《【教學設計論文】虛擬仿真實驗室輪機自動化課程教學設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《【教學設計論文】虛擬仿真實驗室輪機自動化課程教學設計（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、【教學設計論文】虛擬仿真實驗室輪機自動化課程教學設計摘要隨著科學技術的進步，對于輪機工程課程的教學模式進行深度挖掘已經成為航海類院校教育體系較為重視的問題?；谔摂M仿真實驗室進行輪機自動化課程教學成為目前本專業(yè)課程的一種新實踐。通過對輪機自動化課程應用虛擬仿真實驗室開展教學的可行性進行分析，探討了課程設計的關鍵問題，進而提出了具體的設計策略。以期提升輪機自動化教學的效率，促進學生的深度學習與發(fā)展。關鍵詞虛擬仿真實驗室；輪機自動化；課程設計一、引言輪機自動化是隨著船舶現代化發(fā)展而產生的課程，是輪機工程專業(yè)的核心課程，該課程有兩個顯著的特點：一是內容廣泛，機艙內有各種機電設備，多數機電設備需要一個

2、或多個控制系統才能正常運行，課程涉及各種類型的自動控制系統。二是理論性極強，輪機自動控制技術的基本是自動控制理論，無論是經典控制理論，還是現代控制理論，都需要復雜的數學工具、邏輯代數、數字電路等基礎知識。而虛擬仿真實驗室教學的開展，可以提供良好的專業(yè)實驗條件和實驗設施并且對教學平臺的利用率高，成為輪機自動化教學新方向。因此，本課程的設計將虛擬技術與輪機自動化實驗實踐教學相結合，利用現有的船舶機艙虛擬仿真實驗構建輪機自動化課程的虛擬仿真實驗室，授課內容緊貼前沿技術，在教學方式上推動學生進行虛擬實驗的獨立操作，可大大提高輪機自動化授課的效果，大幅增強課堂中學生的直觀體驗。二、輪機自動化課程現狀分析

3、（一）教學資源現狀“輪機自動化”課程是獲得船員適任證的必修科目，在現有的教學體系下，輪機模擬器實訓室是教學的關鍵，主要在于課堂理論知識的實踐運用，其教學資源體系主要有校內講義、課件，校外網課，相關技術實踐、輪機模擬器等，雖然在傳統的教學資源投入力度都很大，可是在船舶機艙虛擬仿真這一塊沒有深度涉及。而且這門課程的綜合性很強，目前的教學資源并不滿足實際需求。還受船舶自動化水平飛速發(fā)展的影響，其教學資源面臨著世代交替快，缺乏實例等問題，同時實踐階段授課時間比例小，學生數量多，實驗教育跟不上船舶設備發(fā)展的新趨勢，應對能力也偏弱。因此，如何圍繞船舶動力裝置知識點設計輪機自動化教學內容，使之適應海事專業(yè)的

4、課程體系并培養(yǎng)學生在實踐中分析問題，解決問題的能力，是教學質量不斷提高所要解決的重要問題。（二）教學模式現狀在理論教學方面，現有的輪機自動化課程分為理論講授和實踐教學兩個方面，單獨設置輪機自動化教學課程體系設置的缺點是破壞了海事工程系統的整體概念，各課程之間缺乏相互聯系性，不利于學生對綜合課程的理解，再加上缺乏綜合性教學手段，專業(yè)課程知識聯系不上，學生學習效率明顯偏低。在實踐教學方面，輪機模擬器仍是航海類專業(yè)訓練的重要設備。一般的實踐教學模式就是圍繞著大型輪機模擬器系統進行，該系統可對船舶柴油機及其遙控系統進行仿真和演示，監(jiān)控主機情況，并對船舶電站進行集中監(jiān)測和報警。對燃油，壓縮空氣和壓載水系

5、統等相應的功能進行仿真。學生通過輪機模擬器的操作，掌握輪機自動化理論的具體應用，對于學生實踐能力的培養(yǎng)是理論課程無法替代的。但實驗時間有限，實驗與講義完全分離，所以輪機模擬器的效果不佳，同時涉及設備的安全問題，實驗室開放性不足，學生對實驗設計的自由度不夠。因此，加強利用實驗室教學資源，開發(fā)模擬仿真實驗室這類更加高效且安全的教學方式，是教學效果優(yōu)化的關鍵。（三）虛擬仿真教學平臺現狀隨著輪機自動化課程教學的發(fā)展，我國的航海院校對虛擬仿真的教學平臺建設越發(fā)重視，其中大連海事大學發(fā)揮了龍頭效應，在2012年先研發(fā)建立了DMS系列虛擬機艙資源管理系統，并成為國家精品課。隨后將此系統推廣到其他海事高校并達

