虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航海類專業(yè)課堂教學(xué)改革中的應(yīng)用

胡賢民

(浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 舟山 316100)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航海類專業(yè)課堂教學(xué)改革中的應(yīng)用

胡賢民

(浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 舟山 316100)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航海類專業(yè)課堂教學(xué)中的應(yīng)用，是一種新型的課堂教學(xué)改革嘗試，利用虛擬現(xiàn)實的情境設(shè)計，通過參與式的課堂教學(xué)組織，突出學(xué)生的主體地位，并結(jié)合過程性學(xué)習(xí)評價機(jī)制，可以促進(jìn)航海類學(xué)生綜合素質(zhì)的養(yǎng)成，不斷提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。在本校航海專業(yè)輪機(jī)概論課程教學(xué)實踐總結(jié)的基礎(chǔ)上對利用虛擬機(jī)艙系統(tǒng)進(jìn)行參與式課堂教學(xué)進(jìn)行了梳理和探討，為虛擬機(jī)艙系統(tǒng)在專業(yè)課堂教學(xué)改革中更廣泛的推廣和應(yīng)用提供一定的借鑒。

虛擬機(jī)艙；航海；課堂；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代航運市場的不斷發(fā)展，對航海類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量也提出了更高要求，課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的核心陣地，根據(jù)教育部出臺的一系列文件要求，如推進(jìn)專業(yè)教學(xué)緊貼技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)實際，應(yīng)調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，更新課程內(nèi)容，深化多種模式的課程改革[1]。浙江省高校課堂教學(xué)創(chuàng)新行動計劃(2014—2016年)也提出了要創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，增強(qiáng)教學(xué)互動，建立以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體的課堂組織模式。目前國內(nèi)航海類專業(yè)課堂還普遍存在著教學(xué)與船舶實際脫節(jié)、學(xué)生課堂學(xué)習(xí)參與少等諸多問題，以航海專業(yè)輪機(jī)概論課程課堂教學(xué)創(chuàng)新為例，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在專業(yè)課堂教學(xué)改革中的應(yīng)用實踐，分別從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、課堂教學(xué)組織、課程學(xué)習(xí)評價等多方面進(jìn)行了研究和探討，可以為航海類專業(yè)課程后續(xù)的教學(xué)改革提供示范和借鑒。

1 航海專業(yè)課堂教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 國外現(xiàn)狀

國外的航海教育，校企融合度較高，尤其是歐、美等航海教育發(fā)達(dá)的國家，如英國的“三明治”培養(yǎng)模式、美國的“一貫制”培養(yǎng)模式等都非常注重航海實踐技能的培養(yǎng)，校內(nèi)專業(yè)學(xué)習(xí)與船上實踐訓(xùn)練相互穿插，結(jié)合緊密。在專業(yè)課堂教學(xué)中通常采用小班化的組織形式，能充分運用航海專業(yè)實訓(xùn)設(shè)施或航海模擬器等進(jìn)行專業(yè)的學(xué)做一體教學(xué)。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國的航海教育起步較晚，相對落后于歐、美等發(fā)達(dá)國家，特別是校企合作方面融合深度不夠。目前絕大多數(shù)的航海院校人才培養(yǎng)模式多采用先校內(nèi)專業(yè)學(xué)習(xí)，后半年上船實踐，也有個別學(xué)校嘗試了“三階段”培養(yǎng)模式，但總體來看，學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中對船舶的了解及職業(yè)崗位的認(rèn)知還非常不足。在專業(yè)課堂教學(xué)中，教師教學(xué)通常是借助教材、PPT、動畫或設(shè)備現(xiàn)場，由教師主導(dǎo)，向?qū)W生進(jìn)行灌輸式教學(xué)，存在不足主要體現(xiàn)：1)學(xué)生缺乏對船舶的感性認(rèn)知，抽象介紹很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；2)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的參與度不夠，特別職業(yè)類學(xué)生強(qiáng)于行動學(xué)習(xí)能力的特點得不到充分發(fā)揮；3)能結(jié)合一定的設(shè)備現(xiàn)場或運用大型模擬器教學(xué)，雖然感性認(rèn)知增強(qiáng)，但教學(xué)時間的安排、設(shè)備使用成本及教學(xué)過程中的設(shè)備安全、人身安全問題日益突現(xiàn)。

1.3 引起思考

綜合上述分析比較，我國航海教育在校企深度融合不可能一蹴而就的當(dāng)下，亟需專業(yè)課堂教學(xué)實施中解決如下兩個問題：1)如何在專業(yè)教學(xué)實施中，充分運用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，拉近船舶實際與專業(yè)課堂的距離，讓學(xué)生近距離的感知船舶及了解職業(yè)崗位；2)如何在教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)滿堂灌模式，設(shè)計出能讓學(xué)生主動參與的課堂，形成學(xué)做一體的教學(xué)氛圍。

