《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程特點(diǎn)與教學(xué)能力探討

盛明偉 龐永杰 孫玉山

摘 要：《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》系本校船舶與海洋工程本科選修課程。該課程要求學(xué)生具備一些潛水器方面的知識(shí)儲(chǔ)備，并與提升學(xué)生的創(chuàng)新能力密切相關(guān)。因此，如何提高教師教學(xué)能力和課堂教學(xué)質(zhì)量是需要研究的課題。文章首先介紹了《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程特點(diǎn)，然后分別針對(duì)高校教師如何具備扎實(shí)的教學(xué)與科研結(jié)合能力、良好的語(yǔ)言表達(dá)及應(yīng)變能力、課堂教學(xué)與組織管理能力、多媒體與板書相結(jié)合的能力、積極探索新型教學(xué)方式的能力以及兼容并包的綜合能力進(jìn)行了探討，并針對(duì)每種教學(xué)能力要求給出建議。

關(guān)鍵詞：水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)；教學(xué)能力；教學(xué)與科研；新型教學(xué)方式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）08-0091-03

Abstract： The underwater target detection and recognition technology is a elective course for the undergraduate students of our university majored in naval architecture and ocean engineering. This course requires students to have some knowledge of the submersible， and is closely related to students' innovation ability improvement. So how to improve the teaching ability of university teachers and the teaching quality of the course is a subject to be studied. This paper， firstly， introduces features of this course， and then discusses how can university teachers have solid teaching and research ability， good expression ability， rapid reaction ability， classroom teaching， organization and management ability， combined ability of multimedia and blackboard， the ability of actively exploring new teaching ways， and the comprehensive ability to absorb everything. This paper also puts forward some suggestions for each teaching ability mentioned.

Keywords： underwater target detection and recognition technology； teaching ability； teaching and scientific research； new teaching modes

一、《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程特點(diǎn)介紹

海洋占據(jù)了地球71%的表面積，蘊(yùn)含著豐富的礦產(chǎn)、生物、化學(xué)和動(dòng)力能源，是一個(gè)遠(yuǎn)未被開發(fā)的資源寶庫(kù)。21世紀(jì)以來，隨著人口的激增和資源的不斷消耗，對(duì)海洋的開發(fā)成為人類生存和發(fā)展的新空間。水下無人自主航行器（Autonomousunderwatervehicle，AUV）作為先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)在海洋領(lǐng)域應(yīng)用的體現(xiàn)，已逐步成為人類探索和感知海洋環(huán)境的必要手段。AUV所攜帶的環(huán)境感知和探測(cè)裝備，就相當(dāng)于人類的“眼睛、鼻子、耳朵”，AUV利用這些設(shè)備去感知水下目標(biāo)與環(huán)境，從而可以高效順利地完成使命任務(wù)?？梢?，水下目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別技術(shù)是AUV實(shí)現(xiàn)自主航行和完成各類作業(yè)使命的重要保障?！端履繕?biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程主要講解水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)的基本原理、技術(shù)手段和發(fā)展現(xiàn)狀，使學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)，基本內(nèi)容和國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和完成相關(guān)方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力。本課程共24學(xué)時(shí)，本課程主要要求概述如下：

1. 要求學(xué)生了解認(rèn)識(shí)目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)載人與無人潛水器的發(fā)展現(xiàn)狀，以及水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。

2. 使學(xué)生掌握聲學(xué)、微光和激光成像技術(shù)的探測(cè)原理和設(shè)備使用方法。

3. 通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解并掌握水下圖像的處理方法，通過對(duì)水下圖像進(jìn)行分析和理解為進(jìn)一步水下目標(biāo)的識(shí)別奠定基礎(chǔ)，使學(xué)生們掌握初步水下目標(biāo)探測(cè)的方法。為海底管線巡檢奠定理論基礎(chǔ)。

4. 使學(xué)生們掌握水下目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤方法，理解利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)分類識(shí)別技術(shù)。了解三維海底地形探測(cè)、跟蹤及匹配方法。

5. 通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，拓展學(xué)生的知識(shí)面，滿足培養(yǎng)21世紀(jì)海洋開發(fā)領(lǐng)域復(fù)合型人才的需要。

