引导下以自己的方式对认知内容作有意义的构建[6]。

    （二）借助现代化教学工具，提高教学效率

    飞行操纵知识教学重在实践，课堂教学与模拟飞行实验需同时开展，但由于课时总数有限，实验课所能分配的课时较少，如何提高课堂教学效率，有效利用实验课时是教师需要解决的重点问题。随着教学信息化的推进和教学方法的改革，信息技术使传统教学发生革命性改变，使用现代化教学工具能够有效提高课堂效率，改进教学效果。据调查显示多媒体教学、在线课堂以及虚拟仿真等教学方式已普遍被高校教师接受，但是信息化技术与学科教学融入深度还不够[7]，仍需教师结合自身课程特点不断创新使用。针对飞行原理课程，信息化教学能为操纵知识讲解提供强大助力，利用现代化教学工具，教学过程可分三步进行，第一步：考虑到飞行学生理论基础差异大，部分学生接受新知识慢，因此，在课前可通过“学习通”或者“雨课堂”等移动学习平台发布实验机型飞机系统介绍尤其是操纵系统的结构组成，配发该机型的飞行员操纵手册，上传教师的飞行模拟操作视频，点明操作要点和注意事项，便于学生课前预习准备和课后复习消化，大大提高了学习效率，同时还可上传典型航空事故的调查报告或者视频记录，加强学生安全意识教育。第二步：课堂教学中摒弃灌输式教授方式，活用信息化技术提高学生参与度，例如使用虚拟仿真技术对飞行操纵作及时巩固练习。虚拟仿真技术是一种集计算机技术、图像技术、仿真技术和传感测量技术等多种高科技于一体的综合技术，可建立逼真的应用环境，使用人通过特殊设备与之进行交互，获得置身真实环境的全面感受，尤其是在类似于航空器飞行这种危险性高、场地要求高、实施难度大、成本高的学科实验中更显优势[8-9]。在飞行操纵讲解中，虚拟仿真技术可提供多变的与实际环境参数高度吻合的飞行环境，逼真的视景显示增强了学生的情景意识，学生可多角度观察驾驶舱环境，熟悉电子仪表设备;通过人机交互实时体验操纵指令的操纵效果，学生有更多机会参与，学习更为主动，并通过创造反思的环境，有利于学生形成新的认知结构;教师可在讲完理论知识后及时安排学生模拟飞行，促进理论知识和飞行实践融合，学生也更易形成对知识的长久记忆;虚拟仿真设备便携易得，国外新技术飞行模拟器采用头盔式显示器，利用数据手套实现人机交互，设备轻巧、成本低廉[10]，适合教室场地教学。但采用此类设备教师可干预度低，对学生的错误操作不能及时发现纠正，容易导致学生形成危险的操作习惯，所以第三步中的上机模拟飞行实验课就显得尤为重要。第三步：实验室的上机模拟飞行，其主要目的在于答疑纠错，经过前期课堂的操作演练，大部分学生已经能够掌握基本的操纵流程，针对少数动手能力较差的学生，教师可重点指导，上机时间可大幅度缩短，学有所余的学生则有富余时间做更多尝试性飞行，锻炼突发情况处理能力。通过采用“三步走”策略，达到层次化教学的目的，让接受能力差的学生掌握不同飞行阶段基本操作方法，领悟飞行思路的构建要领，满足基本教学要求，为初始飞行训练打下坚实的基础，而学有余力的同学可有时间和机会尝试更为复杂的飞行任务，飞行技术更上一层。“三步走”教学也为理论教师提供了实践飞行演练平台，弥补缺乏系统飞行经历的不足，加深对理论知识和操纵方法理解，重难点讲解将更加明晰。

    （三）增加学习趣味，丰富课余生活

    飞行游戏软件的推出受到社会上广泛飞行爱好者的热爱，教师可甄别挑选几款飞行游戏供学生课下练习使用，比如FS Wilco320仿真平台，该平台具有高水准的仿真性和专业程度，且易于搭建，学生在家即可完成平台搭建[11]。教师可结合飞行游戏软件组织形式多样的课外活动，如两人制小组协同飞行比赛，对获胜团体和成绩优异的个人给予嘉奖或计入平时成绩，正向引导学生进行有意义的课余活动，同时增强协同操纵的能力。

    三、结语

    操纵知识的学习重在实践，因此文中提出以学生为中心，以能力到导向的教学原则，教师课堂讲授加学生实践操纵的教学模式，使用“三步走”教学流程，因材施教增强了教学的针对性，基础薄弱的学生满足基本教学要求，为后期飞行训练做好准备，而学有余力的学生则有更多实践和锻炼的机会。教学过程中，通过使用信息化技术，让学生熟悉驾驶舱环境，还原真实飞行场景，增强飞行情景意识，获得真实驾驶体验，有利于知识学习和记忆，学习生动有趣，学生参与度增加，课后安排丰富多样的课余活动，在吸引学生学习兴趣的同时锻炼动手能力和团队合作能力。

    参考文献：

    [1]杜红兵，张庆庆.民航飞行事故统计及原因分析[J].工业安全与环保，2016，42（08）：17-20.

    [2]刘银.民航飞行员执照理论考试现状分析研究[D].中国民用航空飞行学院，2011.

    [3]何良.浅谈飞行大学生飞行技术的知识体系的构建[J].科技风，2019（12）：54.

    [4]鲁悦，梁勇.我国民航初始飞行人才培养中存在的问题及对策[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2010，12（01）：97-100.

    [5]邢琳琳，高培新.飞行原理实验教学现状调查研究及对策[J].中国民航飞行学院学报，2012，23（05）：44-46.

    [6]刘献君.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012，33（08）：1-6.

    [7]隋幸華，赵国栋，王晶心，张煜雪.高校教师信息化教学能力影响因素实证研究——以湖南省部分高校为例[J].中国电化教育，2020（05）：128-134.

    [8]谢晖，陈雪利，陈丹，曾琦，詹勇华，沈晓敏，徐欣怡，梁继民.基于“特色教材+课程云平台+移动交互端+虚拟仿真模块”四位一体的内涵式《微生物与免疫学》课程混合教学研究[J].中国免疫学杂志，2019，35（17）：2141-2146.

    [9]马登成，胡永彪，张新荣.道路施工虚拟仿真实验教学建设[J].实验室研究与探索，2020，39（02）：136-140.

    [10]周来.面向虚拟现实飞行模拟训练的视觉手交互技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

    [11]王强.利用微软模拟飞行进行A320程序训练[J].中国科技信息，2012（12）：191.