吳博，徐言民，嚴(yán)慶新，胡清波

(1.武漢理工大學(xué)，武漢 430063； 2.內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430063)

一、引言

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等科技的不斷發(fā)展，人類社會(huì)正由信息時(shí)代邁向智能時(shí)代，未來智能船舶技術(shù)將成為全球航運(yùn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。全球多個(gè)國(guó)家正在積極推動(dòng)智能航海的研究，并逐步進(jìn)行無人自主船運(yùn)行測(cè)試。2019年12月15日，我國(guó)自主研發(fā)的首艘具備自主航行功能的“筋斗云0”號(hào)小型無人貨船首航儀式在珠海東澳島舉行[1]；Rolls-Royce計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)無人貨船沿海水域運(yùn)營(yíng)，到2025年建成世界上第一艘集自主運(yùn)營(yíng)、服務(wù)、智能航行為一體的船舶生態(tài)系統(tǒng)[2]。船舶智能化在引領(lǐng)未來航海發(fā)展方向的同時(shí)，也給船員所需的知識(shí)、技能及能力提出了新的要求。依據(jù)以往船舶行業(yè)發(fā)展需求，船員在實(shí)際工作前需具備一定甲板實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技能，這些經(jīng)驗(yàn)與技能包括對(duì)航海儀器設(shè)備的正確使用、航海航行技能的有效應(yīng)用等。但隨著5G技術(shù)的興起，人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)船舶行業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，未來船舶行業(yè)對(duì)于船員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)技能、知識(shí)結(jié)構(gòu)體系要求也將隨之改變。這種工作方式的轉(zhuǎn)變、模式的重塑，促使船員需具備新的航海實(shí)踐技能，以適應(yīng)新業(yè)態(tài)、新環(huán)境。

為了培養(yǎng)面向智能航海方向具備學(xué)術(shù)創(chuàng)新研究能力和實(shí)際工程應(yīng)用能力的復(fù)合型人才，傳統(tǒng)的航海實(shí)踐教學(xué)模式亟待改革與創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)外一些專家學(xué)者圍繞智能航運(yùn)發(fā)展背景下復(fù)合型人才培養(yǎng)提出了建議。世界海事大學(xué)學(xué)者[3]圍繞未來海事管理的變化趨勢(shì)，提出了航海類人才培養(yǎng)的要求；滕英祥[3]建議在航海實(shí)踐教學(xué)過程中利用信息化資源手段進(jìn)行教學(xué),提升人才培養(yǎng)成效；張進(jìn)峰等[4]針對(duì)未來無人船舶對(duì)航海技術(shù)人才培養(yǎng)的需求，提出“航海 + 信息”人才培養(yǎng)理念；馬強(qiáng)等[5]從人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系及教學(xué)方法等方面，探索面向智能船舶的復(fù)合型航海類人才培養(yǎng)模式；李法金[6]針對(duì)實(shí)踐教學(xué)資源不足等因素提出高校航海實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新措施；馬建文等[7]提出以多學(xué)科融合交叉、“五融合”人才培養(yǎng)模式等為核心的人才培養(yǎng)機(jī)制。

本文在智能航海發(fā)展背景下，從新時(shí)代復(fù)合型船員實(shí)踐技能培養(yǎng)著手，圍繞發(fā)展新趨勢(shì)、行業(yè)新動(dòng)態(tài)、市場(chǎng)新需求，對(duì)復(fù)合型高端航海人才的實(shí)踐教學(xué)方式和方法進(jìn)行探討。