2 船舶機(jī)艙虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)，又稱為虛擬實鏡，它是指綜合利用計算機(jī)系統(tǒng)和各種顯示及控制等接口設(shè)備，在計算機(jī)上生成的可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)[2]。

船舶機(jī)艙動力設(shè)備繁多，專業(yè)性非常強(qiáng)，基于船舶機(jī)艙的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，目前國內(nèi)開發(fā)的主要有大型3D虛擬機(jī)艙漫游系統(tǒng)，屬于沉浸式虛擬現(xiàn)實類型，另外就是虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)，屬于桌面級虛擬現(xiàn)實類型，比較適合專業(yè)教學(xué)。目前在國家海事局的設(shè)備核驗要求下，全國很多家航海院校多購置了虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)，但據(jù)作者走訪了解，真正在航海類專業(yè)課堂中開展的教學(xué)應(yīng)用還很少。

我校目前使用的是波蘭公司UNITEST 3D虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)建了以大型船舶二沖程柴油機(jī)為主推進(jìn)動力裝置的完整虛擬機(jī)艙，與實船機(jī)艙設(shè)備有著高度的仿真性，采用全英文操作界面，包括了主機(jī)燃、滑油、冷卻及各個操作系統(tǒng)；船舶電站及其操作系統(tǒng)；各輔助設(shè)備及其操作系統(tǒng)；液壓舵機(jī)及其操作系統(tǒng)；船舶消防等管系及其操作系統(tǒng)以及船舶駕駛臺等，可以讓學(xué)生在完整的虛擬機(jī)艙環(huán)境中體驗和學(xué)習(xí)。下面就以我?；谔摂M機(jī)艙開展的輪機(jī)概論課程教學(xué)改革為例進(jìn)行介紹。

3 基于虛擬機(jī)艙的教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)

運用典型工作任務(wù)分析方法，首先將基于船舶實際的職業(yè)崗位能力進(jìn)行綜合分析，找出典型的工作任務(wù)，然后明確學(xué)習(xí)領(lǐng)域(即課程學(xué)習(xí)模塊)，根據(jù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域設(shè)計出相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境(即課堂教學(xué)設(shè)計)如圖1所示，這樣，就能夠讓專業(yè)課堂設(shè)計的學(xué)習(xí)內(nèi)容更貼近船舶工作實際，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

圖1 從典型工作任務(wù)到專業(yè)課堂設(shè)計

然后根據(jù)課程各學(xué)習(xí)模塊，結(jié)合虛擬機(jī)艙系統(tǒng)的操作特點，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的分解和重構(gòu)，將課堂設(shè)計創(chuàng)設(shè)成若干個與各學(xué)習(xí)內(nèi)容相對應(yīng)的虛擬機(jī)艙學(xué)習(xí)情境，如表1所示。

表1 基于虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)的教學(xué)情境設(shè)計(輪機(jī)概論課程)

如上設(shè)計，以虛擬機(jī)艙操作任務(wù)為驅(qū)動，讓學(xué)生成為課堂真正的主體，主動參與操作和討論，不但改變了以往的被動灌輸式教學(xué)模式，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣能得到有效激發(fā)，很好貫徹了學(xué)中做，做中學(xué)的教學(xué)理念。

4 主動參與式課堂教學(xué)組織設(shè)計

根據(jù)構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論, 知識不是通過教師傳授得到的, 而是學(xué)習(xí)者在一定的情境及社會文化背景下, 借助其他人( 包括教師和學(xué)習(xí)伙伴) 的幫助, 利用必要的學(xué)習(xí)資料, 通過意義構(gòu)建的方式而獲得[3]。因此要改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，必須在課堂教學(xué)組織方面進(jìn)行不斷創(chuàng)新設(shè)計，以能讓學(xué)生主動參與課堂為設(shè)計前提。

4.1 任務(wù)導(dǎo)入

教師根據(jù)輪機(jī)概論課程教學(xué)內(nèi)容將各學(xué)習(xí)情境設(shè)計成任務(wù)卡形式，在課前書面下發(fā)，內(nèi)容包括1)專業(yè)認(rèn)知部分：以識圖、判斷、提問等形式進(jìn)行交叉設(shè)計，將各專業(yè)知識點串聯(lián)在問題中，讓學(xué)生在課前自學(xué)過程中去主動探索，找尋，有效激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。2)情境任務(wù)部分：情境任務(wù)以英文版的設(shè)備操作流程呈現(xiàn)，讓學(xué)生在操作流程的指引下探索完成后續(xù)的虛擬機(jī)艙情境操作，并創(chuàng)設(shè)一定的雙語學(xué)習(xí)氛圍。

