劉永欣　宋祥波　張健

［摘 要］為了促進學(xué)生知識學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)的有機結(jié)合，文章圍繞以學(xué)生為中心思想，在總結(jié)經(jīng)典教育理論與現(xiàn)代教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合國際教育領(lǐng)域中基于能力教育和國際民航組織基于能力培訓(xùn)的概念，提出了工程教育類專業(yè)的“4C”理念——能力至上（Competency）、深耕細做（Cultivation）、學(xué)以致用（Conduction）、知識建構(gòu)（Constructivism）。在此理念指導(dǎo)下，課題組構(gòu)建了Aero?Racing［嘗試（Attempt）—探索（Explore）—研究（Research）—操作（Operate）—復(fù)盤（Rethink）—評估（Assessment）—質(zhì)疑（Challenge）—創(chuàng)新（Innovate）—生成（Generate）］的學(xué)習(xí)模式。課題組以民航交通運輸專業(yè)為依托，開發(fā)了課程智慧學(xué)習(xí)平臺，對“4C”理念和Aero-Racing模式進行實踐與應(yīng)用。對管制規(guī)則與程序課程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析表明，采用“4C”理念與Aero-Racing模式可以有效提高教學(xué)效率與學(xué)生能力，為民航交通運輸專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)改革和發(fā)展提供一定的借鑒與參考。

［關(guān)鍵詞］以學(xué)生為中心；基于能力教育；建構(gòu)主義；交通運輸專業(yè)；智慧學(xué)習(xí)平臺

［中圖分類號］ G642 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）12-0053-07

我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展對高等教育人才培養(yǎng)提出了更高的要求。2018年，教育部、財政部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合制定的《關(guān)于高等學(xué)校加快“雙一流”建設(shè)的指導(dǎo)意見》指出，要促進知識學(xué)習(xí)與科學(xué)研究、能力培養(yǎng)的有機結(jié)合，以服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求、培養(yǎng)急需緊缺人才。因此，21世紀(jì)的高等教育要以能力教育為基本，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力、獨立思考的能力以及實踐創(chuàng)新的能力，助力學(xué)生的成長與成才。

在信息化技術(shù)高度發(fā)達的今天，高校中傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)模式已與學(xué)生能力培養(yǎng)的發(fā)展方向不相適應(yīng)，學(xué)生被動學(xué)習(xí)、不愿思考、只會應(yīng)試、知識應(yīng)用能力差等問題，都是當(dāng)前“教”與“學(xué)”之間矛盾所帶來的種種弊端。即便近幾年高校借助信息化手段開展了一些線上線下混合式教學(xué)的研究與嘗試，但大多仍以教師處于主導(dǎo)地位的帶領(lǐng)式學(xué)習(xí)為主，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)動機不足，因而并沒有實現(xiàn)真正意義上的以學(xué)生為中心。

為此，課題組在以學(xué)生為中心思想指導(dǎo)下，以提升學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)，從解決“自主學(xué)習(xí)環(huán)境+激發(fā)學(xué)習(xí)動機”這兩個問題入手，探索一種能與能力培養(yǎng)要求及教育理念發(fā)展相一致、以學(xué)生為中心、符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律的創(chuàng)新型“4C”教育理念與Aero?Racing教學(xué)模式。同時，課題組利用信息化技術(shù)，融合創(chuàng)新的“4C”理念與Aero?Racing模式設(shè)計開發(fā)用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的智慧學(xué)習(xí)平臺，并在實際教學(xué)活動中開展實踐與應(yīng)用，以為未來民航交通運輸專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)改革和發(fā)展提供一定的借鑒與參考。

一、“4C”理念和Aero?Racing模式的理論來源

（一） 基于能力教育概念

在以學(xué)生為中心的教育體系中，基于能力的教育模式（CBE，Competency?based Education）是其中一個非常重要的理念[1]。該模式強調(diào)實際崗位所需的知識及技能，掌握和運用知識及技能需具備的態(tài)度、理解力、決策能力等組成的結(jié)構(gòu)化整體，并將其作為教育活動的出發(fā)點和核心，然后圍繞該出發(fā)點和核心進行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法設(shè)定等[2-3]。CBE模式自20世紀(jì)90年代初引入我國后，因其具有培養(yǎng)目標(biāo)具體明確、注重學(xué)生知識的學(xué)習(xí)和能力的應(yīng)用等特點，現(xiàn)已被廣泛運用于各級各類的教育培訓(xùn)機構(gòu)活動中[4]。

