梁民倉，劉虎，鄭海林

(浙江海洋大學 船舶與海運學院，浙江 舟山 316022)

一、引言

近年來，“互聯網+教育”促進了慕課、微課以及線上線下混合式教學等教學新模式的不斷涌現和快速發(fā)展，充分利用互聯網平臺來創(chuàng)建、承載和復用豐富的教育資源，將傳統(tǒng)的線下課堂教學轉移到線上，打破了知識傳授的時間、空間和形式的局限，充分調動學習者的積極性，擴展了知識的深度和廣度。對于教師而言，需要不斷豐富教學手段，提高教學能力。而“一次建課、多次復用”的線上資源應用模式可以減少重復性工作，節(jié)省時間用于提高教學內容的質量、深度和邏輯性[1]。

航海技術專業(yè)是培養(yǎng)高素質的船舶駕駛員的應用型專業(yè)。一名合格的高級駕駛員不僅要有扎實的理論基礎，更要有較強的實踐操作能力、創(chuàng)新能力以及知識的綜合應用能力?！昂胶x器”課程作為航海技術專業(yè)的主要專業(yè)課之一，重點講述船舶駕駛臺中能為駕駛員提供導航和助航信息的各類設備，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導航設備，包括羅經(陀螺羅經、磁羅經等)、測深儀、計程儀、自動識別系統(tǒng)AIS、衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GPS、北斗等)、航行數據記錄儀VDR以及綜合駕駛臺系統(tǒng)等。傳統(tǒng)教學中通常將涉及航海儀器的課程分為理論和實驗兩部分，教師在課堂上通過理論講解讓學生理解設備的系統(tǒng)構成、功能以及工作原理等內容，之后學生在實驗室內動手操作和熟悉對應的真設備，但各個設備相互獨立，缺乏信息融合和航行環(huán)境的體驗。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備不全，且為仿真軟件，缺少物理設備的認知，同時因受限于場地和實驗室管理規(guī)定等，在“航海儀器”課程教學中也很少使用。另外，學校實驗室中的航海儀器設備大多為船上淘汰產品且更新不及時，不利于學生充分了解當前船載設備和船舶駕駛技術的應用情況。

本文基于慕課全面發(fā)展的教育行業(yè)背景，充分利用“互聯網+教育”相關平臺，針對傳統(tǒng)的航海儀器理論和實驗二級授課模式的不足，探討和設計慕課背景下的“航海儀器”課程多級授課模式，從而能在一定程度上提高教學質量，培養(yǎng)適應智能船舶發(fā)展方向的航海技術專業(yè)人才。

二、“航海儀器”課程改革研究現狀

航海專業(yè)學生在培養(yǎng)過程中需要通過“航海儀器的使用評估”實操和理論考試，整體而言，“航海儀器”課程的“教”與“學”過程的目的性過強而整體性不足，導致學生為了通過考試而死記硬背，不能將知識融會貫通。教學中應該采用以點連線、線交成面的方式開展，先介紹單一設備原理、結構和操作要點，在此基礎上通過實操鞏固理論知識，進一步加深、拓展和完善對理論內容的學習和理解。但是由于航海專業(yè)課程較多、設置分散，在進行獨立課程講授的同時，如果要開展綜合性教學，必然涉及所有專業(yè)課包含的理論和實操內容，從課時安排和學生理解等角度都難以實施，只能基于本課程的教學目的，盡量設計儀器設備應用的整合情景來培養(yǎng)學生綜合應用能力。

楊曉[2]將航海儀器仿真設備應用于教學，將“理論+實驗室真設備操作實踐”的二級教學模式，轉化為“理論+仿真設備訓練+實踐訓練”的三級授課模式，能在一定程度上提高教學效果；余楓[3]提出“航海儀器”課程引入實船教學方式，補充“理論+實驗室操作”的傳統(tǒng)教學手段，利用學生在船上認識實習開展實船航海儀器設備的教學，從而更有利于理論聯系實踐，提高教學效果。

實際上，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越多，多源信息融合程度越來越高，綜合駕駛臺或者未來遠程遙控和全自動化航行下的航海儀器設備的獨立性被淡化，人們很少會去操作或關注某個設備，而只需要相應設備提供的助航信息，并且船上提供助航信息的設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、精準和穩(wěn)定的助航數據。智能航運發(fā)展背景下高素質人才的培養(yǎng)不僅要滿足培訓大綱的要求能夠使用設備、通過考試，更要掌握其結構和本質原理。

葉進[4]提出了基于航海模擬器的航海儀器場景化綜合訓練的課程設計，歸納了當前對于航海儀器提升教學效果的兩種方式：實船訓練效果好，沒有可供“航海儀器”教學的輔助導航臺進行教學工作的實船院校，可以基于航海模擬器進行場景設計，充分利用航海儀器進行導航避碰訓練；基于航海模擬器的綜合實踐教學在一定程度上可以解決目前航海教育中學生學習態(tài)度、實踐能力培養(yǎng)以及教學效果等方面存在的問題，克服傳統(tǒng)課堂教學的不足，優(yōu)化航海專業(yè)教學模式，改善航海教育質量，但同時也存在缺少主要設備、場地以及實驗室管理困難等方面的不足。