4.2 小組化團(tuán)隊學(xué)習(xí)

以目前30人一個教學(xué)班為例，課堂環(huán)境設(shè)置成5人一小組形式，課桌采用六邊形大課桌，前置電腦運行虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)。教師設(shè)立小組時應(yīng)遵循如下原則：組長1名，性格應(yīng)偏外向和自信，能在小組任務(wù)探討中起到帶頭引領(lǐng)作用；2名組員應(yīng)為學(xué)習(xí)型，學(xué)習(xí)態(tài)度踏實、認(rèn)真，是小組學(xué)習(xí)的中堅力量；另2名組員可以是內(nèi)向或偏自卑型，在小組團(tuán)隊幫助下，能參與完成小組任務(wù)。從教學(xué)實踐反饋來看，如此的小組學(xué)習(xí)形式，學(xué)生的參與度較高，課堂的學(xué)習(xí)氛圍也較濃厚，學(xué)習(xí)小組團(tuán)隊能在學(xué)習(xí)情境任務(wù)的驅(qū)動下，在虛擬機(jī)艙桌面系統(tǒng)中，通過團(tuán)隊的溝通協(xié)作，完成相關(guān)操作和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，教師在課堂中只要做好持續(xù)的關(guān)注和指導(dǎo)即可，小組團(tuán)隊學(xué)習(xí)時間一般為45分鐘左右。

4.3 課堂展示與評價

以小組為單位，上講臺進(jìn)行虛擬機(jī)艙情境的操作展示，每組展示時間一般以5分鐘為基準(zhǔn)，如空氣瓶的補(bǔ)氣操作，要求學(xué)生通過任務(wù)卡的知識點自學(xué)并結(jié)合虛擬機(jī)艙壓縮空氣系統(tǒng)操作規(guī)程學(xué)習(xí)和演練，在展示時能在規(guī)定的時間內(nèi)正確將機(jī)艙中的主空氣瓶充滿。教師根據(jù)教學(xué)展示內(nèi)容設(shè)置對應(yīng)的評分細(xì)則，小組互評(50%)和教師評分(50%)相結(jié)合形成各小組項目成績，然后乘以組內(nèi)自評(小組成員的參與度，百分比)，這樣最終形成的分?jǐn)?shù)作為學(xué)生課堂的形成性評價成績。

4.4 總結(jié)和激勵

根據(jù)教學(xué)情境內(nèi)容，在學(xué)生展示完畢后，教師對虛擬機(jī)艙操作進(jìn)行相應(yīng)的示范或總結(jié)，并對專業(yè)知識點進(jìn)行綜合歸納，進(jìn)一步明確專業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師還可以對各小組學(xué)習(xí)的表現(xiàn)或項目展示進(jìn)行綜合點評，以達(dá)到良好督促或激勵作用，時間一般控制在15分鐘左右。

5 課程評價機(jī)制的改進(jìn)

課堂教學(xué)評價不僅僅起到評價與診斷作用，更是促進(jìn)教師探索教學(xué)規(guī)律、改進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的重要途徑[4]，而課程學(xué)習(xí)評價更會對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度起著重要導(dǎo)向作用。

傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)評價機(jī)制，是以期未終結(jié)性考試成績?yōu)橹?，結(jié)合一定的平時成績。這種評價方式比較單一和片面，往往會形成學(xué)生平時學(xué)習(xí)很放松，考前臨時抱佛腳的應(yīng)試教育模式，在課程評價方面對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、交流溝通、團(tuán)隊協(xié)作等核心能力方面更是缺少科學(xué)的評價。

通過基于虛擬機(jī)艙操作的參與式課堂教學(xué)組織設(shè)計，在課程評價方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改革與創(chuàng)新：

(1)改革以往的終結(jié)性評價機(jī)制，以過程性評價為主，通過每堂課學(xué)習(xí)展示形成的過程成績，累積達(dá)成最終的課程成績，避免一考定終身現(xiàn)象。如輪機(jī)概論課程，目前設(shè)計有14個虛擬機(jī)艙情境操作，通過這些獨立的課堂項目情境任務(wù)及期末綜合的情境項目的完成，學(xué)生的形成性課程學(xué)習(xí)成績就自然產(chǎn)生，使學(xué)生將更多的精力注重于平常的學(xué)習(xí)，而不是應(yīng)付最終的期末考試。