與面向院校學(xué)生的基于能力的教育相對應(yīng)的，是面向崗位人員的基于能力的培訓(xùn)（CBT，Competency Based Training）。在民航領(lǐng)域，2015年，國際民航組織在《空中航行服務(wù)程序-培訓(xùn)》（PANSTRG，Doc.9868）規(guī)章中，將基于能力的培訓(xùn)和評估概念引入管制員資質(zhì)能力管理程序中。根據(jù)ICAO Doc.9868，勝任能力被定義為“按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行任務(wù)所必需的技能、知識和態(tài)度的組合”。2017年國際民航組織針對空中交通管制員頒布了第10056號文件《空中交通管制員基于能力培訓(xùn)和評估手冊》。目前，國際民航組織已正式在全球推行基于能力的培訓(xùn)理念，我國民航局也正積極響應(yīng)，將于“十四五”期間開展一系列改革工作。

（二）經(jīng)典教育理論

針對學(xué)生知識學(xué)習(xí)及能力形成的根本機理與建構(gòu)過程，布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類理論、建構(gòu)主義理論、“做中學(xué)”教育理論等經(jīng)典教育理論從根本上進行了解釋。

其中，布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類理論根據(jù)學(xué)習(xí)者達到的認(rèn)知層次，將教育目標(biāo)分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造等六個層面，通過對教育目標(biāo)進行合理分類，可以獲得更加明確的教學(xué)目標(biāo)，有助于教學(xué)和評價的開展[5]。布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類理論符合人類的認(rèn)知規(guī)律，是一個從低級到高級的思維過程，借助這一方法，教師能夠更為準(zhǔn)確地把握學(xué)生的認(rèn)知水平，進而合理地組織教學(xué)活動[6]。

建構(gòu)主義理論作為一種學(xué)習(xí)的哲學(xué)，認(rèn)為學(xué)習(xí)不是知識由教師向?qū)W生的傳遞，而是學(xué)生建構(gòu)自己的知識的過程，學(xué)生不是被動的信息吸收者，相反，他要主動地建構(gòu)信息的意義[7]。建構(gòu)主義理論清晰地說明了學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知規(guī)律、學(xué)習(xí)的發(fā)生過程、意義的建構(gòu)過程、概念的形成過程，以及理想的學(xué)習(xí)環(huán)境所應(yīng)包含的主要因素等[8]。

“做中學(xué)”教育理論源自杜威教育思想，它將“做”（即探究性活動）作為核心，強調(diào)以“做”為基礎(chǔ)、以“做”為手段，讓學(xué)生在動手過程中了解并掌握相關(guān)知識，提高學(xué)習(xí)技能和綜合能力[9]?！白鲋袑W(xué)”教育理論明確了學(xué)生在教育過程中的主體地位，即學(xué)和做的主體都是學(xué)生，在教師創(chuàng)設(shè)的情境中，學(xué)生通過“做”獨立去感知、體驗、實踐、參與和合作[10]。因此，“做中學(xué)”符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的規(guī)律，能夠引導(dǎo)學(xué)生主動建構(gòu)自己的知識，做到了以學(xué)生為中心。

（三）現(xiàn)代教育方法

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，加速了教學(xué)觀念的革新。為了進一步探索實現(xiàn)學(xué)生知識建構(gòu)及能力形成的途徑，教育專家們探索出了任務(wù)式、探究式、翻轉(zhuǎn)課堂等一系列新式的教學(xué)方法，并在教學(xué)實踐中得到了普遍認(rèn)同。

任務(wù)式教學(xué)方法是一種建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，它將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)， 轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動式的教學(xué)[11]。在任務(wù)式教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主體， 學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，積極主動地探索各種完成任務(wù)的途徑，最后選擇最佳方案，教師只是該學(xué)習(xí)過程的設(shè)計者和組織者，其間只是起到引導(dǎo)和點撥的作用。

探究式教學(xué)法在20世紀(jì)中期由美國芝加哥大學(xué)教授提出，倡導(dǎo)要用探究的方法教育學(xué)生[12]。在探究式教學(xué)法中，教師通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生在情境中積極地探究與學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生獲得知識、提升自身的探究能力，并且能夠利用自己所學(xué)的知識解決問題。

