梁民倉(cāng),劉虎,鄭海林
(浙江海洋大學(xué) 船舶與海運(yùn)學(xué)院,浙江 舟山 316022)
近年來(lái),“互聯(lián)網(wǎng)+教育”促進(jìn)了慕課、微課以及線上線下混合式教學(xué)等教學(xué)新模式的不斷涌現(xiàn)和快速發(fā)展,充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)創(chuàng)建、承載和復(fù)用豐富的教育資源,將傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)轉(zhuǎn)移到線上,打破了知識(shí)傳授的時(shí)間、空間和形式的局限,充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性,擴(kuò)展了知識(shí)的深度和廣度。對(duì)于教師而言,需要不斷豐富教學(xué)手段,提高教學(xué)能力。而“一次建課、多次復(fù)用”的線上資源應(yīng)用模式可以減少重復(fù)性工作,節(jié)省時(shí)間用于提高教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)量、深度和邏輯性[1]。
航海技術(shù)專(zhuān)業(yè)是培養(yǎng)高素質(zhì)的船舶駕駛員的應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)。一名合格的高級(jí)駕駛員不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),更要有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力以及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力?!昂胶x器”課程作為航海技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課之一,重點(diǎn)講述船舶駕駛臺(tái)中能為駕駛員提供導(dǎo)航和助航信息的各類(lèi)設(shè)備,即SOLAS公約第五章航行安全中所要求的船舶必須配備的各類(lèi)導(dǎo)航設(shè)備,包括羅經(jīng)(陀螺羅經(jīng)、磁羅經(jīng)等)、測(cè)深儀、計(jì)程儀、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS、北斗等)、航行數(shù)據(jù)記錄儀VDR以及綜合駕駛臺(tái)系統(tǒng)等。傳統(tǒng)教學(xué)中通常將涉及航海儀器的課程分為理論和實(shí)驗(yàn)兩部分,教師在課堂上通過(guò)理論講解讓學(xué)生理解設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成、功能以及工作原理等內(nèi)容,之后學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)動(dòng)手操作和熟悉對(duì)應(yīng)的真設(shè)備,但各個(gè)設(shè)備相互獨(dú)立,缺乏信息融合和航行環(huán)境的體驗(yàn)。配備大型船舶操縱模擬器的高校,可以在一定程度上模擬航行環(huán)境,但該系統(tǒng)中引入的助航儀器設(shè)備不全,且為仿真軟件,缺少物理設(shè)備的認(rèn)知,同時(shí)因受限于場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)定等,在“航海儀器”課程教學(xué)中也很少使用。另外,學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中的航海儀器設(shè)備大多為船上淘汰產(chǎn)品且更新不及時(shí),不利于學(xué)生充分了解當(dāng)前船載設(shè)備和船舶駕駛技術(shù)的應(yīng)用情況。
本文基于慕課全面發(fā)展的教育行業(yè)背景,充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”相關(guān)平臺(tái),針對(duì)傳統(tǒng)的航海儀器理論和實(shí)驗(yàn)二級(jí)授課模式的不足,探討和設(shè)計(jì)慕課背景下的“航海儀器”課程多級(jí)授課模式,從而能在一定程度上提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)適應(yīng)智能船舶發(fā)展方向的航海技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才。
