面向崗位能力培養的民用飛機機型知識訓練系統開發

褚雙磊 ，溫瑞英 ，莊南劍 ，任 強，魏志強

（1.中國民航大學 空中交通管理學院，天津 300300；2.天津市空管運行規劃與安全技術重點實驗室，天津 300300）

空管學院交通管理專業的本科生畢業后將就職于航空公司的運行控制中心，工作崗位為飛行簽派員，飛行簽派員的核心運行管理理念為“人-機-環-管”，“機”對應的就是機型[1]，包括飛機系統和飛機性能[2]。但是現階段缺乏對機型知識的訓練和鞏固，同時兩門課程難以進行融合，飛機系統課程和飛機性能工程課程分別在兩個學期開設，大二學生在上半學期學習飛機系統課程，時隔一年以后大三學生在下半學期學習飛機性能工程課程，由于兩門課程教學時間相隔很長，導致高年級學生已經對飛機系統知識淡忘。因此基于簽派員崗位能力培養需求，特別開發一款民用飛機機型理論知識訓練系統，幫助高年級學生回顧飛機系統知識，同時對飛機性能知識進行有效訓練，提高了崗位適應能力，縮短了入職培訓周期，加強了機型放行的運行理念。

在簽派員培訓方面，2009 年，文獻[3]基于VB 設計出一套簽派員復訓系統，其中包括了B737機型飛行性能等課程，分為學習、考試、員工信息管理、課程信息管理4 個子系統。2016 年，文獻[4]設計出一套基于VB 的簽派專業知識訓練系統，以選擇題和判斷題的形式對簽派員的專業知識進行訓練。2018 年，文獻[5]針對國內簽派員DRM 技能訓練，建立起以TOPSIS 為基礎的簽派員DRM 技能評估模型，并以JAVA 作為開發語言，Eclipse 作為開發平臺開發簽派員DRM 技能評估系統。2019 年，文獻[6]基于C#開發出一套簽派專業知識訓練測試系統，涵蓋了氣象、導航、航空器、通訊、空中交通管制等模塊，可針對每個模塊進行專項學習。2019 年，文獻[7]基于CBT 及EBT 優化了簽派員訓練過程，對教員的能力做出了一些要求，并指出未來的培養模式將會以基于知識和能力的訓練代替科目和時間訓練，因此開發出一套科學規范的機型知識訓練軟件將大大優化簽派員訓練過程。文獻[8-9]針對民航飛機的氣動性能知識和高速性能計算開發了飛機性能輔助計算演示系統，對常見的飛機性能計算原理和計算方法進行演示教學，便于開展課上的實踐化教學，增強了學生的直觀體驗和情境感受，激發了其學習主動性和熱情。

在國外，文獻[10]開發了一套飛行簽派員結冰培訓系統，開展簽派員結冰培訓。NASA 為了改善航空安全，讓飛行員和運營人了解冰雪污染物對飛機的影響，開發了一個關于大氣結冰危害的教育和培訓輔助工具[11]。文獻[12]為簽派員開發基于網絡的培訓系統，讓簽派員熟悉航班放行流程。

國內外研究學者在簽派員培訓軟件方面進行了大量研究，但是針對民用飛機機型知識訓練軟件的研究與探討尚且不多。近年來，面對航班量的日益增多，航空公司對飛行簽派員的需求量逐漸增大，難以在短期內培養出大量飛行簽派員以適應航空公司發展的需要。由于簽派員的能力好壞和業務知識的熟練程度將直接影響到整個航空公司運行效率的高低，其中民用飛機機型知識一直是簽派員比較薄弱的環節。學生機型理論知識的面授和考核不如機務維修專業這么精通，再加上簽派員對于各機型知識的掌握程度普遍偏低，因此有必要開發一套符合飛行簽派員能力需求的，專門用于飛機系統和飛機性能知識培訓的訓練系統，幫助其通過自我學習和自我訓練更好地掌握民用飛機機型的相關知識，提高在校學生對于機型知識的理解和應用能力。

