“空管系统建模与仿真”PBL教学中的典型空管问题设计

计划为36课时。其中，系统仿真原理介绍需要2课时，主要讲授系统仿真概述、离散系统仿真原理和连续系统仿真原理等。采用MATLAB软件作为系统建模和仿真学习的平台，因此讲授MATLAB基本知识介绍讲授10课时，主要讲授MATLAB的数据类型和基本语法。拟采用24课时进行8空管典型问题的建模和求解实践，按照由简单到复杂，循序渐进的原则，逐步展开8个空管问题。

4.课堂形式和支撑技术。系统仿真原理和MATLAB部分采用课堂讲授为主的形式，引导学习者的学习方向。教师可以采用推荐参考书目和学习网站的方法，鼓励学生课下自主学习。此外，教师还通过BP平台建设了学习课件和视频，学习者可以根据需要自主学习。在PBL学习阶段，教师提供计算机机房，装有MATLAB软件，每一位学习者需要熟练使用MATLAB进行空管问题的建模。

（三）确定课程目标

通过对空管系统建模与仿真课程的学习，使学生了解现代仿真与建模技术、方法和应用；掌握利用MATLAB环境进行工程计算、系统建模、系统仿真的能力，为交通运输（空管、签派两个方向）专业学生在后续学习和工作中解决问题奠定基础。本课程的学习，也将为交通运输专业学生解决在其他课程学习、本科毕业设计以及实际空管中的计算与仿真问题提供一个重要的工具和手段。

完成该课程的学习后，学习者应对空中交通管理中急需解决的典型问题有一个较全面的了解和一定深度的认识，熟练使用MATLAB进行教师给出的典型问题的建模和求解能力，同时应获得空管问题建模中遇到的思考问题、分析问题、抽象问题和建模求解的能力，同时可以获得协作能力和沟通能力等综合素质的提高。

四、典型空管问题设计

具有鲜明空管特色的、在空管工作实际中需要解决的科学技术问题和空管仿真案例能够明显唤起学生的学习兴趣。同时，典型空管问题和仿真案例能丰富课程的理论基础，增加学生对空管专业和仿真的认同性；教师也能够把教学与工程项目的实践相结合。因此，空管问题和空管仿真案例凝练、设计和建设是本项目的重点问题。

空管案例要能够反映典型的问题，但是难度太低不但不能反映实际问题，吸引学生的兴趣，还会导致仿真度太低，显得仿真没有意义；难度过高又会打击学生的学习热情。

（一）提出适合教学的典型空管问题

研究提出适合教学的典型空管问题教学资源，与MATLAB中的知识点有机结合。既要反映空管运行中存在的、具有普遍性的实际问题，又要符合空管发展趋势，还需要精心设计空管问题的教学资源，对实际问题进行必要简化，满足教学的需要。研究针对这些问题建模所需要的MATLAB知识点，每个问题重点对应一个或几个MATLAB知识点。空管系统建模与仿真课程拟研究的部分典型问题和所需MATLAB知识点联系如表1所示：

（二）提出适合本科教学的空管仿真案例

研究提出适合本科教学的空管仿真案例教学资源，与系统仿真理论有机结合。精心设计空管案例教学资源，研究案例中需要的Monte-Carlo仿真原理、连续时间系统仿真和离散事件仿真的知识点，研究需要学生合作才完成的仿真实验模块。部分空管仿真案例和系统仿真理论联系如表2所示：

五、结论

问题设计是PBL学习的前提和关键。本文从PBL的本质出发，建立PBL教学的课程设计模型，对空管系统建模与仿真课程进行了深入的分析，建立科学明确的学习目标，并给出8个典型的空管问题教学设计方案。本文提出的PBL问题设计方法对于指导其他课程PBL设计具有重要参考价值，提出的空管案例将直接指导该课程的教学活动。

参考文献：

[1]Sockalingam，Nachamma；Rotgans，Jerome；Schmidt，Henk G. Student and Tutor Perceptions on Attributes of Effective Problems in Problem-Based Learning[J].Higher Education：The International Journal of Higher Education and Educational Planning，2011，v（62）：11-16.

[2]Maggi Savin-Bade. Problem-based Learning In Higher Education：Untold Stories（Society for Research Into Higher Education）[M].Open University Press，2000：10-56.

[3]侯振江，侯建章.PBL教学法问题情景设计研究进展[J].辽宁中医药大学学报，2011，VOL（13）11：29-31.

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