進入21世紀(jì)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)方法，從一開始出現(xiàn)就吸引了國內(nèi)外教育專家的目光，并得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂是把傳統(tǒng)課堂中教師在課堂上講授知識、學(xué)生課后解決問題的教學(xué)模式顛倒過來，變成學(xué)生在課前學(xué)習(xí)教師事先利用信息技術(shù)就重難點和新知識制作成的視頻短片，在課堂上則在教師的指導(dǎo)下進行解決問題、合作探究等深層的學(xué)習(xí)活動[13]。

綜上，雖然經(jīng)典教育理論以及現(xiàn)代教育方法為學(xué)生的知識學(xué)習(xí)及能力形成指明了方向，但仍沒能解決如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機這個難題，無法使學(xué)生從思想本質(zhì)上產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的意愿，因而也就無法形成以學(xué)生為中心的知識與能力的自主建構(gòu)。此外，課程教學(xué)仍然在一定程度上依賴傳統(tǒng)的“教室+教師”形式，沒有給學(xué)生創(chuàng)造一個自主建構(gòu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，使得知識與能力的建構(gòu)很難真正發(fā)生。因此，需要打破傳統(tǒng)教學(xué)觀念，圍繞以學(xué)生為中心，從學(xué)生自主學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，對學(xué)生知識與能力建構(gòu)的過程開展科學(xué)研究，對學(xué)生能力形成的影響因素進行分析，進一步建構(gòu)基于能力的教學(xué)體系，并形成新的教學(xué)理念及教學(xué)模式。

二、“4C”理念與Aero?Racing模式的形成

（一）“4C”理念的形成

1989年，由美國、英國、加拿大等6個國家的工程專業(yè)團體發(fā)起的工程教育本科專業(yè)認(rèn)證國際互認(rèn)協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》誕生，其倡導(dǎo)的工程教育專業(yè)認(rèn)證是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的合格性評價，也是具有國際化背景的工程教育質(zhì)量保證制度，其目的是檢驗認(rèn)證專業(yè)的工程教育質(zhì)量、畢業(yè)生能力是否達到國際本科工程學(xué)位互認(rèn)實質(zhì)等效的認(rèn)證要求[14]。2016年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員，意味著我國培養(yǎng)的工程領(lǐng)域人才要能夠達到國內(nèi)外人才培養(yǎng)要求。

工程教育認(rèn)證主要倡導(dǎo)三大理念：一是學(xué)生中心理念，強調(diào)以學(xué)生為中心，圍繞培養(yǎng)目標(biāo)和全體學(xué)生畢業(yè)要求的達成進行資源配置和教學(xué)安排；二是成果導(dǎo)向理念，強調(diào)專業(yè)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施以學(xué)生接受教育后所取得的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向；三是持續(xù)改進理念，強調(diào)專業(yè)必須建立有效的質(zhì)量監(jiān)控和持續(xù)改進機制，能持續(xù)跟蹤改進效果[15]。因此，從工程教育專業(yè)認(rèn)證的視角改進教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式， 打造符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的專業(yè)課程體系，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與工程實踐能力，還能進一步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力及創(chuàng)新思維[16]。

本文遵循工程教育理念，在經(jīng)典教育理論的基礎(chǔ)上，吸收現(xiàn)代教育方法中的優(yōu)勢，通過整合國際教育領(lǐng)域中基于能力教育（CBE）和國際民航組織基于能力培訓(xùn)（CBT）的概念，從解決“自主學(xué)習(xí)環(huán)境+激發(fā)學(xué)習(xí)動機”這兩個問題入手，創(chuàng)新形成一種全新的以學(xué)生為中心、面向?qū)W生能力培養(yǎng)的、符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律的“4C”理念，即圍繞勝任能力指標(biāo)（Competency），在自主建構(gòu)（Constructivism）的學(xué)習(xí)環(huán)境下，以任務(wù)式學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，通過設(shè)計學(xué)習(xí)路徑使其深耕（Cultivation）學(xué)習(xí)資源，并將學(xué)到的知識展開應(yīng)用（Conduction），最終達成品格技能素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的有機融合，如圖1所示。

（二）“4C”理念的相互關(guān)系

“4C”理念的核心就是要全面培養(yǎng)學(xué)生 “能力至上（Competency）”，使其能夠勝任未來崗位并擁有優(yōu)秀成績所需的知識、技能和素質(zhì)等。