6、到了實操階段。如天津海運職業(yè)學院和浙江海洋大學分別向大連海事大學采購了虛擬現實型輪機模擬器。這種輪機操作虛擬仿真實驗教學系統由半實物輪機模擬器，二維軟件，三維軟件與管理軟件四個部分組成，以滿足學生日常教學訓練的需要，因此，基于此現狀下，構建虛擬仿真實驗室并入輪機自動化課程教學成為可能，為課程設計提供了重要的建設基礎。三、虛擬仿真實驗室適用于輪機自動化課程的可行性分析1.本次教學課程設計的重點在于虛擬仿真實驗室的構建，即在網絡模塊化的基礎上進行拓展，網絡模塊的升級和功能擴展均為原設備上的擴展，各模塊可單獨訓練或在線訓練。虛擬仿真實驗室的虛擬實驗不僅可以再現模擬器實驗的所有功能，還可以用于網絡模擬

7、實驗訓練和遠程輪機模擬實驗教育，因此在本教學設計中，將虛擬仿真實驗室導入教學是完全可能的。2.傳統的輪機自動化課堂學習過程分為兩個階段：信息傳遞和吸收。前者是通過師生之間的互動來實現的；后者是課后由學生自行完成。由于指導和幫助不足，學生在吸收內化階段往往會出現問題。而虛擬仿真實驗室的輪機自動化課堂重建了學習過程。信息傳輸是基于諸如教師在授課前提供的相關教學資源，然后由學生自主在虛擬仿真實驗室內進行自我探索與完善的。而吸收內化是通過授課中的互動以及相關實驗體驗之后所得，因此，在這個過程中，教師也能夠事先理解學生的學習現狀以及存在的問題，進而在實驗后的授課中進行有效的指導，同時仿真實驗進行時學生之

8、間的相互交流也有助于促進知識的吸收內化。3.關于我校輪機自動化教學引進虛擬仿真實驗室也是具有可行性的，學校是海洋運輸工程虛擬仿真實驗教學中心建設的實際參與者，曾參與過相關實驗室的場地落實，功能布局和軟硬件系統分采購與安裝等工作，因此對于本課程的設計具有一定的基礎。另外，學校實驗室建設資金充裕，購買相關裝置和設備不存在經濟上面的困境，因此對于課程設計有較大助力。最后，經過相關調研，輪機自動化相關專業(yè)的學生對于虛擬仿真實驗室的建設持有很高的熱情，完全有利于其后教學工作的順路開展。綜上所述，基于虛擬仿真實驗室的輪機自動化課程教學無論是從師資上，教學設施上，還是教學資源、資金支持等方面都具備一定的可行

9、性，且相關專業(yè)學生也對此持有極大的熱情，為該課程設計提供了可靠的保證。四、基于虛擬仿真實驗室的輪機自動化課程的教學設計本課程設計在講授內容上的框架和結構不僅符合學生綜合技能的培育規(guī)范，而且更加貼近實際的工作任務或工作場景，通過順序教學內容和科學設計學習任務，將船舶輪機自動設備工作機理理論和自動控制系統實訓的有機結合，使學生具有機艙自動控制系統工作流程分析能力和較強的邏輯思維，故障判斷能力，進而培養(yǎng)自動化船舶管理人員一定的分析和解決問題的能力。（一）多種教學方法的結合利用運用案例分析法教學。基于虛擬仿真實驗室的進行案例分析法教學，即對學生仿真實驗中出現的故障現象進行深入分析，然后引出相關理論知識

