“船舶操纵与控制”精品课程建设的探索与研究

孙玉山 姜大鹏 李岳明 张国成

摘要：船舶操纵与控制是船舶与海洋工程专业一门重要的专业课，具有涉及多学科、知识点范围广等特点，其教学理论专业性强，晦涩难懂。根据“船舶操纵与控制”课程的教学现状，结合哈尔滨工程大学建设“三海一核”特色专业精品课程的目标，深入开展“船舶操纵与控制”精品课程建设。注重师资队伍的建设与培养，探索教学形式与教学方法创新与改革，综合运用传统教学与多媒体等现代教学手段，开展互动式、启发式和讨论式教学。通过课程建设，教学方法、教学手段、师资水平等均显著提高。

关键词：船舶的操纵与控制；课程建设；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0106-02

一、引言

“船舶操纵与控制”是船舶与海洋工程专业重要的研究生专业课，是从事船舶控制研究工作的基础，涉及到理论力学、水动力学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、船舶静力学、船舶操纵性、船舶推进与船舶耐波性等多学科，具有理论性强、知识点多的特点。该课程主要开展船舶操纵性与控制方面知识的探讨与学习。介绍国内外船舶操纵与控制领域的发展现状，分析未来该领域的发展趋势。学习水面船舶的动力学、运动学建模，包括作用在船上的环境载荷的情况掌握建立环境载荷的数学模型；熟悉船舶控制设备与传感器的原理与数据处理，通过控制基本理论与方法的学习，结合船舶操纵与控制的特点，掌握船舶运动控制的基本方法。

《船舶操纵与控制》源于上世纪80年代我校研究生培养初期，以往该课程注重教学内容和理论性的系统性，造成课程理论和实践脱节，教学相关内容受到教材的局限性跟不上相关专业知识理论的最新进展，教学内容侧重不突出，导致该课程教学内容单一、任课教师讲授费力、学生掌握吃力现象。从2013年開始孙玉山副教授负责该课程主讲与建设。经过梳理与相关教学专家研讨，该课程当年获得哈尔滨工程大学研究生精品课程建设立项。在该课程的实践教学与建设过程中，课程教师团队从顶层课程目标、教学大纲的重新修订，到具体教材的选定与更新、教学内容、教学方法的实施等多方面探索“船舶操纵与控制”精品课程的建设。

二、修订教学大纲，明确建设目标

“船舶操纵与控制”课程的主要内容讲授船舶操纵与控制方面相关理论与方法，不仅涉及船舶静力学、船舶操纵性、船舶推进与船舶耐波性等船舶类相关专业知识，还涵盖理论力学、水动力学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论等相关理论知识，因此，该课程具有涉及多学科、知识点范围广等特点，相对教学内容而言，课程学时偏少。以往基于黑板的传统学方式无法传递更多的信息量，同时，课程的学习内容需紧跟科技进步与最新研究进展。因此，课程教师团队与相关专家经充分讨论与研讨，明确了课程建设目标（如图1所示），并对课程教学大纲进行了部分修正，更新了教学内容。

为此，我们在以下几个方面进行了探索：

1.理论教学内容侧重点、广度和深度的把握，将船舶操纵的特点与自动控制原理相结合，参照国内外相关课程设计，使该课程紧跟该领域最新发展进展，体现教学内容的前沿性与先进性。针对该课程主体研究生主要由海洋与船舶工程专业方向的本科毕业生考入，均学习过船舶类相关专业，因此，将课程中船舶动力学与数学模型的建立等相关知识课时缩短，并且主要讲解拓展部分，这一部分内容着重从深度及最新进展上着手。同时，课程设计中增加船舶控制传感器、设备的原理及数据处理的介绍，并深入分析与讲解代表船舶运动控制方面最新发展与热点——船舶动力定位的运动控制，拓宽了学生知识面，使学生产生浓厚的学习兴趣。

2.在教材的选定方面，除了课程自编讲义，还选用Thor I.Fossen主编的2011年出版的英文版教材《Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Contro》内容为重要补充内容，部分内容展开双语教学，开发与补充电子课件和教学网站建设以促进该课程教学。

三、注重课程教师队伍培养与建设

教育部在《关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》中，将精品课程包含5各要素—“五个一流”，即“一流的教师队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教材、一流的教学管理等特点”。而在这“五个一流”的要素中，起决定作用、最为关键就是一流教师[1]。课程教学内容需要由教师团队组织实施，教学方法需要由教师团队来探索创新，教学管理需由教师团队的参与与积极支持，因此，精品课程的建设过程中，教师团队是主体，教师队伍的建设与培养是重点与关键。