為了達成這一目標(biāo)，應(yīng)做到如下三點。第一，學(xué)生需要在教師提供的諸多學(xué)習(xí)資源中自行尋找、探索與辨識，在主動找到對應(yīng)學(xué)習(xí)資源后進行自主學(xué)習(xí)，通過“深耕細作（Cultivation）”方式深挖、思考，形成完整的知識體系。第二，在培養(yǎng)“能力至上（Competency）”方面，學(xué)生僅有對知識的學(xué)習(xí)還遠遠不夠，還必須對知識進行應(yīng)用，即需要讓學(xué)生將所獲得的抽象知識具體化，讓其應(yīng)用相關(guān)知識去解決實際問題。教師通過引導(dǎo)學(xué)生對知識意義與作用進行體驗，調(diào)動學(xué)生下一階段自主學(xué)習(xí)的自覺性與積極性，這個過程即“學(xué)以致用（Conduction）”?！皩W(xué)以致用（Conduction）”與“深耕細作（Cultivation）”交互作用、相輔相成，“學(xué)以致用（Conduction）”是學(xué)生在“深耕細作（Cultivation）”基礎(chǔ)上對所獲得抽象知識的具體化過程，二者缺一不可，共同支撐起學(xué)生“能力至上（Competency）”培養(yǎng)這一核心目標(biāo)。第三，為了讓學(xué)生可以在沒有外界幫助的情況下完成“深耕細作（Cultivation）”與“學(xué)以致用（Conduction）”的過程，還需要在研究知識學(xué)習(xí)與能力形成之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，事先為學(xué)生打造一個以學(xué)生為中心的 “自主建構(gòu)（Constructivism）”學(xué)習(xí)環(huán)境。在這個學(xué)習(xí)環(huán)境的支持下，學(xué)生可以在興趣驅(qū)動下自主學(xué)習(xí)，真正呈現(xiàn)出“學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實踐、自主獲取能力”的深刻內(nèi)涵，進而實現(xiàn) “知識是教師教出來的”向“知識是學(xué)生自己建構(gòu)起來的”的徹底轉(zhuǎn)變，如圖2所示。

（三）Aero?Racing模式的構(gòu)建

“4C”理念的基礎(chǔ)是建構(gòu)主義，而要真正實現(xiàn)學(xué)生對知識的自主建構(gòu)進而形成相應(yīng)的能力，就需要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生高階思維，并且高階思維的類別越多、持續(xù)時間越長，知識建構(gòu)與能力形成的效果就越好。高階思維源于布魯姆等人的教學(xué)目標(biāo)分類理論，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)、求知探索、解決問題的基礎(chǔ)，作為一種高級綜合能力，其發(fā)展過程具有多樣性、復(fù)雜性、非線性、突變性與漸變性相結(jié)合、從低到高螺旋式發(fā)展等特征[17]。

學(xué)生高階思維能力的發(fā)展需要相應(yīng)的實踐和教學(xué)活動的支持，讓學(xué)生投入需要運用高階思維的學(xué)習(xí)活動中。因此，本文圍繞以學(xué)生為中心，構(gòu)建出一種由一系列高階思維過程組成的教學(xué)模式，即Aero?Racing模式，讓學(xué)生在“嘗試（Attempt）—探索（Explore）—研究（Research）—操作（Operate）—復(fù)盤（Rethink）—評估（Assessment） —質(zhì)疑（Challenge）—創(chuàng)新（Innovate）—生成（Generate）”的思維過程中，在“任務(wù)+試錯”的誘發(fā)下，通過查找資料、分析問題、動手操作、完成任務(wù)等一系列實踐行為發(fā)展高階思維，最終達成勝任能力目標(biāo)，如圖3所示。 [嘗試

三、“4C”理念與Aero?Racing模式的實踐與應(yīng)用

（一） “4C”理念與Aero?Racing模式的實踐路徑

“4C”理念與Aero?Racing模式為學(xué)生提供了知識建構(gòu)與能力形成的方法和模式，但如果沒有給其中的高階思維精心設(shè)計相應(yīng)的運行路徑，也就無法使學(xué)生形成一個系統(tǒng)的思維閉環(huán)。因此，需要圍繞“4C”理念與Aero?Racing模式的運行構(gòu)建相應(yīng)的實施路徑。該路徑不僅要能夠為學(xué)生提供產(chǎn)生高階思維過程的土壤，培養(yǎng)學(xué)生高階思維的積極性與連貫性，而且要能夠最大化地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，成為引領(lǐng)學(xué)生思維過程的“始發(fā)點”或“導(dǎo)火索”。

