舰船光电装备工程实践教学平台的体系构建

朱兴动，黄 葵，王 正

（1.海军航空工程学院 训练部，山东 烟台 264001；2.海军航空工程学院 青岛校区，山东 青岛 266041）

实践是工程的灵魂与根本，也是工程教育的本质要求［1］。教育部“卓越工程师教育培养计划”就是要求学校按照通用标准和行业标准制订人才培养方案，通过行业企业深度参与强化培养学生的工程能力和创新能力，为各行业培养“三个面向”的高质量创新型工程技术人才［2］。实践教学和技能训练是实施“卓越计划”的重要教学环节，是解决学生实践能力偏弱，创新能力不强的有效途径［3］。我院舰船光电装备工程专业主要培养舰船光学指示、信号与照明系统装备操作、维修与管理人才，具有光学、电气与网络通信领域复合及工程指向性鲜明等特点。为突出学生的实践能力培养，我们针对当前工程实践教学建设中存在的问题，深入剖析行业标准对人才培养在知识、技能和素质3个方面的目标要求，按照学生实践能力的规范性、技术性和意义性内涵要求，构建了分层次、多模块、递进式工程实践教学体系。

1 工程实践教学建设存在的问题

学生的实践能力培养必须来源于亲自操作、亲身体验，才能形成自身能力和工程素养［4］，因此，很多高校都十分重视实践教学条件和工程实践平台建设，投入大量经费购置和研发仪器设备和实习设施，但许多投入收效并不十分理想，主要表现在以下几个方面［5－8］。

（1）实践教学内容指向性不强，相互衔接不紧密。针对培养目标，很多高校都从顶层设置了诸如课内实验、独立实验课程、金工实习、生产实习、社会实践等实践类课程，但在具体课程层面，大多强调课程的学科特点，设置的实验实习项目容易发散，很少能做到围绕培养目标一以贯之地制订实践课程标准，课程之间螺旋式、进阶式衔接不够。

（2）实践教学条件服务意识不明确，配置不够优化。随着教育投入的加大，高校的实践教学条件建设发展快速，仪器设备的价值越来越高、技术越来越先进、更新速度越来越快。针对装备工程类专业，也引入了大量的装备、开发了大量的模拟器和虚拟仿真系统。但针对学生不同阶段实践能力培养需求分析不准，许多设备的教学功能开发不够，组合不够优化，“大精贵”仪器设备的作用发挥有限，教学效益不高，甚至浪费严重。

（3）教师的工程经历欠缺，实践教学组织不够规范。工程实践能力培养对教师本身的实践能力要求较高，然而目前高校的教师普遍是从求学到任教都限于校内，缺乏工程阅历和工程经验。很多教师对行业领域不熟悉，致使实践课程的操作规范、工艺标准、工程管理模式等与行业要求及岗位标准严重脱节，实践教学效果难以保证，更谈不上对学生工程素质的培养。

2 面向应用创新实践教学体系化建设理念

学生的实践能力具有规范性、技术性和意义性3个层面的内涵［9］，规范性要求体现在基于外在行为规范的实践教学，内化为自身严谨的工作作风；技术性，则是应用科学技术于实践活动的能力；意义性在于寻求人机融合的行为能力。

（1）以行业标准为核心设计实践教学内容。培养高质量创新型工程技术人才，就是既要满足高等教育的通用标准，又要满足行业标准要求［10］，其核心是按照行业（企业）的岗位能力需求构建人才培养方案（学校标准）。岗位能力分析是设计教学过程的起点，通过分析岗位需求和教学目标，将教学需要转换并分解为详细的知识、能力和素质要求，形成教学需求剖面图（课程大纲），并详细准确地提出具体要求［11］。如：光电装备专业岗位需求由资格能力、软能力及相应的评价标准组成，资格能力包括光学基础、机械原理、电工与电子技术、电机与电气控制、通信与总线技术、光电装备、维修理论基础、人为因素与维修作业安全、管理法规与技术资料等应用能力；软能力包括逻辑思维能力、分析问题能力、责任心和协作精神；评价则通过两种能力的行业标准符合性考核来实现。