二、智能航海方向?qū)嵺`教學(xué)的功能及作用

與其他學(xué)科不同，航海學(xué)科是一門具有較強(qiáng)實(shí)踐操作性的綜合性學(xué)科。通過實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生可以逐步提升對(duì)于航海學(xué)科的正確認(rèn)識(shí)，也可將理論知識(shí)與實(shí)際工作有機(jī)地結(jié)合在一起，更好地搭建航海知識(shí)體系，提高相應(yīng)的工作能力。但是在科技發(fā)展日新月異的今天，以往的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)模式與智能航海時(shí)代的人才技能需求不相適應(yīng)。未來，船員職業(yè)最直觀的變化將體現(xiàn)在工作地點(diǎn)和工作方式上[9]：傳統(tǒng)背景下船員直接操控船舶；而在智能航海時(shí)代，智能船舶具備自動(dòng)化流程和輔助決策支持功能，船員的工作可能不再與船舶直接接觸，這種情況下反而要求船員必須掌握更為廣泛的理論知識(shí)與實(shí)踐技能。傳統(tǒng)航海背景下船員可以通過實(shí)際船上工作進(jìn)而豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，船員只需熟練掌握其所對(duì)應(yīng)的職務(wù)工作即可。未來智能航海背景下，在船舶實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制初期僅需少量船員隨船實(shí)施監(jiān)控和應(yīng)急處置的階段，船員還需要掌握船舶駕駛技能和自主航行系統(tǒng)的使用技術(shù)；而在船舶完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控進(jìn)入無人船的發(fā)展階段，航海船員需要掌握遠(yuǎn)程操控船舶的實(shí)踐技能，同時(shí)還需要熟悉船舶系統(tǒng)運(yùn)維、船舶航保、智能航運(yùn)服務(wù)、船舶智能監(jiān)管等多方面的技能和知識(shí)，明確船舶航行中的操縱、監(jiān)管、維保、服務(wù)等過程。為了更好地勝任相應(yīng)的職責(zé)，安全可靠地完成相應(yīng)的工作任務(wù)，船員更需要在實(shí)際工作前通過實(shí)踐訓(xùn)練有針對(duì)性地完成多場(chǎng)景、多目標(biāo)的工作任務(wù)，進(jìn)而更好地適應(yīng)智能航海模式。

因此基于面向智能航海的人才培養(yǎng)需求，提高實(shí)踐教學(xué)效果，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，改革實(shí)踐教學(xué)體系，已是航海教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。掌握必要的智能船舶的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技能，不僅是對(duì)船員工作負(fù)責(zé)，更是對(duì)航運(yùn)安全負(fù)責(zé)。

三、面向智能航海方向?qū)嵺`教學(xué)改革設(shè)計(jì)

面向智能航海方向的實(shí)踐教學(xué)改革主要針對(duì)實(shí)踐教學(xué)課程體系、實(shí)踐教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)開展途徑、實(shí)踐教學(xué)考核機(jī)制以及實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)等五個(gè)方面進(jìn)行，其整體框架如圖1所示。

圖1 面向智能航海方向的實(shí)踐教學(xué)改革設(shè)計(jì)

1.實(shí)踐教學(xué)課程體系

為適應(yīng)智能航海的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，航海實(shí)踐教學(xué)體系需要由傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)計(jì)向新理念、新途徑的實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。體系的轉(zhuǎn)變需要考慮實(shí)踐教學(xué)整體架構(gòu)，也需要滿足和適應(yīng)智能航海的發(fā)展需求。在面向智能航海方向新工科的建設(shè)過程中，需要總結(jié)以往航海實(shí)踐教學(xué)中的專業(yè)優(yōu)勢(shì)和目前發(fā)展瓶頸，有效促進(jìn)多學(xué)科教學(xué)相融合，優(yōu)化和完善實(shí)踐教學(xué)體系，并以智能航海發(fā)展為核心，整體和系統(tǒng)性地進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容搭建。

智能航海背景下，實(shí)踐教學(xué)主要從航海基礎(chǔ)實(shí)踐和相關(guān)學(xué)科實(shí)踐兩個(gè)方向入手進(jìn)行培養(yǎng)，相關(guān)課程體系如圖2所示。在教學(xué)過程中，以智能航海相關(guān)的學(xué)科前沿、企業(yè)發(fā)展需求為目標(biāo)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)以航海系列理論課程為抓手，著力打造理論與實(shí)踐綜合創(chuàng)新教學(xué)模式，改善教學(xué)效果，為培養(yǎng)復(fù)合型航海人才奠定基礎(chǔ)。

圖2 面向智能航海方向的實(shí)踐教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)

2.實(shí)踐教學(xué)模式

(1)多學(xué)科交叉融合實(shí)踐教學(xué)模式

傳統(tǒng)的航海學(xué)科實(shí)踐教學(xué)，多圍繞航海學(xué)科范圍內(nèi)的知識(shí)、技能進(jìn)行講授，但在未來智能航海時(shí)代，這些培養(yǎng)內(nèi)容不能完全滿足發(fā)展需求。未來智能航海人才培養(yǎng)，應(yīng)融會(huì)多學(xué)科實(shí)踐知識(shí)與技能。智能航海背景下，更強(qiáng)調(diào)船員需要具備技術(shù)研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)應(yīng)用以及綜合管理于一體的綜合實(shí)踐技術(shù)能力，為此，在實(shí)踐技能的培養(yǎng)過程中，需要將交通運(yùn)輸、船舶與海洋工程、計(jì)算機(jī)、通信工程、材料工程等多學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行交叉融合[10]。