航海專(zhuān)業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)過(guò)程中需要通過(guò)“航海儀器的使用評(píng)估”實(shí)操和理論考試,整體而言,“航海儀器”課程的“教”與“學(xué)”過(guò)程的目的性過(guò)強(qiáng)而整體性不足,導(dǎo)致學(xué)生為了通過(guò)考試而死記硬背,不能將知識(shí)融會(huì)貫通。教學(xué)中應(yīng)該采用以點(diǎn)連線、線交成面的方式開(kāi)展,先介紹單一設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)和操作要點(diǎn),在此基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)操鞏固理論知識(shí),進(jìn)一步加深、拓展和完善對(duì)理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解。但是由于航海專(zhuān)業(yè)課程較多、設(shè)置分散,在進(jìn)行獨(dú)立課程講授的同時(shí),如果要開(kāi)展綜合性教學(xué),必然涉及所有專(zhuān)業(yè)課包含的理論和實(shí)操內(nèi)容,從課時(shí)安排和學(xué)生理解等角度都難以實(shí)施,只能基于本課程的教學(xué)目的,盡量設(shè)計(jì)儀器設(shè)備應(yīng)用的整合情景來(lái)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力。
楊曉[2]將航海儀器仿真設(shè)備應(yīng)用于教學(xué),將“理論+實(shí)驗(yàn)室真設(shè)備操作實(shí)踐”的二級(jí)教學(xué)模式,轉(zhuǎn)化為“理論+仿真設(shè)備訓(xùn)練+實(shí)踐訓(xùn)練”的三級(jí)授課模式,能在一定程度上提高教學(xué)效果;余楓[3]提出“航海儀器”課程引入實(shí)船教學(xué)方式,補(bǔ)充“理論+實(shí)驗(yàn)室操作”的傳統(tǒng)教學(xué)手段,利用學(xué)生在船上認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)開(kāi)展實(shí)船航海儀器設(shè)備的教學(xué),從而更有利于理論聯(lián)系實(shí)踐,提高教學(xué)效果。
實(shí)際上,在船舶智能化程度不斷提高的背景下,船舶配備的傳感器越來(lái)越多,多源信息融合程度越來(lái)越高,綜合駕駛臺(tái)或者未來(lái)遠(yuǎn)程遙控和全自動(dòng)化航行下的航海儀器設(shè)備的獨(dú)立性被淡化,人們很少會(huì)去操作或關(guān)注某個(gè)設(shè)備,而只需要相應(yīng)設(shè)備提供的助航信息,并且船上提供助航信息的設(shè)備配備一般兩套等效功能,能夠保障船舶正常航行期間持續(xù)獲取正確、精準(zhǔn)和穩(wěn)定的助航數(shù)據(jù)。智能航運(yùn)發(fā)展背景下高素質(zhì)人才的培養(yǎng)不僅要滿(mǎn)足培訓(xùn)大綱的要求能夠使用設(shè)備、通過(guò)考試,更要掌握其結(jié)構(gòu)和本質(zhì)原理。
葉進(jìn)[4]提出了基于航海模擬器的航海儀器場(chǎng)景化綜合訓(xùn)練的課程設(shè)計(jì),歸納了當(dāng)前對(duì)于航海儀器提升教學(xué)效果的兩種方式:實(shí)船訓(xùn)練效果好,沒(méi)有可供“航海儀器”教學(xué)的輔助導(dǎo)航臺(tái)進(jìn)行教學(xué)工作的實(shí)船院校,可以基于航海模擬器進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì),充分利用航海儀器進(jìn)行導(dǎo)航避碰訓(xùn)練;基于航海模擬器的綜合實(shí)踐教學(xué)在一定程度上可以解決目前航海教育中學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)踐能力培養(yǎng)以及教學(xué)效果等方面存在的問(wèn)題,克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足,優(yōu)化航海專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式,改善航海教育質(zhì)量,但同時(shí)也存在缺少主要設(shè)備、場(chǎng)地以及實(shí)驗(yàn)室管理困難等方面的不足。
其他學(xué)者在航海儀器理論或者實(shí)踐教學(xué)方面也開(kāi)展了一些有益探索,在特定的教學(xué)模式下改善了教學(xué)效果[5-8]。目前,涉及航海儀器課程方面的線上課程資源、在線仿真訓(xùn)練軟件和系統(tǒng)的混合式教學(xué)模式等均比較匱乏,在教育方面同樣存在先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用于航運(yùn)業(yè)較為滯后的問(wèn)題,疫情影響下的線上教學(xué)使得教學(xué)過(guò)程中的不足暴露無(wú)遺。
