輪機自動化線上線下教學模式的構建與思考

李葒娜

（天津理工大學海運學院,天津 300384）

我國繼“十三五”規劃中提出海洋強國策略之后，黨的十九大報告繼續強調“堅持陸海統籌，加快建設海洋強國”。面對如火如荼的“智慧海事”，培養具有國際競爭力的航海類高級工程技術人才勢在必行。其中，輪機自動化因涉及了電子、電氣及控制等諸多領域而承載了重要的職責。全國教育大會指出，“堅持深化教育改革創新”“實現高等教育內涵式發展”。如何契合“十四五”規劃的教育強國、人才強國目標，加強“創新型、應用型、技術型”人才培養，是新形勢下我們面臨的機遇與挑戰。改革傳統輪機自動化課程教學模式，應以打造應用型專業金課為目標，培養航運業高級自動化人才，以工程教育及STCW新公約為實現背景，將輪機自動化的教育與教學水平推向更高的發展平臺。

“輪機自動化”是國際海事組織ETO履約考試科目，也是本科生取得適任證書的必考科目。自我校海運學院成立以來，“輪機自動化”作為主干課程，已開設30余年。本課程涉及控制與檢測理論基礎、船舶輔助機械控制系統、機艙檢測與主機遙控系統等主干理論。在船舶電子電氣工程專業中，以課程體系為基礎和框架，將STCW國際公約ETO適任標準和國家海事局頒布的ETO適任大綱考試綱要作為學科基礎課程和專業課程設置的主要參考，“輪機自動化”是構建核心課程群的關鍵環節[1]。合理構建線上線下教學結構，充分運用SPOC翻轉課堂模式至關重要[2]。

1 明確教學模式的核心——以“學”為中心的教學理念

圖1是以“學”為中心的線上線下教學理念構成。

圖1 以“學”為中心的線上線下教學理念

2 “輪機自動化”課程的多元化“混合式”教學方案

交通運輸部辦公廳最新頒布《海船船員培訓大綱（2016版）》，其中在750 kW及以上電子電氣員培訓要求中，隸屬船舶機艙自動化的范疇應涵蓋三個主要方面內容：控制與檢測理論基礎（27.3 %）、船舶輔助機械控制系統（41.6 %）、機艙檢測與主機遙控（31.1 %）。因輪機自動化涉及內容過于廣泛且繁雜，從強弱電、控制到檢測理論基礎，從微機、網絡到復雜系統，機艙自動化的涵蓋項目愈發“多元化”，采用理論與實踐、線上與線下、講授與翻轉、深度與廣度的混合式教學方式，能達到良好的教學效果。

2.1 理論與實踐的統一

學習輔助機械控制系統部分，按照線上理論基礎，線下現場實驗方式。采用理論自學，時間相對自由充實；具體控制系統部分應利用現場課形式實地講解[3]，防止理論講授紙上談兵。表1是理論與實踐講授的具體章節構成，細節劃分可按不同型內容合理打造講解模式。

表1 船舶輔助機械控制系統理論與實踐的具體章節構成

2.2 線上與線下的交替

最大化有效利用線上時間，精簡內容知識點碎片化，將重點內容分層次講授，非重點內容采用課下自學方式。除此之外，開辟線上“沙龍”，供學生自由交流。教師可以安排定時線上答疑，學習社區是必不可少而有效的一環，可極大豐富教學方式。現各種學習平臺都備有學生的學習社區，實現課前的有效預習、課中的自由研討、課后的研討及答疑。

對控制與檢測理論基礎部分內容，可采用基礎科目理論仿真線下自學。此部分章節中，涉及控制理論基礎、傳感與檢測技術、微機控制技術等。對此，教師在線上講授理論即可，線下提供各種仿真測試軟件供學生使用，可最大限度利用時間，夯實學生的基礎理論知識。

2.3 講授與翻轉的共通

每一章的翻轉課堂組織極其必要，有助于提升學生的知識點掌握程度。通過交流，可高效地融匯吸收理解學習內容，收到事半功倍的效果[4]。可將學生分組交流研討，除提高學生的學習興趣之外亦可促進其拓展性思考。如在對船舶輔助機械控制系統及控制與檢測理論基礎兩部分內容學習完畢，可分別組織課內翻轉，學生可對實驗及仿真的結果和心得進行交流，取長補短，加深思考。主機遙控系統部分內容最適合翻轉課堂的進行。通過線上講述主機遙控的各種邏輯控制后，要求學生自學MAN-B&W-S-MC/MCE主機氣動操縱系統，利用翻轉課堂進行現場演示及講解。

2.4 深度與廣度的融合

教師通過推送預習材料、網絡資源鏈接等方式為學生提供最大限度的相關深度與廣度知識。學生通過資源重復使用，加深外延性思考[5]。如針對人工智能、智慧海事等新興領域，開辟沙龍學習社區，請學生講述對無人船、自動導航、船舶節能與海洋綠色環保等概念的理解。自動化的適用領域廣泛而深刻，此舉將極大調動學生的學習積極性，激發學習的興趣。要因課制宜、因人制宜，對優秀的學生及時推送額外的學習任務助其提升。例如，在輪機自動化課堂中，激勵學生參加大創及學生科技立項，推送拓展性閱讀材料[6]，達到課程實現的深度斂縮與廣度擴展的協調[7]。

3 《輪機自動化》線上與線下混合式教學的反思

圖2 平臺教學數據

通過一期“輪機自動化”課程的線上線下混合式教學方案實施，船電專業學生2018級較2017級期末考試平均成績提升5.3分，及格率提升3.8 %，很多學生在期末評教中表示“視頻講解很有效果”“學習也有興趣了”“此課程能開拓視野”等。通過整理平臺教學數據，學生在預習課件時長、觀看視頻時長、習題測試成績、討論發言次數、彈幕、搶答、作業、投票、簽到、小組互評等數據如圖2所示，體現出良好及合理有效的閉環教學效果。