摘? 要：“飛機機型”是中國民航大學航空工程學院飛行器動力工程專業(yè)與飛行器制造專業(yè)的特色專業(yè)課程，其內(nèi)容覆蓋面廣、難度大。為了讓學生能夠更好地掌握大型民用飛機各系統(tǒng)的功用、組成、基本工作原理和實際工作情況，文章針對當前教學模式中存在的問題，利用計算機虛擬技術(shù)設(shè)計了飛機機型虛擬教學平臺，為提高課程教學的質(zhì)量提供了支持。

關(guān)鍵詞：虛擬教學平臺;飛機機型;關(guān)聯(lián)控制;案例分析

作者簡介：師利中，中國民航大學航空工程學院。（天津 300300）

中圖分類號：G420? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1671-0568（2019）03-0094-03

“飛機機型”課程以現(xiàn)代民用航空飛機B737-800為例，教授學生飛機各系統(tǒng)的功用、組成、基本工作原理和實際工作情況等相關(guān)方面的知識，使學生能夠牢固掌握飛機機型方面的專業(yè)知識，為后續(xù)的學習打好理論基礎(chǔ)，也有利于學生在未來的機務工作中盡快達到崗位職責要求。為此，需對當前“飛機機型”課程的教學模式進行深入剖析。

一、傳統(tǒng)教學模式分析

傳統(tǒng)教學模式中，教學以課本的講授為主，教師通過黑板、投影儀等傳統(tǒng)教學工具對知識進行系統(tǒng)的講解。但“飛機機型”是一門科學性和實務性很強的課程，不僅要求學生全面掌握專業(yè)知識和業(yè)務知識，也要求學生能夠結(jié)合具體的機型進行實踐學習。傳統(tǒng)教學模式使用的圖片很難將系統(tǒng)各個部件的外部特征、空間組成以及相互依存關(guān)系表述清楚，不能為學生提供直觀清晰的影像，導致學生對知識的理解局限于理論層面，不能與實際緊密結(jié)合。

為解決此問題，在課程設(shè)置時加入了實習的內(nèi)容，利用校內(nèi)工程訓練中心的實訓資源讓學生接觸真實的機型，使學生對課堂講授的內(nèi)容產(chǎn)生更為直觀的認識。然而飛機系統(tǒng)龐大，部件繁多，組成相當復雜，難以徹底拆卸，但學生實習時間相對較短，很難對飛機各部件進行全面的了解。此外，校內(nèi)機型較為陳舊，使得學生對于知識的掌握存在一定的滯后性。

傳統(tǒng)教學模式存在一定弊端，不能滿足新形勢下的教學實踐需求，因此本文引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對“飛機機型”課程的教學平臺進行優(yōu)化設(shè)計，以構(gòu)建適應新形勢的教學實踐模式。

二、虛擬教學平臺的優(yōu)勢

針對傳統(tǒng)教學模式中存在的問題，可采用計算機編程技術(shù)、三維建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)建立虛擬教學平臺，對飛機各系統(tǒng)進行精確建模，將理論知識和實際機型緊密結(jié)合，讓學生在課堂便可完成“實習”。建立虛擬教學平臺對“飛機機型”課程的教學有以下幾方面的幫助。

1.通過對飛機的精細建模，實現(xiàn)在教學平臺中對飛機各個零部件全方位無死角的觀察，真實反映飛機各零部件的外觀形態(tài)及其連接關(guān)系，使學生在掌握基礎(chǔ)理論的同時，對相關(guān)知識建立更為直觀的認識。

2.虛擬教學平臺可以充分發(fā)揮信息技術(shù)手段的優(yōu)勢，通過規(guī)范機型信息的表示方式和存儲格式，使機型信息獨立于教學平臺，從而使飛機機型虛擬模型的更新更為簡單、便捷。

3.建立虛擬教學平臺可以打破時間和空間的限制，學生通過電腦即可完成實習訓練。同時，學生還能夠反復訓練，既能加深對理論知識的理解，又能加深對具體機型的認知和體驗，鞏固所學知識。