本課程面向基于水下環(huán)境感知的潛水器探測(cè)與識(shí)別應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性和專業(yè)性，也與未來就業(yè)方向密切相關(guān)。前期與本課程相關(guān)的課程主要包括：《潛艇潛水器原理》、《潛水器設(shè)計(jì)原理》、《潛水器優(yōu)化設(shè)計(jì)》等。結(jié)合本課程的特點(diǎn)，本課程以課堂講授為主，輔以適當(dāng)?shù)亩嗝襟w教學(xué)手段，每章之后附有練習(xí)題；通過具體海上實(shí)際試驗(yàn)樣例進(jìn)行講解增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，同時(shí)也可增加授課的生動(dòng)性；考核方式通過讓學(xué)生們完成大作業(yè)考察對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。在參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)方法與教學(xué)理念的基礎(chǔ)上，本文作者分別針對(duì)高校教師應(yīng)具有的扎實(shí)的教學(xué)與科研結(jié)合能力、良好的語(yǔ)言表達(dá)及應(yīng)變能力、課堂教學(xué)與組織管理能力、多媒體與板書相結(jié)合的能力、積極探索新型教學(xué)方式的能力以及兼容并包的綜合能力等多種教學(xué)能力進(jìn)行了探討，以達(dá)到提升高校教師教學(xué)能力水平、提高課堂教學(xué)效果及教學(xué)質(zhì)量的目的。

二、高校教師必須具備一定的專業(yè)技能，教學(xué)能力培養(yǎng)需要通過以下幾種能力表現(xiàn)出來

（一）扎實(shí)的教學(xué)與科研結(jié)合能力

“有教無研則淺，有研無教則空”詮釋了教學(xué)與教學(xué)研究的關(guān)系。對(duì)教學(xué)科研類型高校教師來講，教學(xué)與科研是一個(gè)有機(jī)整體?，F(xiàn)今知識(shí)的更新已經(jīng)日新月異，因此高校教師需要不斷創(chuàng)造、創(chuàng)新，尤其是在教育教學(xué)過程中時(shí)刻保有創(chuàng)新精神和意識(shí)。針對(duì)《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程，授課教師需要具有潛水器、數(shù)字圖像處理、信號(hào)原理等方面豐富的理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)，并能夠在此基礎(chǔ)上深入鉆研相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)方法，將科研與教學(xué)方法融匯貫通。教師的科研素養(yǎng)和能力是地方高校教師專業(yè)發(fā)展的核心內(nèi)容之一，也是評(píng)價(jià)地方高校辦學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)。當(dāng)下，地方高校教師存在著科研意識(shí)缺乏、科研動(dòng)力不足、科研機(jī)會(huì)缺失、科研氛圍不濃、科研條件薄弱等現(xiàn)象。學(xué)校應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念，培養(yǎng)教師科研意識(shí)；增加經(jīng)費(fèi)投入，改善科研條件；加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，營(yíng)造科研氛圍；完善管理機(jī)制，增強(qiáng)教師科研動(dòng)力[1]。

（二）良好的語(yǔ)言表達(dá)及應(yīng)變能力

語(yǔ)言是教師向?qū)W生傳達(dá)信息、溝通交流、與學(xué)生交流的重要載體和必要手段。語(yǔ)言的表達(dá)方式包括口語(yǔ)及書面語(yǔ)、體態(tài)語(yǔ)言及動(dòng)作等。語(yǔ)言作為教師課堂上傳播知識(shí)的重要手段，增加高校教師語(yǔ)言的藝術(shù)性和趣味性，既可以活躍課堂氛圍，又可以提高學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解力[2]。由此可見，提高授課過程中教師的語(yǔ)言表達(dá)能力是必要的。教師授課語(yǔ)言需要研制有物，擲地有聲，啟迪學(xué)生們?nèi)ニ伎己吞剿鳌＞哂幸巳雱?、有聲有色、有板有眼的語(yǔ)言魅力是吸引學(xué)生認(rèn)真聽講的關(guān)鍵要素，也是成為一名優(yōu)秀教師的基本要素。新世紀(jì)的大學(xué)生具有學(xué)識(shí)廣、思維活躍、知識(shí)多元化廣泛的特點(diǎn)，因此高校教師常會(huì)遇到突發(fā)問題與狀況，即使經(jīng)過高校教師崗前培訓(xùn)教育，但如何調(diào)控課堂以使教學(xué)順利、高效的完成，需要教師進(jìn)行一定時(shí)間的積累，使其具有較高的臨場(chǎng)應(yīng)變能力。課堂掌控能力強(qiáng)，既是好的應(yīng)變能力的體現(xiàn)，又是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累的結(jié)果。因此，高校教師應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，鞏固自己的專業(yè)特長(zhǎng)外，及時(shí)了解社會(huì)熱點(diǎn)及動(dòng)態(tài)，不斷增加并更新自身知識(shí)儲(chǔ)備。此外，還應(yīng)多通過與學(xué)生交流談心，提高課堂應(yīng)變及對(duì)緊急問題的處理能力。