傳統(tǒng)的課堂理論授課和實(shí)驗(yàn)室操作訓(xùn)練的二級(jí)授課模式已不能滿(mǎn)足新形勢(shì)下的教學(xué)需求。對(duì)于理論知識(shí)的講授,現(xiàn)場(chǎng)課堂教學(xué)永遠(yuǎn)是一種最有效的知識(shí)傳播方式,但隨著知識(shí)碎片化、信息海量化和人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)性增強(qiáng)的教育大環(huán)境的變化,通過(guò)課堂實(shí)錄、制作精品課程或微課等多種形式建立的線上視頻資源,逐漸成為人們獲取知識(shí)的一種重要手段。對(duì)于設(shè)備的熟悉和操作,搭建航海儀器設(shè)備在線仿真訓(xùn)練平臺(tái)和集成全設(shè)備的在線航海模擬器,相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室真設(shè)備或者大型船舶操縱模擬器而言,可以消除時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)室管理等限制,反而更有利于學(xué)生認(rèn)知設(shè)備?!昂胶x器”課程多級(jí)授課模式如圖1所示。
慕課背景下的理論知識(shí)講授,主要體現(xiàn)在課堂實(shí)錄、精品課程教學(xué)視頻制作或微課視頻等線上教學(xué)視頻資源的創(chuàng)建,利用網(wǎng)絡(luò)課程搭建平臺(tái)將課程相關(guān)的課件、教學(xué)視頻和文檔等資料上傳,合理布置課下自主學(xué)習(xí)任務(wù),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。學(xué)生課前或課下自主探索過(guò)程,可設(shè)置“微課”視頻制作任務(wù),針對(duì)某個(gè)具體知識(shí)點(diǎn)或?qū)W生自主設(shè)立的擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)錄制微課視頻,一方面使學(xué)生掌握了“微課”視頻錄制技能,另一方面也可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解,鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力,同時(shí)可從學(xué)生錄制的微課視頻中選取質(zhì)量較好的內(nèi)容作為課程補(bǔ)充資料,豐富教學(xué)資源。
基于學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),重新合理規(guī)劃課堂教學(xué)過(guò)程,主要講解對(duì)應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)和學(xué)生的疑惑,根據(jù)難度遞進(jìn)的原則,設(shè)置用于考查學(xué)生知識(shí)掌握情況的選擇題、問(wèn)答題和討論題。客觀選擇題可利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或者專(zhuān)門(mén)的在線考試軟件進(jìn)行隨機(jī)抽題測(cè)試;問(wèn)答題在保證全員覆蓋的前提下隨機(jī)抽查;討論題可進(jìn)行分組討論,組內(nèi)選取代表闡述結(jié)論觀點(diǎn)。主客觀相結(jié)合的考查方式能夠全面掌握學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解和內(nèi)化程度,豐富課堂教學(xué)層次。
以學(xué)生為主的教學(xué)模式比較重要的環(huán)節(jié)就是課下指導(dǎo),與學(xué)生交流的方式可采用微信、QQ、釘釘以及在線教學(xué)平臺(tái)聊天功能等,形式不限,保證溝通效率即可。教師團(tuán)隊(duì)要保證學(xué)生的問(wèn)題得到及時(shí)回復(fù),側(cè)重在如何開(kāi)展內(nèi)容自學(xué)、“微課”視頻制作流程以及設(shè)備操作和理論關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)方面,教師的重點(diǎn)在于內(nèi)容邏輯和學(xué)習(xí)方向的引導(dǎo),而具體知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)則借助于教學(xué)視頻和課堂講解。
圖1 “航海儀器”課程多級(jí)授課模式
目前各高校實(shí)驗(yàn)室配備的航海儀器種類(lèi)和新舊程度不一,為了滿(mǎn)足基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求,陀螺羅經(jīng)(安許茨、斯伯利和阿瑪-伯朗三種型號(hào))、磁羅經(jīng)、GPS、AIS、測(cè)深儀、計(jì)程儀以及雷達(dá)均會(huì)配備,只是設(shè)備比較陳舊,更新不及時(shí),比如缺少光纖陀螺羅經(jīng)和衛(wèi)星羅經(jīng)等新型羅經(jīng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及目前船用最新型號(hào)的儀器設(shè)備,硬件設(shè)備的不足將直接影響學(xué)生了解和掌握專(zhuān)業(yè)技能的先進(jìn)性。大連海事大學(xué)航海動(dòng)態(tài)仿真與控制實(shí)驗(yàn)室是目前國(guó)內(nèi)在航海領(lǐng)域自主研發(fā)高科技應(yīng)用產(chǎn)品最全面的機(jī)構(gòu),在航海儀器仿真設(shè)備方面基本涵蓋了全部類(lèi)型及多種型號(hào)的仿真軟件,當(dāng)前更多應(yīng)用于大型船舶操縱模擬器或桌面版應(yīng)用;同時(shí)有其他機(jī)構(gòu)針對(duì)航海儀器設(shè)備開(kāi)展應(yīng)用研究,但目前尚缺乏航海儀器設(shè)備網(wǎng)頁(yè)版仿真應(yīng)用產(chǎn)品。