（2）以能力形成规律为原则分解课程模块。装备工程人才培养应以“原理－使用－维修－管理”为主线，构建“工程认知－工艺实训－综合创新”3层次、多模块、递进式工程实践的课程体系［12］。舰船装备操作与维修人才培养按照能力形成的难易程度，可划分为装备原理与构造学习、装备操作使用能力、装备维修能力和装备管理能力4个方面。装备维修能力是其中的关键，可以进一步划分为维修基本技能、专业维修技能和综合维修能力3个阶段。操作使用、维修基本技能和专业技能具有严格的规范性，应遵循行业标准设计。综合能力则是在装备原理与构造认知基础上，综合运用专业基础知识，分析、判断工作情况，正确实施应急处置与排除故障的能力。

（3）以教学效益最大化为目标构建实践教学条件体系。明确的培养目标需要内容完善、科学完整的实践教学条件体系支撑。对于舰船这类大型装备来讲，为学生提供全员实训的实践条件无论是在经费、场地等方面均难以满足，应根据各阶段各类型能力培养需求，按照装备认知、学习技能、实践技能和验证技能4个层面［13］，有针对性地设计采用相应的教学装备，以追求经济成本和时间成本最小化，实现教学效益的最大化。

（4）以职业资格认证为途径评价实践教学效果。工程技术人才的培养质量可以结合行业职业资格认证或职业技能鉴定进行检验。把工程训练教学与职业资格认证有机结合，既能有效调动学生参与实践的积极性，又能促进院校紧密跟踪科技、行业发展，及时调整人才培养方案，加强实践教学条件建设，敏锐地适应行业需求变动［3］。学校可以依托企业（单位）在提高实践教学的质量效果的同时，开展职业资格认证。另一方面，学校更应在实践教学条件建设时，充分考虑认证需求，力争建成职业资格认证单位。行业主管部门（机关）在这方面应给予大力指导与支持，形成行业、企业、院校三位一体共育人才的局面。

3 一体化构建工程实践教学平台

（1）设计依据。实践教学体系化设计紧紧围绕装备操作使用与舰（船）员级（基层级）维修能力这一岗位核心，以现役某型舰光电系统装备操作使用规程、基层级维修工程范围、装备维修手册为依据，设计实践教学内容与条件。充分发挥舰船装备行业较好的标准化建设优势，为培养高质量创新型工程技术人才提供服务。

（2）工程实践教学内容设计。按照舰船光电装备工程认知、装备操作使用、维修基础知识、维修基本技能、装备维修技能、维修业务管理等6个层面构建实践教学内容体系，见表1。维修基本技能是实践能力培养的重要基础环节，在传统的工程实践教学中，通常在金工实习、电子设计与制作等课程中实现，存在着实习科目行业要求覆盖不准、标准要求不高、规范程度不够等问题。在设计维修基本技能模块内容时，我们按照行业标准，归纳装备维修中基础性、通用性的工作内容，总结设计了更贴近行业标准要求的技能训练项目。装备维修管理则提供行业企业标准的维修业务管理实践训练内容。在维修基本技能、装备维修技能实践教学中贯穿维修管理要求，如按标准工卡施工、加入工作检验与报告环节等，更有利于全维度培养学生的实践能力，促进学生工程素养的养成。

表1 舰船光电装备工程实践教学内容

（3）工程实践教学条件配套。训练效益最大化的原则需要通过配套适宜的训练方法和训练手段来实现。装备工程认知、维修基础知识主要是知识学习，采用课堂教学或计算机辅助教学的方式最为适宜，配套手段是带有计算机训练管理（CMI）功能的，可自定学习步骤的计算机辅助训练（CBT）系统。装备操作使用、维修基本技能、装备维修技能、装备维修管理培训主要让学生学习技能、实践技能和验证技能，采用实习为主、教师指导为辅的方式最佳，配套手段应尽可能逼近装备的实际使用与维修环境。其中，维修基本技能培训应在采用实际装设备、部附件搭建的开放式台架上，使用装备维修中实际使用的工具与耗材进行实习，使学生熟练掌握行业标准技能；装备操作与维修技能则可采用维修模拟器、维修训练装置和实际装备，配合以操作规程、维修工作卡片、交互式电子技术手册（IETM），开展程序化训练。各模块应配套的教学条件见表2，这种配套方法相对于传统训练可显著减少训练时间，使学生达到较高的知识和技能水平。