1 機型知識訓練系統開發和設計

1.1 總體功能

民用飛機機型知識訓練系統使用C#為開發語言[13]，使用Visual Studio 2019 作為操作平臺，連接數據庫ACCESS 2016。軟件分為學員和管理員兩個登錄模塊，其訓練內容劃分為飛機系統和飛機性能兩個主要模塊，并主要側重于民用飛機機型的相關知識。學員可以圍繞這兩個方面完成飛機機型知識訓練的所有操作。訓練系統的框架結構圖如圖1 所示。

圖1 系統運行結構

1.2 數據庫

本系統所使用的ACCESS 數據庫有4 個，分別為賬戶庫、題庫、錯題庫以及記錄庫。其中賬戶庫又有學員、管理員兩個表格，分別用于存儲學員或管理員的用戶名/密碼；題庫有飛機系統和飛機性能兩個表格，飛機系統表格有題目、選項、答案、考察內容、章節等字段，飛機性能表格與之相比還增加了一個題目類型字段，兩個表格分別用于存儲飛機系統和飛機性能所有的試題信息；錯題庫同樣有飛機系統和飛機性能兩個表格，分別用于存儲所有學員的飛機系統和飛機性能所有的錯誤試題信息；記錄庫有登錄、學習、測試3 個表格，3 個表格分別用來記錄所有學員的每次登錄、學習或測試的各項使用記錄。

1.3 學生模塊

本科生用戶選擇學員模塊后，進行登錄。登錄成功后進入到選擇飛機系統或飛機性能方向的頁面，然后進入各自的功能主頁面，分不同方向對學員進行針對性訓練。學員模塊的飛機系統和飛機性能兩個部分各自都包含3 個模式：學習模式、測試模式以及評價模式。

1）學習模式

在學習模式中，學員可以在線學習各機型的飛機系統/飛機性能方面的課件，鞏固加強對各機型知識點的學習。

2）測試模式

在測試模式中，連接ACCESS 數據庫，系統會隨機從題庫中抽取20 道有關民用飛機系統或是飛機性能方面的試題讓學員進行自我訓練。其中飛機系統的題目為單項選擇題，飛機性能的題目為單項選擇題、多項選擇題、判斷題和填空題。在測試結束后系統會對學員的答題情況進行評判與糾錯，并連接ACCESS 數據庫，自動將錯題情況保存在錯題庫中。測試模式功能流程圖如圖2所示。

圖2 測試功能流程圖

3）評價模式

在評價模式中，學員可以查看自己的個人測試記錄以及測試結果反饋。個人測試記錄功能即連接ACCESS 數據庫，將學員的所有錯題情況進行顯示，便于學員進行錯題的鞏固和加強訓練。而測試結果反饋功能可以顯示學員各個章節中錯題數量，并指出錯題較多以及錯題較少的章節，針對學員的測試情況給出后續的訓練建議。測試信息記錄功能流程圖如圖3 所示。

圖3 測試信息記錄功能流程圖

1.4 教師管理員模塊

教師管理員模塊主頁面包含3 類功能，分別為：管理賬戶、管理試題、查看學員記錄/更改學員賬戶。

1）管理賬戶

管理賬戶功能可以增加新的學員的用戶名和密碼，或是刪除已有的學員的賬戶。

2）管理試題

管理試題功能可以直接增加新的試題，或是修改試題的題目、選項、答案等部分，或是刪除已有的測試題目。

3）查看學員記錄/更改學員賬戶

查看學員記錄/更改學員賬戶功能可以選定一名學員，并查看其測試的錯題情況、其登錄軟件的登錄記錄以及起止時間、系統對其測試結果所得出的反饋情況、學習課件的起止時間、參加測試的用時情況、正確率情況以及修改該學員的用戶名或者密碼。

教師管理員模式便于教師對學員進行監督，對其機型知識訓練水平與掌握程度進行評估，便于教師更好地對學員進行更有針對性的指導訓練。

2 機型知識訓練系統的課堂應用

學生安裝客戶端軟件系統后，啟動軟件，進入系統主界面。點擊“學員”模塊，輸入正確的用戶名和密碼就可以進入訓練模式選擇界面，訓練內容分為“飛機系統”和“飛機性能”兩大模塊。

