［DOI］10.3969/j. issn.1672-0407.2024.23.062

［摘 要］近年來，隨著我國人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，空中交通管理領(lǐng)域逐漸朝著數(shù)字化和智能化的方向不斷進(jìn)步，對高級復(fù)合型人才的需求也在不斷增加，因此業(yè)內(nèi)高校紛紛結(jié)合時代的發(fā)展方向，將人工智能與空中交通管理進(jìn)行了有機(jī)協(xié)調(diào)，逐步推進(jìn)現(xiàn)有的課程教育體系完善，使學(xué)生能夠接觸到豐富的知識內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)能力提升。本文圍繞人工智能+空中交通管理課程建設(shè)與實踐展開分析，希望有助于空中交通管理綜合型人才的培養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］人工智能；空中交通管理；課程建設(shè)；實踐方法

［中圖分類號］G64 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在將人工智能與空中交通管理結(jié)合進(jìn)行課程建設(shè)的過程中，業(yè)內(nèi)高校面向新時代智慧民航的發(fā)展需求，結(jié)合智慧空管育人需求，不斷完善和改進(jìn)現(xiàn)有的課程體系培養(yǎng)方案，幫助學(xué)生掌握更為豐富的知識，全方位提高學(xué)生的職業(yè)發(fā)展能力，突出現(xiàn)代化的育人思路。

1 “人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)的目標(biāo)

1.1 融入行業(yè)最新知識

在構(gòu)建“人工智能+空中交通管理”課程時，將產(chǎn)業(yè)最新知識融入其中是非常關(guān)鍵的一個目標(biāo)。伴隨著科技的迅猛進(jìn)步，以新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用為主要特征的智慧民航建設(shè)正全方位重塑民航業(yè)的形態(tài)、模式和格局，且已成為全球航空業(yè)新一輪發(fā)展的主導(dǎo)趨勢。人工智能技術(shù)在民航領(lǐng)域的運用變得越來越普遍，范圍覆蓋智慧出行、智慧空管、智慧機(jī)場、智慧監(jiān)管四大方面。其中，智慧空管主要圍繞我國的“四強(qiáng)空管”建設(shè)，旨在構(gòu)建安全穩(wěn)、效率高、智慧強(qiáng)、協(xié)同好的新一代空中交通管理系統(tǒng)，實現(xiàn)廣域覆蓋感知、深度網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)融合賦能、智能協(xié)同響應(yīng)和智慧高效運行，提升空中交通全局化、精細(xì)化、智慧化運行能力和服務(wù)水平。因此，面向新時代的智慧發(fā)展需求，空管專業(yè)建設(shè)應(yīng)與時俱進(jìn)，適時把行業(yè)前沿新知識、新技術(shù)和新趨勢融入教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生接觸前沿科技成果和掌握行業(yè)發(fā)展最新動向。要達(dá)到這一目的，必須多措并舉。比如，加強(qiáng)同空管運行管理單位、高科技企業(yè)、科研院所等的協(xié)作，構(gòu)建更加密切的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作關(guān)系，協(xié)同促進(jìn)課程內(nèi)容的不斷更新、優(yōu)化。通過約請空管行業(yè)專家參加課程設(shè)計，舉辦講座，召開研討會，把行業(yè)一線實踐經(jīng)驗及最新研究成果帶入課堂，充實教學(xué)內(nèi)容。之后，充分利用互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)手段，搭建在線學(xué)習(xí)平臺，不斷更新行業(yè)資訊及最新技術(shù)動態(tài)等，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源。同時，也可采用虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合管制模擬機(jī)訓(xùn)練，進(jìn)一步優(yōu)化實際運行場景的模擬，使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境下實踐操作以增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。另外，還應(yīng)該重視對學(xué)生創(chuàng)新能力及跨學(xué)科思維的培養(yǎng)。通過引進(jìn)創(chuàng)新實踐項目，實施學(xué)科交叉融合課程，激發(fā)學(xué)生對未知領(lǐng)域的大膽探索，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考與解決問題的能力；強(qiáng)化對學(xué)生國際視野的培養(yǎng)，并通過與世界知名大學(xué)、企業(yè)等進(jìn)行交流與合作，引入世界先進(jìn)課程資源、教育理念等，從而培養(yǎng)出有國際競爭力的高素質(zhì)人才。

