水下潛器原理教學探析

10.3969/j.issn.1671-489X.2022.05.122

摘 要 隨著將工程基礎理論和專業知識用于解決復雜船

舶與海洋工程問題要求的提高，水下潛器原理課程的重要地位越發凸顯。針對新形勢下的教學目標，分別從教學方法、教學反饋、考核方式及教學評價等方面入手，對整個教學模式進行探析，激發學生學習興趣，提高學生解決復雜船舶與海洋工程問題的能力，為今后學生從事相關專業工作奠定扎實的理論與工程基礎。

關鍵詞 船舶與海洋工程；水下潛器原理；教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）05-0122-03

0 引言

水下潛器原理是船舶與海洋工程專業的重要課程之一，重點講授水下潛器的基本原理知識、總體設計思路及各種性能計算方法，涉及船舶與海洋結構物構造、船舶與海洋工程流體性能、船舶與海洋工程機構性能等專業知識，是先修課程船舶與海洋工程流體力學、船舶與海洋工程流體性能、船舶操縱性與耐波性等的具體應用。該課程對培養提高學生解決復雜船舶與海洋工程問題的能力具有重要作用，亟待對其教學方法、教學反饋、考核方式、課程評價等各個環節進行深入探析。

1 課程目標

水下潛器原理作為船舶與海洋工程學院的專業選修課，旨在讓船舶與海洋工程專業的學生對水下潛器形成初步認識，對水下潛器的基本性能和特點有所了解。通過本課程的學習，學生應達成如下課程目標：

1）能簡述水下潛器的發展歷程，對典型的代表性水下潛器有所認識；

2）能說明水下潛器的上浮和下潛過程，能對水下潛器的穩性和抗沉性作出初步判斷；

3）能識別螺旋槳的結構，了解空化現象；

4）對水下潛器的快速性等動力學性能有初步認識。

通過達成課程目標，進而支撐畢業要求，使學生掌握船舶與海洋結構物構造、船舶與海洋工程流體性能、船舶與海洋工程機構性能、船舶與海洋工程制造技術、船舶與海洋工程設備與系統等專業知識，能針對復雜船舶與海洋工程問題的解決方案進行分析，并嘗試改進；能夠對船舶與海洋工程領域相關的力學行為和特性進行理論研究；能夠根據計算模型進行理論計算或數值模擬，并處理數據。

2 教學方法

本課程強調理論與實踐相結合，通過理論學習、實踐運用，課堂討論、課后復習，使學生獲得知識運用能力、實驗分析能力和工程設計能力。教學中應注重工程實例的引入和分析，引導學生獨立思考和自主分析，并因材施教；應結合授課內容，適當安排不同難度的復習思考題（建議分成基本/提

高/綜合三個層次）及實踐項目題（貫穿整個教學過程，分階段檢查推進），使學生及時鞏固并熟練掌握水下潛器原理的學習成果。本課程采用的教學方法如下。

1）課堂講授：引入水下潛器原理這門課的新概念或新實例，講解重點和難點，以便學生課后學習；考慮到該課程涉及較廣，與工程結合緊密，在教學課件中多添加一些生動的動畫，適當地展示一些計算結果與現實景象的對比，激發學生學習的興趣，調動學生的積極性和主動性。

2）教學研討：根據教學內容，教師布置水下潛器的相關研討議題，分為多組，并以其中一組為主，組員協同制訂研討方案，引導其他組成員積極參與交流。

3）綜合設計項目：本部分課后完成，根據教師提供的水下潛器指標和主要要素，結合所學專業知識，開展綜合設計和計算，解決實際的水下潛器設計問題。

4）學生自主學習：本部分不計入課程總學時，引導學生利用微課、MOOC等網絡教學資源學習水下潛器概述、水下潛器浮性、水下潛器穩性、水下潛器抗沉性、水下潛器螺旋槳及空化、水下潛器動力學特征等內容，預習、復習相關課堂教學內容，完成課堂布置的思考題和課程工程案例等。

在具體實施過程中，任課教師可根據教學效果適當調整，采用新的教學方法。教師應關注學生參與性，注重啟發式教學。

3 教學反饋

教學開始前，教師應根據教學大綱制定詳細的授課計劃（教學日歷），向學生解釋教學大綱，尤其是課程目標、教學內容和教學進程、考核方法和考核節點，并將聯系方式和工作時間告知學生，以便其出現問題時及時取得聯系。

在教學過程中，教師引導學生根據自身學習情況及時反饋學習進度，通過以下途徑了解學生學習效果并積極修改教學計劃。

1）學生可以通過電子郵件、QQ等形式及時向教師反饋學習情況，教師應據此適時修改、調整和彈性回應學生的學習要求。

2）每次作業批改后，教師應及時向學生反饋其作業情況并適當講評。作業批改應不少于1/3，每名學生至少批改一次。

3）根據每次教學研討的實際情況，仔細分析各組協同制定的研討方案及其他組員積極參與的程度，總結每個學生的優勢和劣勢，弄清各位學生感興趣的知識點，在課堂上積極引導，適當擴充相關知識點。