其他學者在航海儀器理論或者實踐教學方面也開展了一些有益探索，在特定的教學模式下改善了教學效果[5-8]。目前，涉及航海儀器課程方面的線上課程資源、在線仿真訓練軟件和系統(tǒng)的混合式教學模式等均比較匱乏，在教育方面同樣存在先進的科學技術和產品應用于航運業(yè)較為滯后的問題，疫情影響下的線上教學使得教學過程中的不足暴露無遺。

三、“航海儀器”課程多級授課模式設計

傳統(tǒng)的課堂理論授課和實驗室操作訓練的二級授課模式已不能滿足新形勢下的教學需求。對于理論知識的講授，現場課堂教學永遠是一種最有效的知識傳播方式，但隨著知識碎片化、信息海量化和人們對網絡依賴性增強的教育大環(huán)境的變化，通過課堂實錄、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的一種重要手段。對于設備的熟悉和操作，搭建航海儀器設備在線仿真訓練平臺和集成全設備的在線航海模擬器，相對于傳統(tǒng)實驗室真設備或者大型船舶操縱模擬器而言，可以消除時間、空間和實驗室管理等限制，反而更有利于學生認知設備?！昂胶x器”課程多級授課模式如圖1所示。

(一)理論知識介紹

慕課背景下的理論知識講授，主要體現在課堂實錄、精品課程教學視頻制作或微課視頻等線上教學視頻資源的創(chuàng)建，利用網絡課程搭建平臺將課程相關的課件、教學視頻和文檔等資料上傳，合理布置課下自主學習任務，充分調動學生積極性。學生課前或課下自主探索過程，可設置“微課”視頻制作任務，針對某個具體知識點或學生自主設立的擴展知識點錄制微課視頻，一方面使學生掌握了“微課”視頻錄制技能，另一方面也可以強化學生對該知識點的理解，鍛煉語言表達能力，同時可從學生錄制的微課視頻中選取質量較好的內容作為課程補充資料，豐富教學資源。

基于學生課下自主學習的基礎，重新合理規(guī)劃課堂教學過程，主要講解對應章節(jié)內容的難點、重點和學生的疑惑，根據難度遞進的原則，設置用于考查學生知識掌握情況的選擇題、問答題和討論題?？陀^選擇題可利用網絡教學平臺或者專門的在線考試軟件進行隨機抽題測試；問答題在保證全員覆蓋的前提下隨機抽查；討論題可進行分組討論，組內選取代表闡述結論觀點。主客觀相結合的考查方式能夠全面掌握學生對于知識的理解和內化程度，豐富課堂教學層次。

以學生為主的教學模式比較重要的環(huán)節(jié)就是課下指導，與學生交流的方式可采用微信、QQ、釘釘以及在線教學平臺聊天功能等，形式不限，保證溝通效率即可。教師團隊要保證學生的問題得到及時回復，側重在如何開展內容自學、“微課”視頻制作流程以及設備操作和理論關聯的引導方面，教師的重點在于內容邏輯和學習方向的引導，而具體知識內容的學習則借助于教學視頻和課堂講解。

圖1 “航海儀器”課程多級授課模式

(二)在線仿真訓練平臺練習

目前各高校實驗室配備的航海儀器種類和新舊程度不一，為了滿足基本的實驗教學需求，陀螺羅經(安許茨、斯伯利和阿瑪-伯朗三種型號)、磁羅經、GPS、AIS、測深儀、計程儀以及雷達均會配備，只是設備比較陳舊，更新不及時，比如缺少光纖陀螺羅經和衛(wèi)星羅經等新型羅經、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)以及目前船用最新型號的儀器設備，硬件設備的不足將直接影響學生了解和掌握專業(yè)技能的先進性。大連海事大學航海動態(tài)仿真與控制實驗室是目前國內在航海領域自主研發(fā)高科技應用產品最全面的機構，在航海儀器仿真設備方面基本涵蓋了全部類型及多種型號的仿真軟件，當前更多應用于大型船舶操縱模擬器或桌面版應用；同時有其他機構針對航海儀器設備開展應用研究，但目前尚缺乏航海儀器設備網頁版仿真應用產品。慕課推進的未來教學模式的改變，必然要求理論和實操在一定程度上均能線上完成，并且應用程序的發(fā)展趨勢也是朝著網頁版應用演變。所以，各高校的教學科研人員可自主開發(fā)或相互合作實現航海儀器設備的在線仿真訓練系統(tǒng)，并與線上課程相結合，服務于教學。

