“船舶操縱與控制”精品課程建設(shè)的探索與研究

孫玉山 姜大鵬 李岳明 張國成

摘要：船舶操縱與控制是船舶與海洋工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，具有涉及多學(xué)科、知識點(diǎn)范圍廣等特點(diǎn)，其教學(xué)理論專業(yè)性強(qiáng)，晦澀難懂。根據(jù)“船舶操縱與控制”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合哈爾濱工程大學(xué)建設(shè)“三海一核”特色專業(yè)精品課程的目標(biāo)，深入開展“船舶操縱與控制”精品課程建設(shè)。注重師資隊(duì)伍的建設(shè)與培養(yǎng)，探索教學(xué)形式與教學(xué)方法創(chuàng)新與改革，綜合運(yùn)用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，開展互動式、啟發(fā)式和討論式教學(xué)。通過課程建設(shè)，教學(xué)方法、教學(xué)手段、師資水平等均顯著提高。

關(guān)鍵詞：船舶的操縱與控制；課程建設(shè)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0106-02

一、引言

“船舶操縱與控制”是船舶與海洋工程專業(yè)重要的研究生專業(yè)課，是從事船舶控制研究工作的基礎(chǔ)，涉及到理論力學(xué)、水動力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、船舶靜力學(xué)、船舶操縱性、船舶推進(jìn)與船舶耐波性等多學(xué)科，具有理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)多的特點(diǎn)。該課程主要開展船舶操縱性與控制方面知識的探討與學(xué)習(xí)。介紹國內(nèi)外船舶操縱與控制領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，分析未來該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。學(xué)習(xí)水面船舶的動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)建模，包括作用在船上的環(huán)境載荷的情況掌握建立環(huán)境載荷的數(shù)學(xué)模型；熟悉船舶控制設(shè)備與傳感器的原理與數(shù)據(jù)處理，通過控制基本理論與方法的學(xué)習(xí)，結(jié)合船舶操縱與控制的特點(diǎn)，掌握船舶運(yùn)動控制的基本方法。

《船舶操縱與控制》源于上世紀(jì)80年代我校研究生培養(yǎng)初期，以往該課程注重教學(xué)內(nèi)容和理論性的系統(tǒng)性，造成課程理論和實(shí)踐脫節(jié)，教學(xué)相關(guān)內(nèi)容受到教材的局限性跟不上相關(guān)專業(yè)知識理論的最新進(jìn)展，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重不突出，導(dǎo)致該課程教學(xué)內(nèi)容單一、任課教師講授費(fèi)力、學(xué)生掌握吃力現(xiàn)象。從2013年開始孫玉山副教授負(fù)責(zé)該課程主講與建設(shè)。經(jīng)過梳理與相關(guān)教學(xué)專家研討，該課程當(dāng)年獲得哈爾濱工程大學(xué)研究生精品課程建設(shè)立項(xiàng)。在該課程的實(shí)踐教學(xué)與建設(shè)過程中，課程教師團(tuán)隊(duì)從頂層課程目標(biāo)、教學(xué)大綱的重新修訂，到具體教材的選定與更新、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的實(shí)施等多方面探索“船舶操縱與控制”精品課程的建設(shè)。

二、修訂教學(xué)大綱，明確建設(shè)目標(biāo)

“船舶操縱與控制”課程的主要內(nèi)容講授船舶操縱與控制方面相關(guān)理論與方法，不僅涉及船舶靜力學(xué)、船舶操縱性、船舶推進(jìn)與船舶耐波性等船舶類相關(guān)專業(yè)知識，還涵蓋理論力學(xué)、水動力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動控制原理、現(xiàn)代控制理論等相關(guān)理論知識，因此，該課程具有涉及多學(xué)科、知識點(diǎn)范圍廣等特點(diǎn)，相對教學(xué)內(nèi)容而言，課程學(xué)時(shí)偏少。以往基于黑板的傳統(tǒng)學(xué)方式無法傳遞更多的信息量，同時(shí)，課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容需緊跟科技進(jìn)步與最新研究進(jìn)展。因此，課程教師團(tuán)隊(duì)與相關(guān)專家經(jīng)充分討論與研討，明確了課程建設(shè)目標(biāo)（如圖1所示），并對課程教學(xué)大綱進(jìn)行了部分修正，更新了教學(xué)內(nèi)容。