如圖4所示，在“自主建構(gòu)（Constructivism）”的學(xué)習(xí)環(huán)境下，首先，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)，在“嘗試（Attempt）—探索（Explore）—研究（Research）” 等“深耕細作（Cultivation）”的過程中產(chǎn)生查找資料、學(xué)習(xí)知識的學(xué)習(xí)行為，通過初始學(xué)習(xí)對需要完成的任務(wù)、構(gòu)建的知識形成初步認(rèn)識。接著通過“操作（Operate）—復(fù)盤（Rethink）”等 “學(xué)以致用（Conduction）”的行為，應(yīng)用檢索、辨析出的知識嘗試完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并在此過程中積累發(fā)現(xiàn)、分析等的思維經(jīng)驗。隨后，通過“深耕細作（Cultivation）”，在“評估（Assessment）—質(zhì)疑（Challenge）”中，對任務(wù)初始完成的情況進行評價，經(jīng)自我分析后反思、概括，從而積累出決策、批判等的思維經(jīng)驗。最后，學(xué)生根據(jù)前面所獲得的知識和思維經(jīng)驗再次完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不斷修正完成任務(wù)的創(chuàng)新性方案并提出新問題，通過“學(xué)以致用（Conduction）”在“創(chuàng)新（Innovate）—生成（Generate）”的過程中找到問題解決的方法，從而促進創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。在整個實施路徑中，學(xué)生經(jīng)過“深耕細作（Cultivation）”與“學(xué)以致用（Conduction）”的持續(xù)往復(fù)與動態(tài)循環(huán)，最終完成知識建構(gòu)、形成崗位能力，從而達成“能力至上（Competency）”總目標(biāo)。

（二）“4C”理念與Aero?Racing模式在民航交通運輸專業(yè)的應(yīng)用

民航交通運輸專業(yè)主要培養(yǎng)掌握扎實的航空知識、規(guī)章體系，具備較強工程實踐能力，從事空中交通管制工作的應(yīng)用型人才。經(jīng)過多年的發(fā)展與建設(shè)，民航交通運輸專業(yè)的課程體系已基本形成，課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容安排比較合理，但在教學(xué)方法上仍然采用傳統(tǒng)的以教師為中心的授課方式，依然存在學(xué)生對理論知識和民航規(guī)章理解不深、應(yīng)用能力不強、理論與實踐脫節(jié)的問題。

為此，本文將“4C”理念與Aero?Racing模式應(yīng)用到民航交通運輸專業(yè)的教學(xué)改革與實踐中。如圖5所示，在“4C”理念指導(dǎo)下，以民航空中交通管制員崗位能力要求為切入點，對民航交通運輸專業(yè)課程的課程目標(biāo)與整體結(jié)構(gòu)進行研究，對課程所培養(yǎng)、教授的學(xué)生認(rèn)知能力和應(yīng)用能力進行總結(jié)與分析，研究課程與民航空中交通管制員能力之間的銜接點，形成民航交通運輸專業(yè)課程能力目標(biāo)。圍繞以學(xué)生為中心，將能力教育與課程內(nèi)容相結(jié)合，探究達成課程能力目標(biāo)的模式與路徑。融合課程思政教育，設(shè)計開發(fā)出民航交通運輸專業(yè)課程智慧學(xué)習(xí)平臺，通過智慧學(xué)習(xí)平臺對“4C”理念與Aero?Racing模式開展實踐與應(yīng)用。

（三）基于“4C”理念與Aero?Racing模式的智慧學(xué)習(xí)平臺設(shè)計與開發(fā)

智慧學(xué)習(xí)平臺基于Web 3D技術(shù)，采用B/S架構(gòu)，以虛擬場景為載體，利用虛擬仿真技術(shù)開發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)，將 “知識”賦予“生命”，建立學(xué)習(xí)動機誘發(fā)機制，在任務(wù)式教學(xué)模式下打通學(xué)生高階思維路徑，從根本上解決有關(guān)“學(xué)習(xí)環(huán)境”“學(xué)習(xí)動機”的兩個問題，幫助學(xué)生實現(xiàn)知識的自主建構(gòu)。