在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)中，融入業(yè)界最新知識，是提高教育質(zhì)量和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，學(xué)校要跟上科學(xué)技術(shù)發(fā)展的腳步，不斷地更新與改進(jìn)課程內(nèi)容，為學(xué)生提供前沿而又實用的知識與技能。

1.2 發(fā)展學(xué)生的專業(yè)技能

“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)的另一核心目的就是對學(xué)生的專業(yè)技能進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)今社會，擁有堅實的專業(yè)技能是學(xué)生將來在職場競爭中占據(jù)突出優(yōu)勢的重要保證。所以，課程建設(shè)必須從多方面入手加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)技能系統(tǒng)訓(xùn)練與實戰(zhàn)演練。例如，建設(shè)完善課程體系，保證課程內(nèi)容覆蓋飛行模擬實踐、陸空通話、雷達(dá)管制、程序管制、飛行裝載與配平、簽派業(yè)務(wù)、雷達(dá)與機(jī)載設(shè)備等專業(yè)基礎(chǔ)課程。同時，通過對理論教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的精心設(shè)計，學(xué)生可以充分掌握基礎(chǔ)理論知識與專業(yè)技能，從而為此外的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。此外，還要強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計與落實，通過校企合作和實訓(xùn)基地建設(shè)，為學(xué)生提供更多的實踐機(jī)會與實戰(zhàn)場景，比如按照以上項目進(jìn)行模擬實訓(xùn)，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于真實情境中，掌握如何解決空中交通管理的現(xiàn)實問題，促進(jìn)學(xué)生實踐能力與職業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展。

課程建設(shè)還應(yīng)該重視對學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力的培養(yǎng)，在課程設(shè)計時可導(dǎo)入小組項目、團(tuán)隊競賽等環(huán)節(jié)。同時，也可邀請行業(yè)專家、企業(yè)導(dǎo)師等給予指導(dǎo)與評論，以幫助學(xué)員深入理解行業(yè)需求與職業(yè)規(guī)范、提高職業(yè)素養(yǎng)與綜合能力。在課程建設(shè)中還應(yīng)建立健全評價體系及反饋機(jī)制，通過經(jīng)常性教學(xué)評估、學(xué)生反饋及行業(yè)調(diào)研，掌握課程教學(xué)效果及行業(yè)需求變化情況，不斷改進(jìn)與優(yōu)化課程內(nèi)容與教學(xué)方法。同時，對學(xué)生進(jìn)行個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)及職業(yè)規(guī)劃建議，以幫助其更好地規(guī)劃自己今后的發(fā)展方向，實現(xiàn)個人價值。

通過“人工智能+空中交通管理”的課程設(shè)計來培訓(xùn)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)是一個既長期又充滿挑戰(zhàn)的過程。學(xué)校要對教育模式與教學(xué)方法進(jìn)行不斷的探索與創(chuàng)新，為學(xué)生提供更高質(zhì)量的教育，以期培養(yǎng)出兼具專業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)的高素質(zhì)人才。

2 “人工智能+空中交通管理”課程構(gòu)建的方法

2.1 改善基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)施

在推動“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)過程中，健全基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)施必不可少。它既是促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高的重點，也是為學(xué)生打造高質(zhì)量學(xué)習(xí)環(huán)境所必需的保障。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須從多方面著手，以確保教學(xué)設(shè)備的完善性和先進(jìn)性。