2.1 飛機系統方面訓練

點擊“飛機系統”后進入到飛機系統模式主菜單?！帮w機系統”模塊分為3 個主要功能模式-學習模式、測試模式、評價模式，如圖4所示。其中學習模式中包含飛機系統課件、A320飛機系統、B737 飛機系統3 個PPT 形式的課件，以及學習網站索引功能。點擊測試模式中的進入測試按鈕可以進入飛機系統試題測試，評價模式中包含兩個功能-個人測試記錄查看以及測試結果反饋功能。

圖4 飛機系統主菜單界面

題目為隨機從題庫中抽取。點擊開始測試按鈕，進入測試界面。點擊開始答題/下一題按鈕開始答題，系統會自動連接并從題庫中隨機抽取20 道試題，題目、選項、考察內容，以及當前是第幾道題目均會顯示在測試界面中，如圖5 所示。所有試題均為單項選擇題。

圖5 飛機系統測試答題界面

在答完全部的20 道試題后，可點擊“提交”按鈕，系統會自動彈出對話框提示“已經答完所有試題”并將自動返回主菜單。若未答完全部題目即點擊“提交”按鈕，則會彈出提示框提示“還未答完所有題目”的對話框，提醒學員繼續作答剩下的題目，直到全部答完。評價模式中的個人測試記錄功能即為個人測試錯題記錄查詢界面。在該界面的選擇錯題選項欄中，學員可以點開查看所有錯題，在選中一道題目后，系統會自動連接錯題庫，并將該錯題的題目、選項、正確答案、錯誤答案以及考察內容等內容調用出來顯示在界面中，如圖6 所示。

圖6 飛機系統個人測試記錄界面

在測試結果反饋功能中，系統會連接錯題庫，并自動根據每個錯題的所屬章節，統計出錯題庫中每個章節的錯題數量，并顯示在界面上。且系統會對比每個章節的錯題數量，統計出錯題數量最多以及最少的章節，并給出接下來訓練的反饋建議，如圖7 所示。

圖7 飛機系統測試結果反饋界面

2.2 飛機性能方面訓練

學員模塊的飛機性能模式主菜單如圖8 所示。飛機性能分為3 個模式：學習模式、測試模式、評價模式。學習模式為PDF、PPT 以及DOC格式類型的學習課件，以及學習網站索引功能，實現方法與“飛機系統”模塊一致。測試模式為試題測試。評價模式有兩個功能：個人測試記錄以及測試結果反饋。

圖8 飛機性能主菜單界面

點擊“測試模式”中的“進入測試”按鈕，進入到測試提示界面，提示題目類型以及題目數量，相比飛機系統中的測試模式，增加了多選題、判斷題以及填空題，試題與飛機系統一樣為隨機從題庫中抽取。當試題為單選題或多選題時，測試界面相同；當試題為填空題時，界面的答案處的選項將會變為文本框，學員可在文本框中輸入答案；當試題為判斷題時，答案處變為兩個“√”“×”選項。飛機性能的測試界面和功能實現方法與“飛機系統”模塊基本類似。

評價模式中的個人測試記錄與測試結果反饋功能的界面構造以及實現原理都與“飛機系統”模塊的一致。個人測試記錄功能可以查看所有的飛機性能部分的錯題，測試結果反饋功能可以查看每個章節的錯題數量，并查看軟件系統根據錯題數量的多少給出的訓練反饋建議。

2.3 管理員模塊

在管理員模塊中登錄成功后，進入到管理員主菜單界面。管理員主菜單包含3 個主功能-管理賬戶、管理試題、查看學員記錄/更改學員賬戶，點擊每個主功能按鈕都可以進入各自的次功能。

