衛星地圖在高職港口機械專業課程教學中的應用

朱節宏 郭英軒 龍有強

摘 要：本文從高職港口機械專業課程教學存在的問題出發，闡述了港口、碼頭及貨場的衛星地圖作為一種非常好的現場教學資源，在“港口裝卸工藝”、“港口起重機械”和“港口連續輸送機械”等專業課程實際教學中的具體應用，這些課程都是研究大型港口機械設備構成原理、作業工藝、操作使用、檢修及管理的港口機械專業課程。

關鍵詞：衛星地圖;高職;港口機械;專業課程;應用

中圖分類號：G712 ?文獻標識碼：A

Abstract：Starting from the problems existing in the teaching of port machinery courses in Higher Vocational colleges，this paper expounds the application of satellite maps of ports，wharfs and cargo yards as a very good on-site teaching resource in the practical teaching of such specialized courses as "port handling technology"，"port lifting machinery" and "port continuous conveying machinery".These courses are all to study the structure of large-scale port machinery and equipment.Professional courses of Port Machinery in Principle，Work Technology，Operation，Use，Overhaul and Management.

Key words：Satellite Map;Higher Vocational Education;Port Machinery;Professional Course;Application

衛星地圖是一種可真實準確地反映地球表面地理位置、地形地貌的衛星遙感圖像，這種地圖的精確度高，實時性強，被廣泛地應用在導航、軍事、農業生產、自然災害預報及災后救援、城鄉規劃及系列科學研究等領域。在我們日常生活中能免費接觸、使用到的衛星圖像，分辨率甚至已經達到分米級，可非常清晰地呈現地面局部環境組成、建筑物和大型設施、設備的外形結構。這種高分辨率的衛星地圖，在我們高職港口機械專業課程教學角度看，這對各種大型港口起重機械、裝卸運輸機械、物流搬運機械、連續輸送機械在港口、碼頭及貨場整體布局的認識、種類規格和結構認識的學習，以及碼頭貨柜、散雜貨堆場貨物種類、堆取位置、堆取方式的認識學習，甚至結合港口企業實際經營數據，對港口的運行和發展情況的了解分析，是一種非常好的現場教學資源。

一、港口機械專業課程教學存在的問題

（一）港口機械專業人才培養目標和人才規格

港口機械專業主要面向港口碼頭、大型貨場物流企業，培養具備港口大型物流設備基礎理論知識和操作維修技能，能在生產一線從事這類大型機械設備的駕駛操作、檢修及現場管理的高素質、技能型專門人才。緊隨著1+X證書制度的啟動試點，在畢業生人才規格上也會更加注重相關職業資格證書的要求，此類職業資格包括內燃式叉車、輪式裝載機、液壓挖掘機操作證，港口門座式起重機、岸邊集裝箱裝卸橋、場橋操作證和橋門式起重機操作證等等。目前，港口機械專業課程跟大型港口機械設備相關有：《港口起重機械》、《港口連續輸送機械》、《港口裝卸工藝》、《港口機械檢修技術》、《起重工藝學》和畢業設計共六門，這些專業課程基礎知識學習和實踐技能鍛煉（包括職業資格考證）也主要是圍繞港口大型物流設備的組成原理、作業特點、操作駕駛、維修保養和設備現場管理等方面展開的。

（二）港口機械專業課程教學存在的問題

按照國家職業教育改革實施方案，高等職業教育的目標就是以促進就業和適應產業發展需求為導向，著力培養高素質勞動者和技術技能人才，在專業課程教學方面，學生技術技能的培養是日常教育教學的主要工作，而這些工作的有效開展是需要多方面條件的，而按照高技術技能型人才培養要求，目前專業課程的教學是存在不少問題的，將從以下幾點具體談談。

1.專業課程教材理論性較強、內容素材相對老化

因為高職港口機械專業自身發展和服務就業的特殊性，所以開設該專業的高職院校并不多。這種專業的專業課程教材編寫也僅局限于部分高校，像南通航運職業技術學院、大連理工大學和大連海事大學等，好些都是面向本科生教學用的教材，這些教材普遍理論性較強，內容素材相對老化且可視性不強，教材中的圖片基本上都是簡單的示意圖，且視圖單一，無法直觀立體地表現設備、機件的相關結構，這對部分高職學生來說，提不起學習興趣，也很難理解，更不用說掌握了。

2.專業實訓教學設備實用性不足

在中央財政支持的示范特色專業和實訓基地項目建設中，港口機械專業以提升學生專業技術技能為引領，從提高專業課程教學質量的角度出發，除了引進了一些港口機械操作模擬器之外，其他設備的購置和應用并不能凸出專業課程教學的重點，或者說我們沒有一臺能真正用于實際專業課程教學的港口機械設備實物，而只通過教師純理論的講授，學生對港口現場和這些大型港口機械設備的理解和掌握，接受程度是非常低的。當然，這種情況在地方高職院校的專業建設中也是比較常見的，受制于自身辦學水平、地方的投入與行業的支持。