面向智能航海方向?qū)嵺`教學(xué)開展過程中，以智能航?；A(chǔ)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為主，相關(guān)學(xué)科實(shí)踐教學(xué)協(xié)同，建立以船舶智能航行、船舶運(yùn)維和航保、船舶智能監(jiān)管和智能航運(yùn)服務(wù)為中心的綜合實(shí)踐教學(xué)模式，如圖3所示。

以武漢理工大學(xué)為例，以智能船舶領(lǐng)域發(fā)展為核心，為了有效促進(jìn)多學(xué)科交叉融合，進(jìn)行理論與實(shí)踐教學(xué)改革創(chuàng)新，形成航運(yùn)、交通、能動(dòng)、物流、材料等學(xué)院組成的交通與船舶海洋工程學(xué)部，使得學(xué)科屬性相近的學(xué)院以及不同學(xué)部之間學(xué)科深度交叉融合。

圖3 多學(xué)科交叉融合實(shí)踐教學(xué)模式

(2)面向需求的實(shí)踐教學(xué)模式

在學(xué)生實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)過程中，探索開展面向需求、以學(xué)生為主導(dǎo)的實(shí)踐教學(xué)模式。智能航海背景下的實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生可根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)、相關(guān)學(xué)科、行業(yè)發(fā)展情況及研究興趣，自行提出科學(xué)實(shí)踐問題，經(jīng)教師有效評(píng)估后確立；或依托教師的科研項(xiàng)目及相關(guān)企業(yè)實(shí)際需求設(shè)立實(shí)踐問題，供學(xué)生選擇解決。

基于相近的研究方向或研究問題，學(xué)生可自由組合形成2～3個(gè)實(shí)踐課程團(tuán)隊(duì)，選舉其中成員擔(dān)任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，團(tuán)隊(duì)協(xié)作發(fā)揮集體智慧自行解決問題。這種方式可促使具有相同興趣的成員通過協(xié)同合作完成任務(wù)，也可以提升學(xué)生實(shí)踐研究的積極性、創(chuàng)新性以及協(xié)同合作能力。

3.實(shí)踐教學(xué)開展方式

(1)基于虛擬仿真技術(shù)(VR)的場(chǎng)景化任務(wù)課程構(gòu)建

基于虛擬仿真技術(shù)建立智能船舶模型、船舶航行環(huán)境模型等，使學(xué)生無需上船便可了解掌握船舶實(shí)時(shí)航行動(dòng)態(tài)。根據(jù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，面向智能航海工作需求，設(shè)置智能船舶航行情景、智能船舶航行任務(wù)，并以航行日常工作、航行故障應(yīng)急處理、航行監(jiān)督管理等幾個(gè)模塊為核心，創(chuàng)建智能船舶虛擬航行實(shí)踐課程?？赏ㄟ^VR設(shè)備或模擬器設(shè)備，在不同的航行環(huán)境下、不同任務(wù)目標(biāo)驅(qū)使下，進(jìn)行多渠道、多方式的實(shí)踐訓(xùn)練，提高學(xué)生未來工作的適應(yīng)性及應(yīng)變能力。

(2)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”在線實(shí)踐課程構(gòu)建

為實(shí)現(xiàn)多學(xué)科教學(xué)資源整合，破除因時(shí)間、空間等因素限制造成的資源無法有效共享，開展在線課程，能夠有效提高資源整合與學(xué)科共享。理論課程線上授課，可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)講解理論知識(shí)，并且可以充分利用眾多網(wǎng)課平臺(tái)提供的討論區(qū)、課堂測(cè)驗(yàn)區(qū)完成與學(xué)生的互動(dòng)和檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。但是，實(shí)踐課程線上授課與理論課程線上授課有很大的區(qū)別，因?yàn)閷?shí)踐課程是為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際思考、操作、動(dòng)手能力，需要學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)后，通過相關(guān)的設(shè)備、軟硬件設(shè)施等實(shí)際操作訓(xùn)練達(dá)到熟練掌握程度，因此開展“互聯(lián)網(wǎng)+”在線實(shí)踐課程需要應(yīng)用新的方式和方法，即“線上+線下”的實(shí)踐教學(xué)課程開展方式。