為此，我們在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探索：

1.理論教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)、廣度和深度的把握，將船舶操縱的特點(diǎn)與自動控制原理相結(jié)合，參照國內(nèi)外相關(guān)課程設(shè)計(jì)，使該課程緊跟該領(lǐng)域最新發(fā)展進(jìn)展，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的前沿性與先進(jìn)性。針對該課程主體研究生主要由海洋與船舶工程專業(yè)方向的本科畢業(yè)生考入，均學(xué)習(xí)過船舶類相關(guān)專業(yè)，因此，將課程中船舶動力學(xué)與數(shù)學(xué)模型的建立等相關(guān)知識課時(shí)縮短，并且主要講解拓展部分，這一部分內(nèi)容著重從深度及最新進(jìn)展上著手。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)中增加船舶控制傳感器、設(shè)備的原理及數(shù)據(jù)處理的介紹，并深入分析與講解代表船舶運(yùn)動控制方面最新發(fā)展與熱點(diǎn)——船舶動力定位的運(yùn)動控制，拓寬了學(xué)生知識面，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.在教材的選定方面，除了課程自編講義，還選用Thor I.Fossen主編的2011年出版的英文版教材《Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Contro》內(nèi)容為重要補(bǔ)充內(nèi)容，部分內(nèi)容展開雙語教學(xué)，開發(fā)與補(bǔ)充電子課件和教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)以促進(jìn)該課程教學(xué)。

三、注重課程教師隊(duì)伍培養(yǎng)與建設(shè)

教育部在《關(guān)于啟動高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知》中，將精品課程包含5各要素—“五個(gè)一流”，即“一流的教師隊(duì)伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理等特點(diǎn)”。而在這“五個(gè)一流”的要素中，起決定作用、最為關(guān)鍵就是一流教師[1]。課程教學(xué)內(nèi)容需要由教師團(tuán)隊(duì)組織實(shí)施，教學(xué)方法需要由教師團(tuán)隊(duì)來探索創(chuàng)新，教學(xué)管理需由教師團(tuán)隊(duì)的參與與積極支持，因此，精品課程的建設(shè)過程中，教師團(tuán)隊(duì)是主體，教師隊(duì)伍的建設(shè)與培養(yǎng)是重點(diǎn)與關(guān)鍵。

在“船舶操縱與控制”的課程建設(shè)過程中，不僅積極發(fā)揮年輕教師的作用，并且注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)青年教師的培養(yǎng)，通過課程教學(xué)方法討論與研討及教學(xué)觀摩與交流等多種形式，不斷提高教學(xué)成員教師的執(zhí)教水平，其中課程負(fù)責(zé)人孫玉山老師獲得哈爾濱工程大學(xué)2013年度研究生優(yōu)秀指導(dǎo)教師二等獎、2013年度教師教學(xué)建設(shè)與研究工作優(yōu)秀三等獎、2011—2013年三次獲得本科生優(yōu)秀主講教師三等獎；主要成員張鐵棟老師申請的題為《基于“卓越工程師”培養(yǎng)的潛水器設(shè)計(jì)課程探究式教學(xué)模式研究》獲哈爾濱工程大學(xué)年校級教育教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)。課程建設(shè)主要成員孫玉山、張鐵棟老師與蘇玉民教授合作完成了學(xué)校精品公開課《舞動的水下精靈-水下運(yùn)載器》的錄制，并已在國家網(wǎng)站公開。其他教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員教學(xué)水平與能力也獲得較大提高。

四、教學(xué)方法創(chuàng)新與改革

由于“船舶操縱與控制”教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，其中涉及的基本原理、概念和專門的數(shù)學(xué)知識點(diǎn)較多，需要傳授的專業(yè)知識信息量大，這就需要改善以往以傳統(tǒng)教學(xué)為主要手段的教學(xué)方式，需要引入多種教學(xué)模式與方法，充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段具有圖、文、聲并茂甚至有活動影像的特點(diǎn)，能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其主動學(xué)習(xí)的積極性[2]。