3.校企合作深度不夠，產教融合還在路上

校企合作在面對當前社會激烈競爭條件下，高職院校為了更好地提升辦學條件，提高教學質量所樂于采取的專業發展模式，這也是國家鼓勵和支持的。目前港口機械專業所實施的校企合作形式，很多情況下，只是有限度地利用企業資源，然后為港口企業提供人力資源直接選擇的方式。但這種“有限利用”、“懶得利用”或“很難利用”實際上也反映出了畢業生實習就業的質量、企業對畢業生的認可度以及校企合作的深度普遍不足或不夠，或者說，畢業生的工作態度和入職初期離職率過高問題，是導致校企合作很難深入的重要原因。另外，對于高職港口機械專業，在產教方面也是因專業本身的局限，基本上也還沒有摸索到開展的突破口和方向。

二、衛星地圖在港口機械專業課程教學中的應用

（一）衛星地圖可提供高清的圖像資源

通過谷歌地球在線，谷歌地球、微軟虛擬地球、百度地圖、騰訊地圖或高德地圖，基本上可以獲取全世界任意一個港口、碼頭、貨場的衛星圖像或航空俯瞰照片，而且是免費的。如果是訂購類似增強版付費的谷歌地球，還可以獲得更高質量的圖像與數據服務。

這些港口、碼頭及貨場的衛星圖像，通過縮放，視角切換和界面實時測距等方式，能非常容易地獲取到港區尺寸，貨柜及堆場布局，以及3D廠房建筑物和各種大型機械設備，這些設備通常包括岸邊集裝箱裝卸橋、門座式起重機、場橋、軌道吊、跨運車、集裝箱空箱堆高機、大型輪胎吊、重型叉車、裝卸船機、起重船、斗輪堆取料機、連續輸送機械及大型運輸車輛等，并且這些大型機械設備在場地里的位置、間距、結構、作業以及相互配合情況都一覽無余。此外，通過在谷歌地球中使用時間滑塊功能，可在各個拍攝日期之間切換顯示某個港口的歷史圖像，可以再現某個港口、碼頭的建設與發展過程，如圖1，2所示分別是日本名古屋港區2004年和2018年的衛星圖像;還有就是通過對比不同發展程度地區的港口衛星圖像，能發現港口基礎基礎設施建設、大型作業機械設備的使用及生產管理不同發展時代的痕跡與地域差異，這些衛星圖像資源，對當下高職港口機械專業課程的教學來說，是非常有用的。

（二）衛星地圖在專業課程教學中的具體應用

港口機械專業課程實物教學設備的缺乏，是制約目前港口機械專業教學的瓶頸之一。這些大型的港口機械設備單機價格昂貴，在沒有足夠的辦學條件支持情況下，加上校企聯合辦學各方面的限制，能夠讓學生有機會經常性地觀摩和操作實踐這類港口機械設備，是非常困難的。這種困難對學生專業素養的養成和技術技能的形成也是不利的，而衛星地圖就提供了一種能緊貼港口生產實際、與港口大型機械設備近距離接觸的途徑，下面從三門港口機械專業課程的教學來說明衛星地圖的具體應用。

1.“港口裝卸工藝”課程教學

《港口裝卸工藝》一門是研究港口各種貨型如散貨、件雜貨、集裝箱和液體貨等的裝卸、搬運、堆存及運輸工藝流程的專業課程。該課程學習內容包括港口裝卸概述、工藝路線規劃、生產平行組織、散貨裝卸工藝、件雜貨裝卸工藝、集裝箱裝卸工藝、液體貨物裝卸工藝和木材裝卸工藝等內容。通過這門課程，使學生熟悉港口各種貨物類型的裝卸工藝流程，理解與掌握港口的生產組織過程，能對大型裝卸搬運機械設備實際合理的調用與管理等。

以最典型的貨物“集裝箱”為例，這里面涉及到集裝箱堆場、裝卸船機械、岸上運輸機械、場內起重搬運作業機械以及集裝箱裝卸工藝流程，整個工藝流程，從船舶、碼頭前沿到堆場，如果純粹是對底盤車工藝，跨運車工藝、正面吊或軌道吊等工藝的理論講授，是極其枯燥乏味的，大部分學生會很難理解，也談不上良好的消化與吸收。但是，若課堂教學結合如圖3，4的港口碼頭衛星圖像，或者在機房每人都能看到整個碼頭三維全景，內容就非常實際地有效傳輸，學生理解和接受就簡單了許多（運輸船舶到堆場之間，有多長距離，用什么機械，走什么路線都能直觀明了）。此外，在裝卸工藝路線規劃設計的時候，學生可以通過國內外港口現場裝卸機械、運輸堆碼機械及車輛等方面的客觀情況對比，通過衛星地圖所帶的定位、縮放及測量，查找異同，并能根據任務所給的碼頭實際情況，進行組內討論，很好地完成相應的工藝設計作業和課程設計任務。