管理賬戶功能包含增加新學員、刪除學員兩個功能。點擊增加新學員按鈕，進入到增加新學員功能界面。在文本框中輸入新學員的用戶名和密碼，點擊確定，即生成一名新學員的賬戶信息，系統自動連接并保存在賬戶庫中，下次登錄時即可使用該學員的賬戶信息進行登錄；點擊刪除學員按鈕，進入到刪除學員界面，在文本框中輸入要刪除的學員的用戶名，點擊確定，該學員的賬戶信息即被注銷，無法再次使用進行登錄，并由系統連接賬戶庫將其清除。

管理試題功能如圖9 所示，分為飛機系統和飛機性能兩個部分，各自有3 個功能-添加試題、修改試題、刪除試題。其中添加試題功能如圖10 所示。在文本框中輸入新增試題的題目、選項、答案、考察內容、考察章節等內容，點擊確定添加，系統連接題庫，新試題即被添加到題庫中，在下一次學員測試時可被隨機抽取供學員測試；在修改試題功能中，在選擇框中選擇要修改的試題題目，選定后在文本框中輸入要修改試題的題目、選項、答案、考察內容、考察章節等內容，無需改動的內容直接復制原題中的對應內容即可。輸入完畢后點擊確定修改，系統連接題庫，試題即在題庫中被更新為修改后的內容；刪除試題功能即在選擇框中選定要刪除的試題題目，系統會連接題庫，原試題即在題庫中被刪除，無法再被學生抽取。

圖9 管理試題功能界面

圖10 飛機系統添加試題界面

查看學員記錄/更改學員賬戶功能的界面如圖11 所示。該次功能有6 個功能-查看測試錯題、查看登錄記錄、查看測試反饋、查看學習記錄、查看測試記錄、更改用戶名密碼。系統連接賬戶庫，并將所有學員的用戶名顯示在界面的選擇框中。管理員先在選擇框中選擇一個學員，選定后再點擊相應的功能按鈕進行操作。

圖11 查看學員記錄/更改學員賬戶功能界面

更改用戶名密碼功能界面如圖12 所示。在更改用戶名功能中，在文本框中輸入新用戶名，點擊確定，原用戶名即被新用戶名所替代，并連接并更新到賬戶庫中，該學員下一次登錄時將使用新用戶名和原密碼進行登錄。在更改學員密碼功能中，在文本框中輸入新密碼，點擊確定，該賬戶的原密碼即被新密碼所替代，并連接更新到賬戶庫中，該學員下一次登錄時將使用原用戶名和新密碼進行登錄。

圖12 更改學員用戶名或密碼界面

查看測試錯題功能中先選擇查看該學員的飛機系統或是飛機性能部分的錯題。然后進入查看學員飛機系統或性能的測試錯題記錄界面，顯示內容與實現方法與學員模塊中飛機系統/性能評價模式中的個人測試記錄功能一致。

查看登錄記錄功能界面的數據來源為記錄庫，系統自動連接記錄庫并將登錄表格中該學員的登錄信息調用出并顯示在界面中。管理員可以查看該學員的登錄時間以及下線時間，以掌握該學員的登錄情況。

查看測試反饋功能中先選擇查看飛機系統或者飛機性能，然后進入查看測試反饋功能界面，界面顯示內容與實現方法與學員模塊中飛機系統/性能評價模式中的測試結果反饋功能一致。該功能可以幫助管理員掌握該學員各章的測試錯題情況與知識掌握情況。

查看學習記錄功能界面如圖13 所示，系統連接記錄庫并將學習表格中該學員的學習記錄信息調用出并顯示在界面上。管理員可以查看學員在飛機系統和飛機性能中的學習模式的學習內容以及學習該課件的起止時間，掌握該學員對飛機系統與飛機性能知識的學習情況。

圖13 查看學員學習記錄界面

查看測試時間功能界面如圖14 所示，系統連接記錄庫并將測試表格中該學員的測試記錄信息調用出并顯示在界面上。管理員可以查看學員在飛機系統和飛機性能中的測試模式的測試起止時間以及測試用時（以分鐘為單位），還可以看到該學員每次測試的正確率情況，便于其掌握該學員在飛機系統與飛機性能測試時的用時情況與答題正確率情況，以判斷該學員對知識的掌握熟練度情況。