線上實(shí)踐課程主要面向不同年級(jí)、不同專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，運(yùn)用包括課件、視頻、電子教材等方式進(jìn)行講解，并通過分區(qū)討論、網(wǎng)上測(cè)試等對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行鞏固，隨后在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或仿真軟件上進(jìn)行線上仿真實(shí)踐訓(xùn)練。采用這種方式消除了因教學(xué)場(chǎng)地、教學(xué)時(shí)間等因素造成的無法集中上課的限制。線上學(xué)習(xí)結(jié)束后，針對(duì)不同實(shí)踐項(xiàng)目組建團(tuán)隊(duì)，分時(shí)段、分目標(biāo)進(jìn)行線下實(shí)踐操作，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果。

目前，我國(guó)正處于抗疫關(guān)鍵時(shí)期，各校采取“停課不停學(xué)”的政策，運(yùn)用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”在線實(shí)踐教學(xué)的方式，學(xué)生在返校前進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，返校后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐實(shí)操，可以很好地解決特殊時(shí)期的實(shí)踐教學(xué)難題，后期也會(huì)成為我國(guó)教育發(fā)展的一種新趨勢(shì)。

4.實(shí)踐教學(xué)考核機(jī)制

隨著航海領(lǐng)域新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式的快速發(fā)展，應(yīng)建立動(dòng)態(tài)的實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)考核機(jī)制，以提高學(xué)生的參與度與創(chuàng)新意識(shí)和能力。改革以往以評(píng)估考試等作為唯一的考核方式的做法，根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)方向的不同，制定以學(xué)生創(chuàng)新能力、協(xié)同作業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等為核心的實(shí)踐教學(xué)考核機(jī)制，并輔以隨時(shí)間和發(fā)展趨勢(shì)可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的考核要求、考核權(quán)重考核內(nèi)容及考核方式，讓學(xué)生學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)智能航海背景下復(fù)合型人才的有效培養(yǎng)，如圖4所示。例如，在實(shí)踐教學(xué)考核過程中，學(xué)生如果參加專業(yè)競(jìng)賽，可將參賽貢獻(xiàn)程度和競(jìng)賽成績(jī)折算為實(shí)踐課程最終考核的部分成績(jī)，給予參賽學(xué)生靈活性的考核計(jì)分。用這種方式可以鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生積極參加專業(yè)競(jìng)賽等活動(dòng)，在實(shí)踐研究的過程中不斷提高自身的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

5.教師隊(duì)伍建設(shè)

智能航海趨勢(shì)下的航海綜合實(shí)踐教學(xué)，需要更多的復(fù)合型教師提供教學(xué)支撐。復(fù)合型教師需要將航海與輪機(jī)、通信、計(jì)算機(jī)、物流等專業(yè)相結(jié)合，同時(shí)要掌握實(shí)訓(xùn)理論知識(shí)、實(shí)踐操作技能等。復(fù)合型教師隊(duì)伍建設(shè)可通過引進(jìn)其他非航海類專業(yè)的高水平的教師，為其補(bǔ)充學(xué)習(xí)航海類專業(yè)知識(shí)，或本專業(yè)教師輔以增強(qiáng)相近其他專業(yè)相關(guān)知識(shí)等方式來實(shí)現(xiàn)。

同時(shí)，根據(jù)智能航海發(fā)展方向及發(fā)展需求，組建智能航海實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，由航海方向?qū)I(yè)教師以及相近領(lǐng)域?qū)I(yè)教師組成，實(shí)現(xiàn)學(xué)科差異化互補(bǔ)。此外，也可以聘請(qǐng)企業(yè)導(dǎo)師為兼職教師到校授課，作為智能航海實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)師資隊(duì)伍的重要補(bǔ)充。

圖4 實(shí)踐課程考核機(jī)制改革措施

四、結(jié)語

世界航運(yùn)領(lǐng)域正由傳統(tǒng)航海向智能航海轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的航海實(shí)踐教學(xué)體系、模式需要重新定位。如何培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展的具有綜合實(shí)踐技能和理論知識(shí)的航海人才是目前亟待解決的問題。本文從面向智能航海的復(fù)合型人才培養(yǎng)需求分析入手，改革和創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系、模式、開展途徑等。后期，針對(duì)智能航海發(fā)展的不同階段及需求提出動(dòng)態(tài)適應(yīng)性實(shí)踐教學(xué)方案建設(shè)策略，進(jìn)一步促進(jìn)智能航海背景下的實(shí)踐教學(xué)發(fā)展。