通過對國內外先進港口現場的衛星圖像進行全方位的翻轉查閱、認識和討論學習，結合課程安排的本地區的生產性見習，對加深了學生對工藝的理解，提高理論聯系實際的能力，是一舉多得的事情。

2.“港口起重機械”課程教學

《港口起重機械》是一門培養學生熟悉港口各種大型港口起重機械的結構特點、工作原理和生產管理，掌握一定的設備操作技能、故障分析處理及維保能力的港口機械專業課程。

對港口企業而言，裝卸作業是港口的主營業務，而裝卸作業的主力就是這些大型的起重機械（岸橋、場橋、軌道吊、跨運車、正面吊、堆高機等），所以在實際的教學中，結構及工作原理的學習是重點抓的一項內容。如圖5和6所示伊麗莎白港和橫濱港的衛星圖像，可以分別看到一臺正在作業的散貨卸船機和兩臺作業中的集裝箱裝卸橋，外觀結構從海陸側門框、臺車、橫梁、前后大梁、人字架、拉桿、機房、抓斗到司機室，都清晰而立體，放大后甚至連設備上的企業logo和安全標語都能看得見。另外通過港口岸橋的數量、基本參數可推測出該港口吞吐規模，發展情況。基于這種隨時隨地，移動在線可視化的衛星圖像資料，學生在一個虛擬與現實緊密結合，相對自主、輕松的環境下學習，對這種港口專用機械設備的認識理解，有事半功倍的效果。

3.“港口連續輸送機械”課程教學

《港口連續輸送機械》是港口機械專業的一門專業課程，要求通過該課程的學習，使學生掌握常見港口連續輸送機械的結構組成、工作原理、維修保養及設備安全使用與管理。在實際的教學中，側重點是通用型帶式輸送機、與之配合的港口裝卸機械和堆取料機械地學習，這也是一門理論性較強的課程。

如圖7漢堡港煤炭碼頭衛星圖像和圖8秦皇島港煤炭碼頭衛星圖像顯示，碼頭、堆場貨種和堆積情況，裝卸船機械、散貨堆場堆取料機械的類型和數量，輸送機的輸送路線、中轉站的布置以及場地整體布局與環境的協調情況，也都是一望而知的。學生通過這些衛星地圖的查看、測量和分析，綜合考慮運輸物料的性質和工作環境，輸送路線上的地形、大型港機設備和建筑物情況，結合所學輸送工藝理論學會輸送機械輸送路線的整體規劃和設計。對于帶式輸送機的結構和工作原理，本課程有詳細的輸送機整機三維模型，可很好服務學生對結構組成、工作原理的理解掌握。

以上這些都是衛星地圖在港口機械專業課程教學中的實際應用，除此之外，通過衛星地圖的測量，結合企業生產數據，根據堆場的尺寸及貨物堆放排列方式，可以分析港口堆場的最大容量和庫存量，從堆場貨物的種類可知該碼頭是專業性碼頭還是通用性碼頭，從貨物的裝卸量可以大概確定各類港口機械的噸位及相關尺寸規格，從港口大型機械的種類、數量及排列形式可分析出該港口的實際管理水平等等。

港口機械專業課程的教學，注重理論與實際相結合，采用“理實一體化+企業生產見習”的教學模式，在課堂實踐上，根據具體學時安排會進行五到六次的開放性課程任務設計（散貨碼頭帶式輸送機運輸工藝設計、件雜貨裝卸運輸工藝設計、集裝箱專用碼頭裝卸工藝方案設計、國內某港自動化碼頭建設可行性分析、某中國援建的國外港口大型機械設備的選用與布置、世界各主要港口大型機械設備的應用對比分析、國內外沿江沿海港口大型起重運輸機械的類型對比分析），都是基于衛星地圖資料開展的。

三、結語

可視化的港口、碼頭、貨場高清衛星地圖作為港口機械專業課程教學資源的有效補充，為學生理解掌握港口大型起重機械、堆碼搬運及連續輸送機械的結構組成、工作原理、檢修、使用管理和生產作業工藝過程等相關內容，創造了一種虛實翻轉、輕松自由的學習形式。衛星地圖可手機安裝，圖像可俯瞰、可平面、可測量和可打印，[1]讓學生在未來就業的港口、碼頭及貨場空間里，充分享受瀏覽、記錄、思考和分析各種大型港口專業機械設備，各種貨物的裝卸運輸工藝流程及設備的安全管理方式方法，并應用到專業課程的課程設計、畢業設計和預就業頂崗實習中，學以致用，學用相長。

參考文獻：

[1]王民水，楊國東，等.基于離線衛星地圖的移動導航定位服務應用[J].世界地質，2016（04）：1158-1163.

資金項目：2018年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目（2018KY1185）;北海職業學院“十三五”規劃2017年度科研課題第二批教改類重點課題（2017YJZ06）

作者簡介：朱節宏（1984-），男，機械工程碩士，講師，主要港口機械專業的教學與科研。