表2 舰船光电装备工程实践教学配套条件

（4）工程实践教学平台构建。舰船光电装备工程实践教学平台由CBT系统、虚拟仿真训练器、训练模拟器、维修技能（含基本技能）实习设备、维修管理信息系统、教学管理系统等6个部分组成，见图1。

图1 舰船光电装备工程实践教学平台的体系结构

舰船光电装备模拟器采用高逼真度物理仿真、高集成度模拟场景仿真与交互式3D虚拟仿真相结合的方式，构建了集装备操作使用与维修训练于一体的训练系统。模拟控制（操作）台采用半物理仿真方式，其外观与布局、操作（如按钮、旋钮、开关、控制阀等）、显示界面（如仪表、指示器、信号灯、显示屏、蜂鸣器等），与舰船上的装备完全一致。舰船模型缩比制作，甲板与舰岛上布置LED芯粒，模拟舰船光学指示、信号与照明系统的灯具显示状态。视景子系统用于虚拟显示舰船整体环境及装备工作情况。模拟器各子系统之间采用与舰船一致的现场总线连接，确保通信信号的一致性。模拟器能够满足装备操作使用与舰员级维修训练的需要，特别是反复开展不易复现的故障维修与危险性程度高的维修项目训练。

虚拟控制（操纵）台实质上是一套虚拟仿真训练器，运行与模拟控制（操作）台中同样的仿真软件，输入输出交互界面采用纯虚拟窗口显示的方式，控制逻辑完全一致。虚拟控制（操纵）台也可作为分布式客户端单元节点，加入到网络中，并能够任意设置为某一子系统（设备）的操作控制台，实现多人多站位或多人同站位的训练功能。虚拟控制（操纵）台中还安装有虚拟维修训练模块和IETM模块，实现检查、调整、故障排查与拆装训练。同时，还可以作为学员工作站，使用CBT软件进行自主式理论学习与考核。

教师控制台用于教学管理，实现对模拟器进行监控、训练参数设定、故障设置，还可以监视、记录学生的实习情况，对模拟训练及考核过程进行记录回放。教师控制台中还安装有CMI系统，实现对CBT系统的使用管理，以及学生训练档案的全程管理。

维修技能训练装置由几十台维修基本技能实习台（架）、由舰船光电装备搭建的维修训练装置构成。学生使用行业标准工具与耗材，配合维修工卡、IETM进行实践。

维修管理信息系统采用与行业单位一致的管理软件，开展维修计划与维修项目管理、维修记录与报告、器材供应、维修质量控制等维修管理实践，使维修训练内容涵盖维修计划、维修项目下达、维修工作实施、维修记录与报告、维修质量控制等全部环节，更贴近行业维修工作实际。

（5）工程实践教学配套建设。实施了行业用人单位与学校联合制定（审查）人才培养方案和课程标准的机制。在行业单位建立了实习基地，进一步增强了工程能力的实践与验证环节。建立了行业主管部门（机关）、行业用人单位与学校三方联合考核机制，通过采用行业资格认证题库、工卡、程序对学生的工程实践能力进行评价。

4 工程实践教学效果

舰船光电装备工程实践教学平台从行业标准要求出发，采取分层次、多模块、递进式的设计思路，虚拟、模拟、装备等多样化的实践教学手段，构建了贴近行业、贴近装备、贴近岗位、功能完善的实践教学体系。在以强化工程能力与创新能力为重点的人才培养模式改革中，取得了良好的效果。两届学生均通过了三方联合考核，得到了行业主管部门与用人单位的好评。目前，正在开展教师实践教学资格认证制度试点，以及学生参加职业技能鉴定的论证建设工作。

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