鑒于人工智能和空中交通管理領(lǐng)域所具有的特殊性質(zhì)，需要學(xué)校配備一系列的專業(yè)教學(xué)設(shè)施，包括但不限于高性能計算機(jī)、數(shù)據(jù)處理和分析軟件及交通仿真系統(tǒng)，這樣既能滿足學(xué)生理論學(xué)習(xí)的需要，更能支持學(xué)生對實踐的深入探討和學(xué)習(xí)。同時，也要注重設(shè)施的不斷更新和提升，以保證設(shè)施跟上行業(yè)發(fā)展潮流。要重視創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境，舒適、寧靜、創(chuàng)新氛圍濃厚的教學(xué)環(huán)境能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造力。另外，還可建立專門的實驗室或?qū)嵺`基地等，為學(xué)生提供更多的實踐機(jī)會，使其在親身經(jīng)歷中加深對人工智能和交通領(lǐng)域的認(rèn)識。改善基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)施需注重教學(xué)資源的集成和優(yōu)化，通過和圖書館、網(wǎng)絡(luò)中心的協(xié)作，可建立一個豐富的教學(xué)資源庫，為學(xué)生們提供各種學(xué)習(xí)資源。與此同時，還應(yīng)重視教學(xué)資源的共享和開放，鼓勵教師和學(xué)生交流合作，共同促進(jìn)“人工智能+空中交通管理”課程的進(jìn)一步建設(shè)［1］。

改善基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)施在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)中至關(guān)重要。學(xué)校要從設(shè)備配備、環(huán)境營造和資源整合等方面著手，保證教學(xué)設(shè)施完善和先進(jìn)，為人工智能和空中交通管理領(lǐng)域綜合型專業(yè)人才的培養(yǎng)提供強(qiáng)有力的保障。

2.2 緊密開展校企合作

在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)過程中，與空管運行管理單位、高科技企業(yè)、科研院所等構(gòu)建緊密的多方合作關(guān)系，是促進(jìn)課程開展的重要環(huán)節(jié)。多方合作既有利于前沿技術(shù)進(jìn)入課堂，又可以給學(xué)生提供更好實踐的機(jī)會，推動產(chǎn)學(xué)研的深度融合。

首先，學(xué)校要與空管運行管理單位、高科技企業(yè)、科研院所等密切協(xié)作，及時把握行業(yè)最新動態(tài)及技術(shù)發(fā)展趨勢，比如交通信息工程及自控原理、運籌學(xué)、領(lǐng)航學(xué)、飛行性能學(xué)、飛行程序設(shè)計等內(nèi)容，在多方合作中，可獲得第一手行業(yè)信息，為課程內(nèi)容更新、優(yōu)化等方面提供強(qiáng)有力的支撐。

其次，多方能夠給學(xué)生帶來有價值的實踐機(jī)會，上述機(jī)構(gòu)具有項目資源豐富、實際應(yīng)用場景多等特點，能夠給學(xué)生提供更加逼真的實踐環(huán)境。學(xué)生通過參加實際工程應(yīng)用項目，能夠把課堂上所學(xué)的理論知識用于解決實際問題，促進(jìn)自身實踐能力及綜合素質(zhì)的提高［2］。

最后，多方合作也能進(jìn)一步推動產(chǎn)學(xué)研的深度融合，聯(lián)合開展科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)資源共享與優(yōu)勢互補(bǔ)，該合作模式有利于促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

緊密開展多方合作在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)中至關(guān)重要。通過合作和交流，可把前沿技術(shù)帶入課堂，給學(xué)生提供更好的實踐機(jī)會，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，協(xié)同推進(jìn)人工智能和空中交通管理領(lǐng)域的發(fā)展。

2.3 進(jìn)行案例研究

在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)過程中，案例分析活動的實施是一種重要的教學(xué)方法，通過對實際案例的剖析，學(xué)生能更加直觀地認(rèn)識人工智能在空中交通管理領(lǐng)域中的應(yīng)用情景與成效，促進(jìn)自身對理論知識的掌握與應(yīng)用。