慕課推進(jìn)的未來(lái)教學(xué)模式的改變,必然要求理論和實(shí)操在一定程度上均能線上完成,并且應(yīng)用程序的發(fā)展趨勢(shì)也是朝著網(wǎng)頁(yè)版應(yīng)用演變。所以,各高校的教學(xué)科研人員可自主開(kāi)發(fā)或相互合作實(shí)現(xiàn)航海儀器設(shè)備的在線仿真訓(xùn)練系統(tǒng),并與線上課程相結(jié)合,服務(wù)于教學(xué)。
在線仿真訓(xùn)練平臺(tái)需要具備獨(dú)立儀器設(shè)備操作和具備海洋物理環(huán)境的網(wǎng)頁(yè)版三維仿真系統(tǒng)(類(lèi)似于網(wǎng)頁(yè)版船舶操縱模擬器),其中獨(dú)立設(shè)備操作需要具備相應(yīng)儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)的三維展示、剖分和交互功能,以及實(shí)際的功能操作的交互實(shí)現(xiàn),為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室熟悉真設(shè)備熱身;具備海洋物理環(huán)境的網(wǎng)頁(yè)版三維仿真系統(tǒng)需要針對(duì)初學(xué)者和練習(xí)者設(shè)置不同模塊,練習(xí)模塊需要綜合信息運(yùn)用流程動(dòng)畫(huà)演示和關(guān)鍵操作的指示(語(yǔ)音、文字或三維動(dòng)畫(huà))功能;通過(guò)基礎(chǔ)練習(xí)之后,可進(jìn)入復(fù)雜場(chǎng)景模塊,進(jìn)行角色扮演開(kāi)展多本船對(duì)抗訓(xùn)練,沉浸式測(cè)試助航儀器綜合運(yùn)用能力,為利用大型船舶操縱模擬器訓(xùn)練熱身。該平臺(tái)與線上教學(xué)結(jié)合最為緊密,能夠打破實(shí)地操作的時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)室管理方面的限制,同時(shí)也可以服務(wù)于未來(lái)無(wú)人駕駛船舶在岸基端遠(yuǎn)程遙控人員的技能培訓(xùn)。
仿真設(shè)備終究不能完全替代實(shí)物,實(shí)驗(yàn)室真設(shè)備的操作練習(xí)可以使學(xué)生的認(rèn)知和技能更加立體化,消除學(xué)生使用仿真軟件像玩電子游戲的隨意和虛擬感,通過(guò)按設(shè)備分組交替練習(xí)的模式,在有限的課時(shí)安排情況下,盡量保證學(xué)生有足夠的設(shè)備操作時(shí)長(zhǎng)。學(xué)校也應(yīng)該緊跟行業(yè)發(fā)展,適當(dāng)增加當(dāng)前船用助航儀器設(shè)備,切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)操與理論結(jié)合的能力,培養(yǎng)適合智能船舶發(fā)展階段需求的高素質(zhì)船員。
大型船舶操縱模擬器作為用于學(xué)生崗前培訓(xùn)的虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng),能夠逼真地模擬海上交通環(huán)境和船舶的運(yùn)動(dòng)行為,用于訓(xùn)練學(xué)生對(duì)于航海儀器的綜合運(yùn)用,是最為有效的一種工具。獨(dú)立設(shè)備的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)和功能操作需要借助于在線仿真軟件和實(shí)驗(yàn)室真設(shè)備,模擬器主要側(cè)重于助航信息的綜合運(yùn)用,根據(jù)課程訓(xùn)練目標(biāo)和任務(wù),結(jié)合駕駛臺(tái)資源管理實(shí)訓(xùn)的開(kāi)展,合理設(shè)計(jì)訓(xùn)練腳本,重點(diǎn)突出船舶駕駛過(guò)程動(dòng)態(tài)信息的報(bào)告和運(yùn)用(包括用于支持航線設(shè)計(jì)和自動(dòng)舵等的間接運(yùn)用)??砂凑沼?xùn)練腳本進(jìn)行單船的操作練習(xí),團(tuán)隊(duì)共同熟悉配合,然后進(jìn)行多本船對(duì)抗練習(xí)下的角色扮演,切實(shí)還原和應(yīng)對(duì)海上航行狀況,讓學(xué)生在掌握助航儀器使用的同時(shí)提高團(tuán)隊(duì)配合能力。