（三）課堂教學(xué)與組織管理能力

課堂教學(xué)與組織管理能力是高校教師立足教育之本。課堂教學(xué)能力是教學(xué)工作順利進(jìn)行的重要保證。由于本課程屬于工科類型，工科領(lǐng)域所涉及到知識(shí)迅猛更新，技術(shù)換代發(fā)展速度快，因此既要抓住教材的重點(diǎn)、難點(diǎn)，又不能拘泥于教材，不斷更新授課內(nèi)容，力爭(zhēng)使課程信息與時(shí)代發(fā)展同步。此外，還應(yīng)及時(shí)了解和掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)，因材施教，高效優(yōu)化整合多種教學(xué)方式來完成教學(xué)。同時(shí)在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，圍繞傳道、授業(yè)、解惑、啟迪智慧的教書育人目標(biāo)融合創(chuàng)新教學(xué)理念和方法。教學(xué)組織管理能力要包括：課上教與學(xué)、課外實(shí)踐（試驗(yàn)）、班務(wù)工作等。課上教師既要組織學(xué)生認(rèn)真接受和理解知識(shí)，又要具有及時(shí)處理課堂偶發(fā)事件的能力。課外實(shí)踐（試驗(yàn)）過程中，主要針對(duì)本課程所要求的大作業(yè)，組織答疑；課外實(shí)踐（試驗(yàn)）在發(fā)揮教師的組織、引領(lǐng)與帶動(dòng)作用下，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引領(lǐng)學(xué)生去自主試驗(yàn)、大膽創(chuàng)新。班務(wù)工作，教師需要發(fā)揮課代表的帶頭作用，組織匯報(bào)學(xué)生情況，使學(xué)生們互幫互助，共同提高和進(jìn)步。

（四）多媒體與板書相結(jié)合的能力

現(xiàn)代教學(xué)離不開先進(jìn)的信息技術(shù)手段，合理地利用多媒體技術(shù)既可為學(xué)生的發(fā)展和學(xué)習(xí)創(chuàng)建全面、及時(shí)、多元化的教學(xué)環(huán)境，又可以為學(xué)生們提供先進(jìn)而便利的學(xué)習(xí)工具。高校教師應(yīng)提高將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)授課方式結(jié)合能力，整合到專業(yè)課程當(dāng)中，為改革傳統(tǒng)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。以《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》為例，本課程的內(nèi)容范圍涉及交叉學(xué)科，現(xiàn)有相關(guān)的教材難以全面包含所有授課內(nèi)容，因此本文作者融合多套教材內(nèi)容，制定了本課程的教學(xué)方案與多媒體課件，并根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況不斷優(yōu)化更新多媒體課件內(nèi)容。但是，完成的授課內(nèi)容僅緊靠多媒體教學(xué)是無法完成了，因此多媒體教學(xué)需要與板書相結(jié)合[3]。本課程中也采用多媒體結(jié)合板書的方式進(jìn)行課堂教學(xué)工作。《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程屬于交叉學(xué)科，與水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別的相關(guān)的知識(shí)體系較為龐雜，因此課堂上常需要將復(fù)雜問題先進(jìn)行細(xì)化分解，圍繞該問題列出幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并用板書形式逐一列出，學(xué)生再根據(jù)這幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合多媒體內(nèi)容，以便學(xué)生及時(shí)對(duì)所列問題形成系統(tǒng)化的理解和記憶。多媒體課件應(yīng)該做到主次分明、層次清晰，多幅PPT頁(yè)面之間應(yīng)該具有良好的銜接，同時(shí)前后文需要保持良好的邏輯性；利用PPT課件進(jìn)行講解應(yīng)注意語(yǔ)速問題，注意抑揚(yáng)頓挫，把好節(jié)奏感，還應(yīng)做到重點(diǎn)突出，留給學(xué)生充足的思索問題時(shí)間，并保持課堂良好的互動(dòng)性。多媒體教學(xué)PPT課件的優(yōu)勢(shì)是圖像和視頻，但在授課過程中需要配合一定的解釋說明，以便與學(xué)生們充分理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。以本課程為例，水下目標(biāo)的檢測(cè)與識(shí)別算法較為復(fù)雜和抽象，如何將復(fù)雜的目標(biāo)或者環(huán)境特征簡(jiǎn)化為抽象的模型，結(jié)合具體算法進(jìn)行相關(guān)分析及計(jì)算，對(duì)該抽象過程在多媒體中進(jìn)行模擬可以使問題更加生動(dòng)和有趣，但其中的算法原理與公式推演過程則需要板書來配合完成內(nèi)容的講解，使學(xué)生們能夠?qū)λ芯繂栴}有更加深入的理解和掌握。