根據(jù)使用角色的不同，將智慧學(xué)習(xí)平臺用戶類型分為三類，每類分別具有不同的使用功能。

1.學(xué)生端。學(xué)生端可為學(xué)生提供完整的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，根據(jù)注冊身份自動為學(xué)生分配學(xué)習(xí)任務(wù)及資料數(shù)據(jù)。學(xué)生可以通過資料庫學(xué)習(xí)專業(yè)知識，并通過Web 3D交互式實踐任務(wù)鞏固學(xué)習(xí)成果，開放式的實踐任務(wù)可以充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維，如圖6所示。

2.教師端。教師可通過教師端管理及查看學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)為教師提供了學(xué)習(xí)任務(wù)的編輯功能，有利于教學(xué)資源庫的建設(shè)。此外，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能還可為教師提供教學(xué)數(shù)據(jù)支撐，智慧學(xué)習(xí)平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進行跟蹤及數(shù)據(jù)采集，研究記錄學(xué)生在平臺學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為，并將采集得到的任務(wù)績效數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)與評價指標(biāo)體系進行精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)和深入分析，最后形成個性化的學(xué)生學(xué)情分析報告和教師教學(xué)改進建議，同時對學(xué)生未來的學(xué)習(xí)結(jié)果趨勢進行科學(xué)的預(yù)測，如圖7所示。

3.后臺管理端。后臺管理系統(tǒng)具有最高使用權(quán)限，通過后臺管理端，課程組負責(zé)人可以查看所有數(shù)據(jù)，具有編輯分配教師端權(quán)限等功能，如圖8所示。

四、“4C”理念與Aero?Racing模式的教學(xué)效果分析

（一） 教學(xué)驗證對象

在中國民航大學(xué)2021—2022學(xué)年下學(xué)期，課程組將“4C”理念與Aero?Racing模式引入管制規(guī)則與程序課程教學(xué)中，根據(jù)2019級民航交通運輸專業(yè)9個教學(xué)班共計361名學(xué)生對智慧學(xué)習(xí)平臺管制規(guī)則與程序課程教學(xué)任務(wù)的參與和體驗結(jié)果，對“4C”理念與Aero?Racing模式的實踐效果進行了分析與總結(jié)。

管制規(guī)則與程序是民航交通運輸專業(yè)的專業(yè)限選課，同時也是專業(yè)培養(yǎng)方案指定的專業(yè)主干課程，其共計8章教學(xué)內(nèi)容，32學(xué)時。根據(jù)課程各章節(jié)知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的分布情況，智慧學(xué)習(xí)平臺開發(fā)設(shè)計出8個虛擬仿真實驗任務(wù)，分別對應(yīng)課程中學(xué)生需要掌握的重點知識、民航規(guī)章以及運行標(biāo)準(zhǔn)等，如表1所示。

（二）教學(xué)方案設(shè)計

基于“4C”理念與Aero?Racing模式，在智慧學(xué)習(xí)平臺支持下使用新型的線上線下混合教學(xué)模式，即教師課堂講授與智慧學(xué)習(xí)平臺學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式完成課程的授課。在課程授課過程中，學(xué)生先通過智慧學(xué)習(xí)平臺以自主學(xué)習(xí)的方式完成一個個學(xué)習(xí)任務(wù)，從中獲得知識與技能。智慧學(xué)習(xí)平臺為每個任務(wù)都提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中需要自行去尋找、探索與辨識。從學(xué)生執(zhí)行任務(wù)開始，其在智慧學(xué)習(xí)平臺上的全部學(xué)習(xí)行為包括學(xué)習(xí)時間、鼠標(biāo)操作、查找文檔、文檔學(xué)習(xí)、測驗成績等數(shù)據(jù)都會被記錄下來，智慧學(xué)習(xí)平臺通過這些數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度。在學(xué)生完成全部學(xué)習(xí)任務(wù)后，智慧學(xué)習(xí)平臺會給每個學(xué)生提供定制的學(xué)情報告。