1.引入案例教學(xué)方法。通過案例分析不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)不足，提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，而且利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力。理論課一般都按照傳統(tǒng)“原理教學(xué)”的方式開展，案例教育較少涉及。因此導(dǎo)致操縱理論課過于重視理論的灌輸，忽略學(xué)生分析能力的培養(yǎng)；強(qiáng)調(diào)問題的解釋而對問題的解決涉及并不多。因此，在船舶操縱與控制的理論教學(xué)過程中引入案例教學(xué)方法是非常有必要的。

2.發(fā)揮多媒體等輔助教學(xué)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，引進(jìn)先進(jìn)教學(xué)手段。實(shí)施多媒體輔助課堂教學(xué)，制作直觀性、啟發(fā)性與生動性緊密結(jié)合的船舶操縱性多媒體課件。課件中適當(dāng)?shù)厍度敫鞣N實(shí)際生活中的操縱性問題與現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生主動參與、積極思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。比如在講解縱橫傾對船舶穩(wěn)定性影響時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何在船上裝載貨物增加船舶的航行穩(wěn)定性等問題，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣。另外，可開發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂輔助教學(xué)系統(tǒng)，豐富課堂教學(xué)多媒體的課件，不斷充實(shí)完善網(wǎng)絡(luò)試題庫，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)、在線自測、在線輔導(dǎo)答疑等，提高課程教學(xué)效率。

3.改善課堂教學(xué)方法，開展互動式、啟發(fā)式和討論式教學(xué)。雖然在傳統(tǒng)教學(xué)方法中，教師一般以教師自己為中心組織課堂授課，試圖將課程內(nèi)容嚴(yán)密、系統(tǒng)地傳授給學(xué)生。但容易造成教學(xué)內(nèi)容機(jī)械，往往會有“一言堂”、“注入式”等不利效果。因此，需要發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)手段的優(yōu)點(diǎn)，并加以改進(jìn)，結(jié)合多媒體等先進(jìn)教學(xué)手段，按照條理清晰、形象直觀的原則精心制作船舶操縱性教學(xué)多媒體課件，在課件中設(shè)置課堂提問環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考專業(yè)問題、主動融入課堂教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)手段與互動式、啟發(fā)式教學(xué)方法的緊密結(jié)合，營造生動活潑、富有成效的課堂教學(xué)氛圍。

4.部分課程內(nèi)容為雙語教學(xué)。為了使學(xué)生掌握“船舶操縱與控制”前沿發(fā)展與最新進(jìn)展，提高研究生在該課程和相關(guān)專業(yè)知識英語能力，教師團(tuán)隊(duì)嘗試對課程部分內(nèi)容開展雙語教學(xué)，并選取相應(yīng)的英文教材、編制設(shè)計(jì)了相應(yīng)課件。教師精心設(shè)計(jì)難點(diǎn)、重點(diǎn)相關(guān)主題內(nèi)容，開展師生討論，激發(fā)與調(diào)動研究生學(xué)習(xí)專業(yè)用語積極性。

五、結(jié)束語

在哈爾濱工程大學(xué)的支持下，“船舶操縱與控制”精品課程從2013年8月立項(xiàng)到現(xiàn)在的建設(shè)過程中，修訂了教學(xué)大綱，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行了探索與改革，拓寬了教學(xué)知識點(diǎn)，開展了多樣化的教學(xué)模式與方法，搭建了教學(xué)網(wǎng)站實(shí)施，提高了船舶操縱與控制的教學(xué)效果與教學(xué)質(zhì)量。因?yàn)椋摼氛n程建設(shè)時(shí)間短，教學(xué)過程中仍存在很多不足，為此，我們將改進(jìn)不足，進(jìn)一步明確課程建設(shè)目標(biāo)，探索有效的教學(xué)形式與方法，逐步培養(yǎng)優(yōu)秀的師資隊(duì)伍，進(jìn)一步提高“船舶操縱與控制”教學(xué)水平，實(shí)現(xiàn)高水平精品課程的建設(shè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳禮泉，陳宇翔.精品課程建設(shè)與一流教師隊(duì)伍培養(yǎng)[J].高等教育研究，2007，28（3）：77-81.

[2]孫玉山，李岳明，張國成.船舶與海洋工程方向卓越工程師創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].黑龍江省科技信息，2015，（2）：55.