強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為本位的教學(xué)要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)習(xí)效率和知識(shí)內(nèi)化程度。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程重點(diǎn)在于課堂教學(xué),課前任務(wù)和課后答疑環(huán)節(jié)幾乎被忽略;而慕課背景下的教學(xué)實(shí)施需要學(xué)生課前通過(guò)教學(xué)視頻和查閱資料掌握基礎(chǔ)知識(shí)。新的教學(xué)模式下教學(xué)過(guò)程整體可分為課前、課中和課后三個(gè)階段:課前要求任課教師準(zhǔn)備好教學(xué)視頻、知識(shí)點(diǎn)梳理、學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)及其他擴(kuò)展資料,搭建好線上課程平臺(tái)并適時(shí)對(duì)學(xué)生開(kāi)放權(quán)限和設(shè)置任務(wù);課中主要進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)講解、集中答疑、分組討論和測(cè)試;課后在線交流實(shí)時(shí)答疑,指導(dǎo)學(xué)生利用在線仿真訓(xùn)練平臺(tái)熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作,為進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做準(zhǔn)備,同時(shí)關(guān)注學(xué)生自學(xué)和練習(xí)的進(jìn)展情況。以陀螺羅經(jīng)內(nèi)容為例,課程內(nèi)容梳理及教學(xué)階段控制見(jiàn)表1。
表1 課程內(nèi)容梳理及教學(xué)階段控制
科學(xué)的課程評(píng)價(jià)體系決定了教學(xué)過(guò)程能否持續(xù)良性運(yùn)轉(zhuǎn)??陀^公正的評(píng)價(jià)一方面能夠及時(shí)反映出教學(xué)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)和不足,推動(dòng)教師調(diào)整和完善教學(xué)模式;另一方面可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,不斷提高學(xué)生在教與學(xué)進(jìn)程中的“主體”性。在慕課背景下開(kāi)展“航海儀器”課程教學(xué),涉及理論知識(shí)講授、在線仿真平臺(tái)訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備操作以及大型船舶操縱模擬器演練多個(gè)層級(jí),包含出勤、隨堂測(cè)試、微課任務(wù)、在線仿真平臺(tái)自動(dòng)評(píng)價(jià)、分組討論及期末考試等多個(gè)環(huán)節(jié),旨在推動(dòng)學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合以提高知識(shí)內(nèi)化,主客觀結(jié)合、突出客觀評(píng)價(jià)的全面評(píng)價(jià)方法初步設(shè)計(jì)指標(biāo)和權(quán)重見(jiàn)表2,該指標(biāo)和權(quán)重可根據(jù)具體課程開(kāi)展情況適時(shí)調(diào)整。
表2 多級(jí)授課模式評(píng)價(jià)體系指標(biāo)及權(quán)重
“航海儀器”多級(jí)授課模式是一種以學(xué)生為中心的線上線下混合式教學(xué)方法,需要利用先進(jìn)便捷的在線仿真訓(xùn)練平臺(tái)和大型船舶操縱模擬器,彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂理論講授和實(shí)驗(yàn)室真設(shè)備認(rèn)識(shí)操作的二級(jí)授課模式下在時(shí)間、空間和教學(xué)理念上的不足。隨著慕課在高等教育中的應(yīng)用,建設(shè)航海儀器課程的網(wǎng)絡(luò)授課資源,適當(dāng)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)手段,調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,并借助可實(shí)時(shí)互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺(tái),及時(shí)掌握學(xué)生視頻課程的學(xué)習(xí)進(jìn)度、仿真設(shè)備訓(xùn)練情況、自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵難點(diǎn)以及隨機(jī)測(cè)試的知識(shí)內(nèi)化程度,充分考慮教學(xué)過(guò)程所有環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià),合理設(shè)置評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重并適時(shí)調(diào)整,制定以形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的多元評(píng)價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)從“知識(shí)本位”到“能力本位”的轉(zhuǎn)變。