(2)改革以往的教師單一評價模式，引入學(xué)生小組互評、組內(nèi)自評等將教師評價與學(xué)生評價有機(jī)融合，使得評價結(jié)果更為客觀，學(xué)生小組互評和組內(nèi)自評也是實施小組團(tuán)隊學(xué)習(xí)管理的重要保障，讓學(xué)生將學(xué)習(xí)當(dāng)成是自已的事來做，也能形成一定的良性競爭學(xué)習(xí)氛圍。

(3)改革以往單一專業(yè)知識評價機(jī)制，以全方位的綜合學(xué)習(xí)評價為導(dǎo)向，除了專業(yè)知識，學(xué)習(xí)態(tài)度，自學(xué)能力等內(nèi)容也納入了評價范圍，可促進(jìn)學(xué)生各方面能力的有效提升，如通過課程任務(wù)卡完成評價，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成，通過小組團(tuán)隊評價，可引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作、不斷提高交流溝通能力。

6 結(jié) 語

通過基于虛擬機(jī)艙課堂教學(xué)改革與實施，對目前航海專業(yè)教學(xué)產(chǎn)生了一定積極的影響，歸納如下：

(1)利用虛擬機(jī)艙創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，使專業(yè)課堂緊貼船舶行業(yè)實際，不僅有效激發(fā)了專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，而且讓學(xué)生獲得了較好的專業(yè)認(rèn)同感。與輪機(jī)實訓(xùn)現(xiàn)場或?qū)嵈虒W(xué)相比，大大節(jié)約了教學(xué)成本，在安全方面更是有了充分保障。

(2)參與式小組團(tuán)隊學(xué)習(xí)過程，使課堂專業(yè)學(xué)習(xí)變得更為活躍、高效，讓學(xué)生真正成為課堂不可或缺的主角，讓教師回歸課堂的引導(dǎo)者角色。

(3)科學(xué)的課程評價，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、交流溝通能力、專業(yè)能力等有機(jī)融為一體，不斷得到訓(xùn)練和提升，從而達(dá)到職業(yè)教育的真正目標(biāo)。

綜合以上分析，高等職業(yè)教育的目標(biāo)就是培養(yǎng)高質(zhì)量技術(shù)技能型專門人才，人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵落腳點就在課堂。推行虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航海類專業(yè)課堂中的教學(xué)應(yīng)用，是目前開展課堂教學(xué)創(chuàng)新改革的有益嘗試，最大的優(yōu)勢在于能充分發(fā)揮學(xué)生的主體參與作用，并形成科學(xué)合理的評價機(jī)制，值得推廣和應(yīng)用，但不同的專業(yè)課程應(yīng)根據(jù)自身特點，具體分析設(shè)計，切不可簡單盲目的依賴虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，忽略真正的專業(yè)實訓(xùn)。專業(yè)課堂應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，以虛擬現(xiàn)實等多途徑科技運用為輔助教學(xué)手段，學(xué)生參與學(xué)習(xí)為根本前提，科學(xué)合理評價為有效保障，進(jìn)行綜合設(shè)計，從而形成真正有效課堂學(xué)習(xí)。

[1]中華人民共和國教育部.關(guān)于深化職業(yè)教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的若干意見[Z].北京：中華人民共和國教育部，2015.

[2] 黨保生.虛擬現(xiàn)實及其發(fā)展趨勢[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007，(4)：94-96.

[3] 林鑫.淺談中澳高等教育參與式課堂教學(xué)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2013，(19)：235-236.

[4] 吳睿.淺談基于高職課堂教學(xué)過程的多元主體教育評價[J].現(xiàn)代企業(yè)教育,2013，(16)： 137-137.

Application of Virtual Reality Technology in Classroom Teaching Reform for Navigation Majors

HU Xian-min

(Zhejiang International Maritime College, Zhoushan 316100,China)

Applying virtual reality technology in the classroom teaching for navigation majors is a new kind of classroom teaching reform attempts. By designing virtual reality situation and participatory classroom teaching organization, the students play the dominant roles. The navigation majors’ comprehensive quality can be promoted with the procedural learning evaluation mechanism, which is very helpful for improving the quality of talent cultivation continuously. Based on the experience of applying virtual engine room system in the teaching reform of the course, Introduction of Marine for the navigation majors in Zhejiang International Maritime College, the article discusses the participatory classroom teaching mode, aiming at providing certain references for applying virtual engine room system in specialized courses teaching reform.

virtual engine room; navigation; classroom; participation

2016-12-05

浙江省2015年度高等教育課堂教學(xué)改革項目(kg2015940)

胡賢民(1977-)，男，浙江杭州人，講師，碩士，E-mail：zimchxm@sina.com。

G712

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.04.010

1671-234X(2016)04-0049-04