以虛擬現(xiàn)實為基礎(chǔ)的船舶輪機(jī)拆裝平臺教學(xué)

李德珊

（廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建廈門 361012）

0 引言

船舶輪機(jī)主要包括船舶動力裝置、輔助動力裝置、舵機(jī)等一系列裝置，不僅保障了船舶的正常行駛，也保障了船舶的安全運(yùn)行。隨著我國造船實力的不斷提升，無論是貨船還是軍艦，造船工藝越來越接近發(fā)達(dá)國家水平，這背后離不開我國對于船舶制造和維修人才的培養(yǎng)，輪機(jī)工程專業(yè)也是教育部所制定的交通行業(yè)80 個主干行業(yè)之一，輪機(jī)工程專業(yè)主要培養(yǎng)管理船舶所有機(jī)電設(shè)備和動力裝置的機(jī)電工程師。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在輪機(jī)教學(xué)當(dāng)中，可以讓學(xué)生利用可穿戴設(shè)備進(jìn)行智能化的學(xué)習(xí)，不僅可以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能讓學(xué)生更加輕松地理解相關(guān)專業(yè)知識，并在模擬練習(xí)當(dāng)中積累實踐經(jīng)驗，從而熟練地掌握輪機(jī)拆裝工作流程和方法。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實的定義來自于虛擬和現(xiàn)實兩個概念，因此虛擬現(xiàn)實基本上是指接近于現(xiàn)實，這可能意味著任何事情，但通常是指特定類型的現(xiàn)實仿真，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，在軍事、教育、科學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。人類利用感知系統(tǒng)了解世界，像味覺、觸覺、視覺和聽覺都是十分重要的感覺器官，但還有一些感覺并不明顯，也十分重要，比如平衡感。通過感官系統(tǒng)的信息輸入，大腦再對感官信息進(jìn)行特殊處理，從而確保人能夠了解現(xiàn)實，即人對現(xiàn)實的整體體驗只是感覺信息和大腦感知機(jī)制的結(jié)合，如果將虛假信息呈現(xiàn)給人的感官，人對現(xiàn)實的感知也會隨之改變，盡管在現(xiàn)實中并不存在，但對接受虛擬信息的人而言這就是真實，這也就是虛擬現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實需要通過計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境呈現(xiàn)給人的感官，之后人可以以某種方式對其進(jìn)行探索，人將成為這個虛擬世界的一部分，或者沉浸在這個環(huán)境中，并在虛擬現(xiàn)實環(huán)境當(dāng)中操縱物體或執(zhí)行一系列動作。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入船舶輪機(jī)拆裝平臺教學(xué)的意義

輪機(jī)工程專業(yè)課程十分的復(fù)雜和綜合，包括工程力學(xué)、流體力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、電路與電子技術(shù)、輪機(jī)操作、輪機(jī)工程等多個學(xué)科和門類的知識。其中輪機(jī)維護(hù)、修理與保養(yǎng)是十分重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，需要學(xué)生在熟練掌握大量理論知識的前提下進(jìn)行實踐操作，從而在實踐過程中掌握工具的使用，以及操作的方法和流程。在傳統(tǒng)教學(xué)模式當(dāng)中，教師往往會先向?qū)W生講解理論知識，然后利用多媒體設(shè)備向?qū)W生展示輪機(jī)的構(gòu)造、常見故障、維修方法等，之后就要帶學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)練習(xí)，讓學(xué)生親自動手操作。但因為輪機(jī)尺寸、操作復(fù)雜程度等因素的限制，學(xué)生很難在實訓(xùn)學(xué)習(xí)中熟練掌握相關(guān)的技能和知識。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，則可以讓學(xué)生仔細(xì)了解輪機(jī)的結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行各種操作。這樣尺寸、重量的限制便不復(fù)存在，學(xué)生能夠根據(jù)教師的講解實時進(jìn)行相關(guān)操作，從而達(dá)到實訓(xùn)效果，使學(xué)生掌握輪機(jī)相關(guān)知識，以及拆裝技能和方法。