4）認真批改學生提交的綜合實踐項目大作業，對計算方法的合理性、計算結構的精確性、設計圖紙的規范性、設計報告的完整性等內容進行分項總結分析，找出學生知識的薄弱點，適當修改教學安排，進行重點講解。

5）任課教師應適時采用課堂練習等恰當形式階段性檢查學生學習效果，并適當調整教學安排。階段性檢查應不少于兩次。

教學結束后，教師應認真分析本次教學活動的課程目標達成情況（尤其是不同評價方法下的不一致情況），并在下一輪教學活動中持續改進。另外，適當跟蹤學生在后續課程學習中以及工作后運用本課程知識解決相關工程問題的能力，關注與本課程相關的社會需求及技術發展，并用于本課程的持續改進，適時修訂教學大綱及授課計劃。

4 考核方式

考核過程中，加強過程考核，且根據學生個體差異，適當制定個性化評定方式并適時進行評定。課程考核主要由平時考核、課堂教學研討項目、綜合實踐項目和期末考試等四部分組成，其中，平時考核占比10%，課堂教學研討項目占比20%，綜合實踐項目占比20%，期末考試占比50%。

4.1 平時考核

考核的重點是學生自主學習的意識和成效。平時考核主要考查點包括預習與復習情況、考勤情況、課堂表現、課后作業及課后自學情況等。對于少做/

缺勤三次及以上的，取消課程考核資格；課后作業抄襲或雷同者，經核查，當次成績記為不及格；積極檢查登記學生利用各種網絡慕課、國家精品課程進行自主學習的情況。

4.2 課堂教學研討項目

根據班級人數合理分成多組，按照事先布置的議題，分別就某個教學內容的研究方法和發展趨勢等進行充分研討，主要針對研討議題設計方案的合理性、協同的參與度及教學目標的達成度等三個考查點進行綜合評定。

4.3 綜合實踐項目考核

考核的重點是根據提供的下潛器指標和主要要素，綜合利用所學的專業知識，解決具體的復雜工程問題，形成計算報告及相應的圖紙。綜合設計項目為兩個，題目分別為“水下潛器的浮性計算（靜力學）”和“水下潛器的操縱性能計算（動力學）”，主要針對計算方法的合理性、計算結果的精確性、繪制圖紙的規范性、匯報答辯正確性及設計報告完整性等五個考查點進行綜合評定。

4.4 期末考試

采用閉卷筆試形式，時間120分鐘，滿分100分，考核水下潛器的浮性、穩性、抗沉性、動力學特性等相關知識。試題難度等級分為基本題、應用題和設計題，大致比例為5∶3∶2。基本題考查學生基本理論、基礎知識掌握情況；應用題考查學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力；設計題考查學生系統設計能力。題量應保證中等水平學生可以兩小時內做完，并有時間復查。試卷內容應充分支撐課程目標要求，主要考查點與考核要求、分值建議如表1所示。

5 課程評價

課程目標達成度評價是本門課程講授效果的重要指標，是課程持續改進的重要依據。為增強評價結果的可信度，通過重點分析本門課程的特點，采用如下定量方法進行評價：

6 結束語

水下潛器原理是船舶與海洋工程專業的核心課程之一，在教學中將“以學習者為中心”的理念落實到的整個教學環節。本文從教學方法、教學反饋、考核方式和課程評價等方面入手，對水下潛器原理課程的教學模式進行深入探討，解決教學方式傳統及考核方式單一等問題，力圖使學生通過該課程的學習，為以后從事船舶設計、生產和科研工作儲備系統的專業知識，奠定扎實的工程基礎。

參考文獻

[1] 張偉，唐照東，王瑩瑩，等.水下機器人方向研究生

跨學科培養模式的建立[J].教育教學論壇，2020（45）：

195-198.

[2] 李佳皓，刁宇翔，姜遷里，等.虛擬現實在水下機器

人教學展示中的應用[J].科技創新與應用，2019（34）：

141-143，145.

[3] 周方毅，譚鵬，詹發民，等.基于MOOC的混合式教

學模式探索與實踐[J].課程教育研究，2018（36）：

228-229.

[4] 薛文濤，葉輝，楊曉飛，等.面向智能船舶的控制

學科創新人才培養探索[J].電氣電子教學學報，

2020，42（5）：32-36.

[5] 王梅娟，張海濤，盧涌，等.基于水下智能仿生魚

的創新教學探索與研究[J].機器人技術與應用，

2018（5）：45-48.

[6] 黃浩乾，李林敏.水下導航技術及應用的虛擬仿真教

學模式探究[J].教育教學論壇，2018（30）：190-191.

作者：張代雨、劉倩、朱信堯、鮑超明，江蘇科技大學，講師，研究方向為船舶與海洋工程（212003）。