為了對比分析，本次教學(xué)實驗將8個任務(wù)分成甲、乙兩組，其中甲組共包含任務(wù)一、三、五、八等4個任務(wù)，乙組共包含任務(wù)二、四、六、七等4個任務(wù)。相應(yīng)的，課程組將361名學(xué)生按照教學(xué)班分成A、B兩個大組，每組學(xué)生都要體驗和完成甲、乙組平臺任務(wù)。甲、乙組各4個任務(wù)所對應(yīng)的課程內(nèi)容，由完成任務(wù)那組的學(xué)生利用課下時間通過智慧學(xué)習(xí)平臺在線上自學(xué)，教師不再講解；而對于余下的一組的4個平臺任務(wù)所對應(yīng)的課程內(nèi)容，依然采取傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，由教師在線下對學(xué)生進行課堂講解。平臺任務(wù)與學(xué)生的交叉匹配關(guān)系如圖9所示。

（三）教學(xué)效果分析

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，上述平臺任務(wù)對應(yīng)內(nèi)容的課堂講授時長累計達240分鐘，具體到每組學(xué)生則為120分鐘，以每45分鐘1學(xué)時計，折合共計2.7個學(xué)時，如今通過使用智慧學(xué)習(xí)平臺自主完成對應(yīng)知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)，每組學(xué)生便可節(jié)省下這2.7個學(xué)時，如表2所示。在現(xiàn)階段課堂教學(xué)課時不變的前提下，教師利用所節(jié)省的這寶貴的2.7個學(xué)時，通過開展課堂規(guī)章創(chuàng)新性研討、管制模擬演示等方式進行了充分的拓展性教學(xué)，顯著提高了課堂的教學(xué)效率和學(xué)生的課堂參與熱情。

此外，為了對比傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式與學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式的學(xué)習(xí)效果，課程組針對8個任務(wù)對應(yīng)的知識點進行了隨堂測驗，采取體驗組和對照組的方式開展分析，將使用智慧學(xué)習(xí)平臺的學(xué)生作為體驗組，接受傳統(tǒng)課堂教學(xué)的學(xué)生作為對照組。使用SPSS對兩組學(xué)生的測驗成績數(shù)據(jù)進行獨立樣本T檢驗，因篇幅限制，此處僅列出“空域分類”任務(wù)的檢驗結(jié)果。如表3所示，在“空域分類”任務(wù)中，體驗組成績平均值4.27，明顯高于對照組成績平均值3.86，且標(biāo)準(zhǔn)差0.90明顯低于對照組1.27；如表4所示，根據(jù)F檢驗，體驗組與對照組測驗成績方差不相等，t=3.410，p=0.001＜[α]=0.05，即體驗組與對照組測驗成績有顯著差異。以上檢驗結(jié)果也證明了學(xué)生通過智慧學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)的有效性。

五、結(jié)語

課題組面向工程教育類專業(yè)教學(xué)改革，通過對以學(xué)生為中心、經(jīng)典教育理論、現(xiàn)代教育方法、工程教育認(rèn)證理念以及基于能力教育理論等相關(guān)理論和相互關(guān)系進行分析、研究，最終形成了完整的“4C”理念及Aero?Racing模式，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計開發(fā)出了實踐“4C”理念及Aero?Racing模式的智慧學(xué)習(xí)平臺。課題組為學(xué)生設(shè)計出了一條自主學(xué)習(xí)的路徑，使其在興趣驅(qū)動下實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，從根本上解決了有關(guān)“學(xué)習(xí)環(huán)境”與“學(xué)習(xí)動機”的兩個難題，實現(xiàn)了學(xué)生知識掌握與綜合能力的同步提升，達成了以學(xué)生為中心、面向?qū)W生能力培養(yǎng)的新時代高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)。

工程教育類專業(yè)的教學(xué)改革不是一朝一夕可以完成的，高校教師應(yīng)該根據(jù)課程特點，結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展不斷調(diào)整、更新教學(xué)理念和教學(xué)模式?；诒敬螌苤埔?guī)則與程序課程的試用效果分析，下一步，課題組將進一步完善與發(fā)展“4C”理念及Aero?Racing模式，同時通過補充教學(xué)資源對智慧學(xué)習(xí)平臺進行持續(xù)建設(shè)，一方面提高智慧學(xué)習(xí)平臺中每門課程虛擬仿真任務(wù)所占比例，另一方面提高智慧學(xué)習(xí)平臺中民航交通運輸專業(yè)課程的覆蓋比例，以期在民航院校及民航在職培訓(xùn)機構(gòu)中推廣與應(yīng)用。

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［責(zé)任編輯：鐘 嵐］