（五）積極探索新型教學(xué)方式的能力

“活到老，學(xué)到老”，指的是社會(huì)成員為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)個(gè)體發(fā)展的需要進(jìn)行終身學(xué)習(xí)。該理念根植于特殊社會(huì)、生活和教育背景下，具有終身性、全民性、廣泛性特點(diǎn)，是一個(gè)持續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程。因此，高校教師必須具備終生學(xué)習(xí)的能力?，F(xiàn)今的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式以及高等教育質(zhì)量的提升直接關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。2012年世界多個(gè)國(guó)家紛紛加入“慕課”大潮，短時(shí)間內(nèi)“慕課”獲得巨大發(fā)展，正逐步吸引著各行各業(yè)的目標(biāo)[4，5]。“慕課”作為一種新型教育方式，正在擴(kuò)大高等教育規(guī)模、提高高等教育質(zhì)量、培養(yǎng)及創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念、實(shí)現(xiàn)教育的多樣化和個(gè)性化等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。“慕課”的引入有助于貫徹終身教育理念，提高公民素質(zhì)。高校教師在探索新型教學(xué)方式過程中，應(yīng)注意到“慕課”帶來的在線學(xué)習(xí)模式及其相應(yīng)的多樣化等優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)推進(jìn)高等教育在線模式轉(zhuǎn)化升級(jí)服務(wù)?！澳秸n”等新型教學(xué)方式的發(fā)展可為我國(guó)教育工作者利用豐富的教育資源開發(fā)優(yōu)秀的課程提供十分積極和有意義的參考。

（六）兼容并包的綜合能力

除了以上各項(xiàng)能力外，高校教師還應(yīng)具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、反思能力、教育教學(xué)評(píng)價(jià)能力。人際關(guān)系的發(fā)展離不開交往與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提出就要求教師要與學(xué)生構(gòu)建和諧、平等、合作的師生關(guān)系；教師與所在團(tuán)隊(duì)建立良好的協(xié)作關(guān)系。要實(shí)現(xiàn)這種師生關(guān)系必須依靠教師與學(xué)生溝通、合作交往；教師與所在研究所不可缺少溝通和交流；《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程涉及多個(gè)學(xué)科，學(xué)科課程間存在滲透整合的關(guān)系，因此應(yīng)加強(qiáng)教師之間的合作與交流，提高依靠團(tuán)隊(duì)協(xié)作去完成綜合課程和綜合實(shí)踐課程、科學(xué)課題研究的技能。教師成長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)反思是源于美國(guó)心理學(xué)家波斯納的理論，波斯納主張未經(jīng)反思的經(jīng)驗(yàn)屬于狹溢經(jīng)驗(yàn)，并將其視為膚淺的知識(shí)。因此，教師只有通過不斷反思去發(fā)現(xiàn)、分析、總結(jié)和解決問題，才能使教學(xué)更加有效。高校教師不僅要理解新評(píng)價(jià)理念，而且還要感悟這種評(píng)價(jià)的導(dǎo)向作用。教育評(píng)價(jià)目的功能、目標(biāo)體系和評(píng)價(jià)的方式方法，是課程培養(yǎng)的目標(biāo)和功能、改革實(shí)施的效果能否取得成功的關(guān)鍵要素。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由《水下目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別技術(shù)》課程特點(diǎn)可見，本課程在船舶與海洋工程專業(yè)課程體系中具有重要作用，本課程融合了潛水器相關(guān)課程知識(shí)，通過利用交叉的學(xué)科知識(shí)可以為海底管道檢測(cè)，三維海底地形探測(cè)跟蹤等實(shí)際工程問題提供解決與指導(dǎo)方案。本文還針對(duì)高校教師扎實(shí)的教學(xué)與科研結(jié)合能力、良好的語(yǔ)言表達(dá)及應(yīng)變能力、課堂教學(xué)與組織管理能力、多媒體與板書相結(jié)合的能力、積極探索新型教學(xué)方式的能力、兼容并包的綜合能力等多種教學(xué)能力進(jìn)行了探討。通過本文教學(xué)能力的探討，不僅可以為高校教師教學(xué)能力的提升，課程評(píng)價(jià)與教學(xué)改革提供有益的參考，而且能夠?yàn)橐院筇嵘撜n程的授課效果與高校教師教學(xué)能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

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