圖14 查看學員測試記錄界面

2.4 B738、A320 和國產民機分類強化

由于B738 和A320 兩種主流機型的飛機系統和設備差異較大，需要針對B738 和A320 進行細化教學，B738 和A320 機型課件分開學習，如圖15 所示。

圖15 A320 飛行儀表系統

同時針對飛行簽派員的工作特點和崗位能力要求，在“特色學習”欄增加與實際工作相關的MEL 放行案例，并對飛機系統和飛機性能相互結合的機型知識進行重點介紹，如圖16 和圖17 所示。

圖16 國產民機ARJ21 知識

圖17 飛機系統和飛機性能復合知識

3 教學實施效果分析

《民用飛機機型知識訓練系統》從2016 學年開始試用，期間根據教學內容、重難點知識和課后習題的變化，系統經過多次功能模塊的補充和完善，又經過2017—2020 學年的正常運行，課下任課教師積極宣傳推廣《民用飛機機型知識訓練系統》，讓學生遠程登錄，按照課上內容進行課下練習[14]，加強對知識點的深刻認識。在課上由任課教師實施演示，進行虛擬教學[15]，實現了課內外聯動，提高了上課效率和教學效果。

從表1 和表2 可以看出，在《民用飛機機型知識訓練系統》正常運行的4 個學年，及格率和平均成績不斷提高，方差總體呈現降低趨勢，說明通過任課教師在課堂上使用《民用飛機機型知識訓練系統》教學，提升了學生的課堂面授效果，激發了課堂活力和學習興趣，學生的及格率和平均成績有所提高。課后學生通過《民用飛機機型知識訓練系統》可以對課上所學知識進行系統復習，通過訓練可以發現學習不足，彌補知識短板，直觀地認識到自己的知識差距，進行針對性的補充訓練，提高了學習主動性，避免了學習上的懈怠。

表1 飛機性能工程課程近4 年成績統計情況

表2 飛機系統課程近4 年成績統計情況

4 結束語

《民用飛機機型知識訓練系統》是一個針對飛機系統和飛機性能復合知識融合的可視化課程教學和訓練系統，集成了“飛機系統”和“飛機性能”兩個主要內容模塊，集飛機系統和飛機性能課堂自學、課后測試、測試評價于一體，其特點是課程內容將典型主流機型B737-800 和A320進行細化，對兩種機型進行分開講解，并綜合考慮了飛行簽派員崗位能力所需的知識點。學生可以通過此系統進行機型知識學習、專業知識能力測試以及測試情況自評，管理員可以通過此系統比較簡便地實現學員的賬戶信息變動、試題的增刪與修改，以及學生機型知識訓練情況的整體掌握。

該系統對B737-800 和A320 的飛機系統和飛機性能知識進行重點講解，讓學生分類學習，將《民用飛機機型知識訓練系統》引入到飛機系統和飛機性能工程的課上理論教學和課下訓練復習，可以增強學生對飛機系統和飛機性能理論知識的深入理解，提高學生解決問題的能力，為交通管理專業的課程提供了一個良好的交互式學習平臺，使學生可以切身地體會到飛行簽派員的實際工作內容，同時該系統可以為每個學生直觀顯示錯題數量和章節分布，便于學生及時地進行知識復習和個性化的知識訓練，有利于學生的課后知識鞏固。由于題庫數量很多，每個學生進行測試的題目不同，避免了抄襲，鍛煉了每個學生的知識理解能力，激發了學習熱情和能動性，更好完成課程教學目標。

系統采用自我學習、自我測試、系統評價的訓練方式，也可以為公司飛行簽派員進行自我訓練和自我檢測提供了更便捷的方法，提高了簽派員的學習效率，調動了簽派員的自主訓練能力。通過學習、測試、評價三位一體的功能循環訓練，也有效提高了簽派員對民用飛機機型知識的掌握能力，提高了其個人業務能力。