10、的教學，進而進行分組討論與分析，得到一定結論后，讓學生再次進行仿真實驗，驗證所思所想，然后在此基礎上進行深度知識拓展，引發(fā)學生自我探索的欲望，自行探索與尋求答案。展開角色模擬教學。建立了一個真實的工作環(huán)境，開拓了學生的思路，提高了學生的實踐技巧，實現了輪機自動化教育的直觀性和交互性，推進了自我控制理論與實踐的結合。例如，“宏管輪”應該基于與主機啟動相關的條件來判斷主機啟動邏輯條件的滿足，能夠基于預先設定的故障來解析的判斷，并進行與之相應的故障排除。通過情景任務與生產現場環(huán)境的有機結合，大力鍛煉和培養(yǎng)學生發(fā)現問題，分析問題，解決問題的綜合能力。（二）現代教學手段的充分運用充分利用多媒體教學手段。

11、自主開發(fā)和應用的多媒體教材將以往抽象枯燥的說教轉變?yōu)樯鷦拥膭討B(tài)演示和講課，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，為接下來的虛擬仿真實驗奠定堅實的基礎。深度進行仿真實驗。關于輪機自動化設備的仿真操作，使用和維護等，利用虛擬仿真實驗室反復進行訓練，直到熟練為止即在教學過程中，實現“教，學，做”一體化的工學結合教學模式，加深對學生所學理論知識的理解，提高實踐能力。最后，把相關教學課程放到網絡課堂，以便學生課后進行復習和鞏固，也能及時的反饋學生的知識技能掌握情況。具有教學實踐路線圖（如圖3所示）。（三）構建多元評價體系一個優(yōu)秀的課堂教學設計，除了充分利用好教學資源，即虛擬仿真實驗室之外，還要注重學生的多元化考核

12、評價體系，這是對于教師教學，以及學生知識掌握度反饋的一個有效手段。因此，建立完善的學生考核評價體系是綜合評價本課程教學效果和教學質量的重要準繩之一。這門課的成績是由專業(yè)知識和專業(yè)能力兩個部分構成的。其中，專業(yè)能力的實際操作評價采用卡片提取方式，根據提取的卡片具體內容進行虛擬仿真實驗室的隨機測試。評估主要從以下幾個方面進行綜合評估：職業(yè)責任感和認真工作的作風能力，獨立達成任務的能力，討論與回答問題的能力，仿真實驗中具體項目的協作能力，虛擬仿真實驗的實際操作能力。這注重實踐能力的評價體系更加有利于課堂教學的深入開展，有利于學生的動手學習能力的提升。相互之間的關聯如圖4所示。五、結語采用虛擬仿真實驗

13、室來進行輪機自動化教學的相關改革探索，首先改變了原本傳統教學方式枯燥的授課方式，增強了學生對于輪機自動化的學習興趣，提高了學生的學習效率。其次采用虛擬仿真實驗室能使輪機自動化課程更加貼近于實際操作，避免了教學發(fā)生閉門造車的情況，使得學生進入工作時可以更快適應。最后通過虛擬仿真實驗室輪機自動化課程教學的具體設計，可以有效地掌握學生對所學知識的掌握情況，對學生的最后成績打分更加客觀和多元。這種基于虛擬仿真實驗室的教學設計有利于加強學生的興趣，以及加深理論知識的吸收和動手能力，進而促進課堂的高效展開。參考文獻1甘輝兵,張均東,曾鴻,等.基于翻轉課堂的輪機自動化混合式教學模式設計J.航海教育研究,20

14、17,34(4):61-64.2汪恬,湯旭晶,李鶴鳴,等.船舶機艙綜合自動化實訓平臺開發(fā)和教學實踐J.航海教育研究,2017,34(3):76-79.3孫超.基于工作過程的輪機自動化學習情境設計J.教育教學論壇,2014(22):209-210.4邢曉東,張恒旭,房田郁.電力系統并列虛擬可視化實驗平臺設計J.電氣電子教學學報,2018,40(6):139-143.5孫美娜.船舶壓縮空氣系統的裝配與虛擬操作仿真D.廈門:集美大學,2015.6王帥軍,董良雄,朱發(fā)新,等.輪機自動化課程教學模式改革探討J.船舶物資與市場,2019(9):76-78.7姜波,陳泰山.輪機自動化課程教學改革探索J.人才資源開發(fā),2017(4):202-203.8王金娥.加強“輪機自動化”課程自我診斷,促進教學質量的提升J.教育界,2017(30):79-80.9郭巍.輪機自動化課程教學改革探析J.內燃機與配件,2016(8):154-155.10李凱.輪機工程專業(yè)電氣及自動化類課程教學存在的問題及對策J.科教文匯,2015(33):60-61.