教師可以從空中交通管理行業(yè)的運行一線、高科技企業(yè)、科研院所、重大工程或熱點事件中挑選出具有代表性的案例，這些案例應(yīng)涵蓋人工智能在空中交通管理領(lǐng)域的多個應(yīng)用方向，如飛行模擬實踐、飛行計劃裝載與配平、雷達(dá)管制、航空情報服務(wù)等。通過深入分析人工智能技術(shù)在其中的實際應(yīng)用需求與應(yīng)用場景，使學(xué)生能夠充分理解人工智能在空中交通管理領(lǐng)域中的具體推進(jìn)進(jìn)度和深入程度，并結(jié)合典型案例分析，引導(dǎo)學(xué)生主動參與討論思考。可采用小組討論、場景復(fù)現(xiàn)和情景模擬相結(jié)合的形式，使學(xué)生在交流中深化對實例的認(rèn)識。同時，教師也可邀請空管行業(yè)專家或者相關(guān)高新技術(shù)企業(yè)的技術(shù)骨干到校做案例分享與解讀，給學(xué)生更多專業(yè)指導(dǎo)與意見［3］。在進(jìn)行案例分析活動時，要重視對案例分析報告進(jìn)行編寫與歸納，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入剖析所選擇的案例，并鼓勵其提出一些看法與建議，通過讓學(xué)生撰寫案例分析報告來鍛煉其邏輯思維與文字表達(dá)能力。同時，教師也可針對學(xué)生反映的情況給予評論與引導(dǎo)，以幫助學(xué)生找出不足之處。在進(jìn)行案例分析活動時，還要注意對案例進(jìn)行更新和更換，伴隨著人工智能與空中交通管理領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，各種新案例層出不窮。要及時關(guān)注行業(yè)動態(tài)、技術(shù)發(fā)展等情況，對舊案進(jìn)行更新改造、更換，保證案例分析活動的及時性和針對性。

案例分析活動的實施是“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)的一種重要方法。通過精選代表性案例，引導(dǎo)學(xué)生主動參與討論思考，重視案例分析報告寫作總結(jié)，注意案例的更新更換，能夠有效地促進(jìn)學(xué)生對于人工智能在空中交通管理領(lǐng)域中運用的認(rèn)識與把握。

2.4 建設(shè)虛擬實訓(xùn)環(huán)境

在“人工智能+空中交通管理”課程的建設(shè)過程中，虛擬實訓(xùn)環(huán)境的搭建是促進(jìn)學(xué)生實踐能力與技能水平提高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在虛擬實訓(xùn)環(huán)境中，學(xué)生能夠模擬真實場景進(jìn)行空中交通管理操作及人工智能應(yīng)用等操作，在安全可控環(huán)境下開展實踐學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練［4］。

首先，為了建立一個虛擬的實訓(xùn)環(huán)境，需要利用尖端的虛擬仿真技術(shù)，可借助計算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)來構(gòu)造高逼真空中交通管理場景與模擬系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠模擬出航空管制、空域管理、流量管理、情報服務(wù)、氣象服務(wù)等典型業(yè)務(wù)流程，為學(xué)生提供近似逼真的實踐環(huán)境。

其次，虛擬實訓(xùn)環(huán)境要覆蓋各種空中交通管理場景與應(yīng)用場景，要模擬出機(jī)場場面、終端區(qū)/進(jìn)近、區(qū)域、繁忙扇區(qū)、高密度航路、大范圍空域網(wǎng)絡(luò)等典型環(huán)境，為空中交通態(tài)勢監(jiān)控、空域資源智能調(diào)度，以及容需適配與動態(tài)平衡等各種應(yīng)用場景提供模擬訓(xùn)練。這將有助于學(xué)生充分理解人工智能在空中交通管理領(lǐng)域中的多樣化應(yīng)用，以及增強(qiáng)其對各種情景的應(yīng)對能力。另外，虛擬實訓(xùn)環(huán)境還應(yīng)該具有實時反饋與評價的功能，該系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生操作過程及結(jié)果進(jìn)行實時記錄，給出詳細(xì)反饋及評估報告，從而使學(xué)生能夠及時認(rèn)識到自身存在的缺陷與進(jìn)步，并有的放矢地加以完善與提高。

最后，虛擬實訓(xùn)環(huán)境的建設(shè)也需注意和實體教學(xué)相結(jié)合，虛擬實訓(xùn)環(huán)境能夠?qū)嶓w教學(xué)起到強(qiáng)有力的補(bǔ)充作用，有利于學(xué)生對理論知識的深入理解與掌握。同時還能把虛擬實訓(xùn)和實體實驗，實習(xí)結(jié)合起來，構(gòu)成一個整體教學(xué)體系，促進(jìn)學(xué)生實踐能力及綜合素質(zhì)的提高。通過虛擬實訓(xùn)環(huán)境的建設(shè)，能夠給學(xué)生帶來更豐富、更有效的實踐和學(xué)習(xí)體驗，有利于學(xué)生更好地掌握人工智能應(yīng)用于空中交通管理領(lǐng)域中的技巧，從而為今后的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