3 船舶輪機(jī)拆裝平臺教學(xué)中存在的問題

船舶輪機(jī)拆裝教學(xué)主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，學(xué)生需要不斷地學(xué)習(xí)和練習(xí)才能掌握相關(guān)工具和設(shè)備，并熟練地將學(xué)到的知識和技能應(yīng)用到未來的工作當(dāng)中。在當(dāng)前的船舶輪機(jī)拆裝教學(xué)當(dāng)中存在著諸多問題，首先是教師自身的專業(yè)水平和教學(xué)意愿不夠強(qiáng)烈，作為船舶輪機(jī)教師，只有具備一定的實際工作經(jīng)驗，才能制定出合理的教學(xué)計劃，并采用合適的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。而且教師在教學(xué)中發(fā)揮著主要作用，如果教師水平不足，將會對教學(xué)工作產(chǎn)生很大的影響。其次，不同于汽車維修，船舶輪機(jī)實踐教學(xué)需要學(xué)校提供實訓(xùn)平臺，而相關(guān)設(shè)備和工具十分昂貴，需要花費(fèi)學(xué)校的大量資金和資源，很多學(xué)校自身的預(yù)算不足，導(dǎo)致實訓(xùn)資源嚴(yán)重短缺，或?qū)嵱?xùn)設(shè)備比較老舊，會導(dǎo)致實訓(xùn)教學(xué)無法順利展開，學(xué)生沒有擁有太多的實踐練習(xí)機(jī)會。另外，船舶輪機(jī)實訓(xùn)教學(xué)的考核方式較為單一，比較偏重理論考核或操作考核，忽略了對學(xué)生綜合素質(zhì)、能力和認(rèn)知的評價，無法對學(xué)生形成全面客觀的了解，這樣學(xué)生的心理也會變得懈怠，無法滿足日后工作中的具體需求。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船舶輪機(jī)拆裝平臺教學(xué)的策略

4.1 利用虛擬技術(shù)開展小組合作，提升團(tuán)隊合作能力

船舶輪機(jī)拆裝工作比較復(fù)雜，僅憑學(xué)生的個人力量很難獨(dú)自完成，如果讓全班學(xué)生共同完成輪機(jī)拆裝，則人數(shù)較多，分工較為細(xì)碎，會導(dǎo)致部分學(xué)生在作業(yè)，部分學(xué)生在旁邊觀看，無法讓所有學(xué)生從全局出發(fā)系統(tǒng)地了解相關(guān)技術(shù)和方法。因此教師可以采取小組合作法，將所有學(xué)生分為若干個小組，以小組為單位開展實訓(xùn)教學(xué)，使學(xué)生能夠進(jìn)行更加有效的分工合作。虛擬技術(shù)盡管以個人為主，學(xué)生通過可穿戴設(shè)備可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作練習(xí)，但在獨(dú)自操作過程中，也會遇到很多的問題，比如操作步驟和使用工具上的錯誤，但如果在虛擬環(huán)境中有同伴進(jìn)行交流，很多問題都可以迎刃而解，并且會有效提升學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。例如在拆裝船舶主機(jī)時，利用虛擬技術(shù)開展小組合作，讓學(xué)生一起制定拆裝計劃，并合作進(jìn)行拆裝操作，從而使其能夠更加高效地進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。