三、虛擬教學平臺的設(shè)計

“飛機機型”課程虛擬教學平臺以校園局域網(wǎng)為依托，按照整機、系統(tǒng)、部件三個層次，通過三維模型展示零部件的外部特征、空間組成及其相互依存關(guān)系，并整合動態(tài)工作原理圖及相關(guān)機型手冊內(nèi)容，注解系統(tǒng)工作的流程及原理。此外，平臺應具有良好的可擴展性和參數(shù)配置機制，以實現(xiàn)飛機機型虛擬模型的導入、解析與更新。平臺還需具備較強的兼容性和可移植性，為功能升級預留接口。

1. 教學平臺環(huán)境架構(gòu)?！帮w機機型”互動教學實驗平臺以校園局域網(wǎng)為依托，以C/S（Client/Server）為實現(xiàn)模式，環(huán)境架構(gòu)。服務器端架設(shè)WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器為平臺的運行提供支持，還可設(shè)置無線接入點，為無線設(shè)備的訪問提供支持?？蛻舳嗽O(shè)置教師和學生的訪問接口及訪問權(quán)限，可根據(jù)教學需要提供環(huán)幕顯示，同時允許移動設(shè)備的接入。

2. 教學平臺體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)課程教學對虛擬教學平臺的需求，其體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建。

表示層是用戶與系統(tǒng)交互的方式和接口，包括輸入界面和輸出界面。輸入界面用于接受用戶的輸入命令、響應用戶的鼠標與鍵盤指令、接受外部數(shù)據(jù)以及外設(shè)輸入。輸出界面用于將業(yè)務邏輯層的處理結(jié)果以圖示化方式或者對話交互形式反饋給用戶。

業(yè)務邏輯層是實現(xiàn)平臺應用的核心，主要包括機型模型的導入與解析、工作原理圖的演示、機型手冊的關(guān)聯(lián)等。機型模型的導入與解析用于更新平臺所搭載的機型信息，使平臺具備多種機型的兼容性。工作原理圖演示控制各個系統(tǒng)油氣電路原理圖的演示邏輯。機型手冊的關(guān)聯(lián)用于將各系統(tǒng)與其相關(guān)的手冊內(nèi)容建立連接，為機型的學習提供準確的理論支持。

數(shù)據(jù)訪問層用于訪問、存取、維護和管理系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)對象。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持，包括機型三維模型、機型信息、機型手冊及數(shù)據(jù)組織的配置文件等，通過文件組織方式的設(shè)置以及配置文件的編制實現(xiàn)數(shù)據(jù)與平臺的獨立性，便于平臺功能的升級和數(shù)據(jù)信息的更新。

3. 教學平臺功能設(shè)計。以“飛機機型”課程教學需求為中心，對平臺的相關(guān)功能進行定義。

理論模塊提供某個飛機系統(tǒng)主要部件的三維模型展示與該系統(tǒng)油氣電動態(tài)原理圖、用戶操作模擬、駕駛艙儀表顯示及飛機飛行動作模擬的關(guān)聯(lián)展示。平臺根據(jù)飛機各系統(tǒng)的工作過程及原理統(tǒng)一四大模塊中資源的存儲結(jié)構(gòu)，使其自動關(guān)聯(lián)。同時平臺支持關(guān)聯(lián)邏輯的定義，從而實現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系的精確匹配。此外平臺提供基于關(guān)聯(lián)邏輯規(guī)則的控制機制，實現(xiàn)各個系統(tǒng)資源的同步聯(lián)動。

案例分析模塊大量收集航空公司實際運營過程中出現(xiàn)的經(jīng)典案例，通過分類總結(jié)、優(yōu)化設(shè)計、互動模式研究，對飛機各個系統(tǒng)設(shè)置排故案例，并按實際排故流程分步驟實現(xiàn)。一般步驟為案例導入、嘗試解決、理論提示、方案剖析，引導學生利用已有知識嘗試提出解決方案，勘校正誤，加深對理論知識的理解和應用。

自測模塊主要是為學生設(shè)置的自測題目，并通過跟蹤學生的操作對其學習效果進行評估，生成自測評估報告。此外，平臺還提供ATA導航、機型手冊、資源管理等功能。

針對傳統(tǒng)教學模式目前所面臨的困難，虛擬化教學平臺可以將直觀、形象的課程內(nèi)容傳遞給學生，使教學過程更有利于學生的學習能力和邏輯思維能力的培養(yǎng)。虛擬教學平臺重視理論與實踐相結(jié)合，更有利于學生獨立分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，從而切實提高教學效率和教學質(zhì)量。

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責任編輯? 陳? 晨