在線仿真訓練平臺需要具備獨立儀器設備操作和具備海洋物理環(huán)境的網頁版三維仿真系統(tǒng)(類似于網頁版船舶操縱模擬器)，其中獨立設備操作需要具備相應儀器設備結構的三維展示、剖分和交互功能，以及實際的功能操作的交互實現，為進入實驗室熟悉真設備熱身；具備海洋物理環(huán)境的網頁版三維仿真系統(tǒng)需要針對初學者和練習者設置不同模塊，練習模塊需要綜合信息運用流程動畫演示和關鍵操作的指示(語音、文字或三維動畫)功能；通過基礎練習之后，可進入復雜場景模塊，進行角色扮演開展多本船對抗訓練，沉浸式測試助航儀器綜合運用能力，為利用大型船舶操縱模擬器訓練熱身。該平臺與線上教學結合最為緊密，能夠打破實地操作的時間、空間和實驗室管理方面的限制，同時也可以服務于未來無人駕駛船舶在岸基端遠程遙控人員的技能培訓。

(三)實驗室真設備操作

仿真設備終究不能完全替代實物，實驗室真設備的操作練習可以使學生的認知和技能更加立體化，消除學生使用仿真軟件像玩電子游戲的隨意和虛擬感，通過按設備分組交替練習的模式，在有限的課時安排情況下，盡量保證學生有足夠的設備操作時長。學校也應該緊跟行業(yè)發(fā)展，適當增加當前船用助航儀器設備，切實提高學生的實操與理論結合的能力，培養(yǎng)適合智能船舶發(fā)展階段需求的高素質船員。

(四)大型船舶操縱模擬器演練

大型船舶操縱模擬器作為用于學生崗前培訓的虛擬仿真培訓系統(tǒng)，能夠逼真地模擬海上交通環(huán)境和船舶的運動行為，用于訓練學生對于航海儀器的綜合運用，是最為有效的一種工具。獨立設備的結構認識和功能操作需要借助于在線仿真軟件和實驗室真設備，模擬器主要側重于助航信息的綜合運用，根據課程訓練目標和任務，結合駕駛臺資源管理實訓的開展，合理設計訓練腳本，重點突出船舶駕駛過程動態(tài)信息的報告和運用(包括用于支持航線設計和自動舵等的間接運用)?？砂凑沼柧毮_本進行單船的操作練習，團隊共同熟悉配合，然后進行多本船對抗練習下的角色扮演，切實還原和應對海上航行狀況，讓學生在掌握助航儀器使用的同時提高團隊配合能力。

四、教學實施設計

(一)教學過程控制

強調以學生為本位的教學要充分調動學生自主學習積極性，提高學習效率和知識內化程度。傳統(tǒng)教學過程重點在于課堂教學，課前任務和課后答疑環(huán)節(jié)幾乎被忽略；而慕課背景下的教學實施需要學生課前通過教學視頻和查閱資料掌握基礎知識。新的教學模式下教學過程整體可分為課前、課中和課后三個階段：課前要求任課教師準備好教學視頻、知識點梳理、學習任務和目標及其他擴展資料，搭建好線上課程平臺并適時對學生開放權限和設置任務；課中主要進行重點難點講解、集中答疑、分組討論和測試；課后在線交流實時答疑，指導學生利用在線仿真訓練平臺熟悉設備結構和操作，為進實驗室做準備，同時關注學生自學和練習的進展情況。以陀螺羅經內容為例，課程內容梳理及教學階段控制見表1。

表1 課程內容梳理及教學階段控制

(二)多元評價設計

科學的課程評價體系決定了教學過程能否持續(xù)良性運轉?？陀^公正的評價一方面能夠及時反映出教學過程的優(yōu)點和不足，推動教師調整和完善教學模式；另一方面可以充分調動學生積極性，不斷提高學生在教與學進程中的“主體”性。在慕課背景下開展“航海儀器”課程教學，涉及理論知識講授、在線仿真平臺訓練、實驗室設備操作以及大型船舶操縱模擬器演練多個層級，包含出勤、隨堂測試、微課任務、在線仿真平臺自動評價、分組討論及期末考試等多個環(huán)節(jié)，旨在推動學生將理論與實踐相結合以提高知識內化，主客觀結合、突出客觀評價的全面評價方法初步設計指標和權重見表2，該指標和權重可根據具體課程開展情況適時調整。

表2 多級授課模式評價體系指標及權重

五、結語

“航海儀器”多級授課模式是一種以學生為中心的線上線下混合式教學方法，需要利用先進便捷的在線仿真訓練平臺和大型船舶操縱模擬器，彌補傳統(tǒng)課堂理論講授和實驗室真設備認識操作的二級授課模式下在時間、空間和教學理念上的不足。隨著慕課在高等教育中的應用，建設航海儀器課程的網絡授課資源，適當采用翻轉課堂教學手段，調動學生自主學習的積極性，并借助可實時互動的網絡在線教學平臺，及時掌握學生視頻課程的學習進度、仿真設備訓練情況、自主學習的關鍵難點以及隨機測試的知識內化程度，充分考慮教學過程所有環(huán)節(jié)的評價，合理設置評價指標和權重并適時調整，制定以形成性評價和終結性評價相結合的多元評價體系，實現從“知識本位”到“能力本位”的轉變。