4.2 利用虛擬技術(shù)開展體驗式教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生技術(shù)經(jīng)驗的積累只能在不斷地練習(xí)當(dāng)中形成，如果學(xué)生沒有體驗過真實的拆裝工作，依靠所學(xué)的知識只能紙上談兵，學(xué)過的知識也會很快忘記，并且學(xué)習(xí)興趣也會逐漸降低。學(xué)生只有在真實工作環(huán)境中體驗到輪機(jī)拆裝的全流程，才能體驗到實際工作中的重點難點，并進(jìn)行針對性的學(xué)習(xí)理解。因此教師可以利用虛擬技術(shù)開展體驗式教學(xué)，讓學(xué)生在親身體驗的過程中，感受自身的思考過程和情感變化，這樣學(xué)生就會對輪機(jī)拆裝工作留下深刻的印象，形成長時間都很難忘記的回憶，從而對輪機(jī)拆裝工作形成更加深刻的認(rèn)識。虛擬現(xiàn)實技術(shù)本就是體驗式教學(xué)的重要技術(shù)手段，可以讓學(xué)生在虛擬情境當(dāng)中體驗輪機(jī)拆裝工作的工作流程，虛擬情境并不是對真實情境的簡單模仿，而應(yīng)針對學(xué)生的實際水平將情境分為簡單、中等、困難等多個階段，讓學(xué)生進(jìn)行逐步的進(jìn)階提升，這樣不僅能減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使其更加輕松地學(xué)習(xí)，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其為掌握更具難度的知識而不斷努力。例如，在教授輔助裝置的拆裝教學(xué)當(dāng)中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展體驗式教學(xué)，讓學(xué)生獨(dú)自體驗一些輔助裝置的拆裝過程，了解傳播電能、熱能等能源的來源，并使學(xué)生能夠深刻地了解其中的能源產(chǎn)生裝置和供給原理。這樣學(xué)生不僅能夠?qū)⒎敝氐膶W(xué)習(xí)任務(wù)拆分為無數(shù)的小任務(wù)，還能夠在體驗學(xué)習(xí)的過程中進(jìn)行深度思考，從而掌握相關(guān)知識和方法。

4.3 結(jié)合虛擬技術(shù)開展項目式教學(xué)，提升學(xué)生理解能力

輪機(jī)拆裝工作是一項系統(tǒng)性的工程，也是需要謹(jǐn)慎處理的工作，不能隨意對輪機(jī)系統(tǒng)中的零部件進(jìn)行拆裝，也具有較強(qiáng)的拆裝難度，學(xué)生只有建立起項目化的工作思維，才能準(zhǔn)確判斷出在何種情況下進(jìn)行拆裝。項目式教學(xué)是較為常見的實訓(xùn)模式之一，在很多實踐性較強(qiáng)的專業(yè)中都有所應(yīng)用，并且具有較強(qiáng)的指向性，可以充分發(fā)揮出學(xué)生在學(xué)習(xí)當(dāng)中的主體地位，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R和實踐知識結(jié)合起來進(jìn)行理解。項目教學(xué)法主要由學(xué)生負(fù)責(zé)，包括前期計劃的制定、過程的實施、問題的解決、結(jié)果的評價等，這樣可以有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生能夠更加透徹地理解相關(guān)專業(yè)知識。學(xué)生在利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)時，本就是在不斷地完成一個個的項目，盡管學(xué)生沒有記錄下來，但都在腦海中進(jìn)行構(gòu)思，從而保障工作的順利進(jìn)行。例如，在教授管路系統(tǒng)的內(nèi)容時，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與項目式教學(xué)結(jié)合起來，使學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成規(guī)定的項目任務(wù)，從而在實踐過程中更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的知識和技能。

5 結(jié)語

船舶輪機(jī)拆裝教學(xué)本身具有較高的復(fù)雜性，是船舶輪機(jī)工程專業(yè)學(xué)生的必修內(nèi)容之一，對于培養(yǎng)船舶方面的專業(yè)人才而言十分重要。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展輪機(jī)拆裝教學(xué)，并與小組合作教學(xué)、體驗式教學(xué)、項目化教學(xué)等多種教學(xué)方式相結(jié)合，有效提升了學(xué)生的專業(yè)知識水平，使學(xué)生能夠更加熟練地掌握相關(guān)理論知識和實踐技能，積累豐富的工作經(jīng)驗，從而為日后的工作打下了堅實基礎(chǔ)。