2.5 跨學(xué)科的知識整合

在“人工智能+空中交通管理”課程建設(shè)過程中，跨學(xué)科知識的融合是關(guān)鍵工作。人工智能和空中交通管理領(lǐng)域涵蓋了多門學(xué)科的知識，其中包括計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、運籌學(xué)和交通運輸工程等，因此跨學(xué)科知識整合既可以開闊學(xué)生知識視野，又可以促進(jìn)其解決實際問題。

例如，教師要對所涉學(xué)科進(jìn)行系統(tǒng)梳理與辨析，厘清其相互聯(lián)系與銜接點，以此為基礎(chǔ)建構(gòu)跨學(xué)科知識體系框架，以實現(xiàn)不同學(xué)科知識的有機(jī)整合。通過這種方式，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)期間對人工智能及空中交通管理領(lǐng)域形成一個整體的了解，從而避免知識的碎片化及孤立化?？鐚W(xué)科知識整合需重視教學(xué)方法創(chuàng)新，可通過項目式學(xué)習(xí)和案例分析的教學(xué)方法使學(xué)生在實際教學(xué)中能夠?qū)⒍鄬W(xué)科知識結(jié)合起來。例如，可以創(chuàng)建一個關(guān)于機(jī)場群終端區(qū)空域資源智能協(xié)同優(yōu)化的綜合項目，該項目要求學(xué)生結(jié)合計算機(jī)編程、數(shù)據(jù)挖掘、流量管理、運籌規(guī)劃、智能算法等多方面的知識，來完成系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。這類項目既鍛煉了學(xué)生的實踐能力，又深化了學(xué)生對跨學(xué)科知識運用的認(rèn)識。另外，還要加強(qiáng)和其他學(xué)科教師之間的協(xié)作和溝通，如通過舉辦跨交通運輸規(guī)劃與管理、計算機(jī)科學(xué)、軟件工程、飛行技術(shù)等學(xué)科的教學(xué)研討會和聯(lián)合授課，實現(xiàn)教學(xué)資源共享和教學(xué)經(jīng)驗交流，共同促進(jìn)學(xué)科間知識整合過程。這一合作模式既可以促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，又可以推動學(xué)科間交叉融合和創(chuàng)新發(fā)展?？鐚W(xué)科知識整合還要重視學(xué)生的個性化需求與學(xué)習(xí)特點，不同學(xué)生對于學(xué)習(xí)科目可能會有不一樣的興趣與專長，所以在進(jìn)行教學(xué)時，需尊重學(xué)生之間的個性差異，并提供多樣化學(xué)習(xí)路徑與選擇。通過因材施教，因需施教，能較好地適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)需要，發(fā)展其綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

近年來，人工智能對空中交通管理領(lǐng)域的作用日益突出，并且行業(yè)內(nèi)對人才的培養(yǎng)要求也發(fā)生了一定的變化，因此相關(guān)學(xué)校要具備現(xiàn)代化的教育思維，將人工智能技術(shù)與空中交通管理課程建設(shè)體系相結(jié)合，使學(xué)生能夠接觸到豐富的知識內(nèi)容，明確自身的發(fā)展目標(biāo)，完善課程教育模式。

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［2］黃尊地，常寧，李志偉，等. 講好“中國鐵路故事” 弘揚(yáng)高鐵“工匠精神”——軌道交通車輛工程課程思政教學(xué)的探索與實踐［J］. 高教學(xué)刊，2024，10（3）：21-24.

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［項目名稱］南京航空航天大學(xué)2023年本科教育教學(xué)改革研究項目“智慧民航背景下學(xué)科交叉融合的空管專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實踐”（項目編號：2023JG0728Y）。

［作者簡介］田 文，女，山東青島人，南京航空航天大學(xué)，副教授，博士，研究方向：空中交通管理。

張 穎，女，江蘇靖江人，南京航空航天大學(xué)，講師，博士，研究方向：空中交通流量管理。

張軼寧，女，黑龍江佳木斯人，南京航空航天大學(xué)，研究生在讀，研究方向：交通運輸規(guī)劃與管理。