在“船舶操纵与控制”的课程建设过程中，不仅积极发挥年轻教师的作用，并且注重教学团队青年教师的培养，通过课程教学方法讨论与研讨及教学观摩与交流等多种形式，不断提高教学成员教师的执教水平，其中课程负责人孙玉山老师获得哈尔滨工程大学2013年度研究生优秀指导教师二等奖、2013年度教师教学建设与研究工作优秀三等奖、2011—2013年三次获得本科生优秀主讲教师三等奖；主要成员张铁栋老师申请的题为《基于“卓越工程师”培养的潜水器设计课程探究式教学模式研究》获哈尔滨工程大学年校级教育教学改革项目立项。课程建设主要成员孙玉山、张铁栋老师与苏玉民教授合作完成了学校精品公开课《舞动的水下精灵-水下运载器》的录制，并已在国家网站公开。其他教学团队成员教学水平与能力也获得较大提高。

四、教学方法创新与改革

由于“船舶操纵与控制”教学内容理论性强，其中涉及的基本原理、概念和专门的数学知识点较多，需要传授的专业知识信息量大，这就需要改善以往以传统教学为主要手段的教学方式，需要引入多种教学模式与方法，充分发挥现代教学手段具有图、文、声并茂甚至有活动影像的特点，能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化，激发学生学习兴趣，调动其主动学习的积极性[2]。

1.引入案例教学方法。通过案例分析不仅可以弥补传统教学不足，提高学生学习理论知识的兴趣，而且利于培养学生分析问题、解决问题能力。理论课一般都按照传统“原理教学”的方式开展，案例教育较少涉及。因此导致操纵理论课过于重视理论的灌输，忽略学生分析能力的培养；强调问题的解释而对问题的解决涉及并不多。因此，在船舶操纵与控制的理论教学过程中引入案例教学方法是非常有必要的。

2.发挥多媒体等辅助教学的特点与优势，引进先进教学手段。实施多媒体辅助课堂教学，制作直观性、启发性与生动性紧密结合的船舶操纵性多媒体课件。课件中适当地嵌入各种实际生活中的操纵性问题与现象，培养学生主动参与、积极思考的学习习惯。比如在讲解纵横倾对船舶稳定性影响时，引导学生思考如何在船上装载货物增加船舶的航行稳定性等问题，从而提高学生学习本课程的兴趣。另外，可开发计算机网络课堂辅助教学系统，丰富课堂教学多媒体的课件，不断充实完善网络试题库，实现在线学习、在线自测、在线辅导答疑等，提高课程教学效率。

3.改善课堂教学方法，开展互动式、启发式和讨论式教学。虽然在传统教学方法中，教师一般以教师自己为中心组织课堂授课，试图将课程内容严密、系统地传授给学生。但容易造成教学内容机械，往往会有“一言堂”、“注入式”等不利效果。因此，需要发挥传统教学手段的优点，并加以改进，结合多媒体等先进教学手段，按照条理清晰、形象直觀的原则精心制作船舶操纵性教学多媒体课件，在课件中设置课堂提问环节，引导学生积极思考专业问题、主动融入课堂教学中，实现多媒体教学手段与互动式、启发式教学方法的紧密结合，营造生动活泼、富有成效的课堂教学氛围。

4.部分课程内容为双语教学。为了使学生掌握“船舶操纵与控制”前沿发展与最新进展，提高研究生在该课程和相关专业知识英语能力，教师团队尝试对课程部分内容开展双语教学，并选取相应的英文教材、编制设计了相应课件。教师精心设计难点、重点相关主题内容，开展师生讨论，激发与调动研究生学习专业用语积极性。

五、结束语

在哈尔滨工程大学的支持下，“船舶操纵与控制”精品课程从2013年8月立项到现在的建设过程中，修订了教学大纲，对教学内容和教学方式进行了探索与改革，拓宽了教学知识点，开展了多样化的教学模式与方法，搭建了教学网站实施，提高了船舶操纵与控制的教学效果与教学质量。因为，该精品课程建设时间短，教学过程中仍存在很多不足，为此，我们将改进不足，进一步明确课程建设目标，探索有效的教学形式与方法，逐步培养优秀的师资队伍，进一步提高“船舶操纵与控制”教学水平，实现高水平精品课程的建设目标。

参考文献：

[1]柳礼泉，陈宇翔.精品课程建设与一流教师队伍培养[J].高等教育研究，2007，28（3）：77-81.

[2]孙玉山，李岳明，张国成.船舶与海洋工程方向卓越工程师创新能力的培养[J].黑龙江省科技信息，2015，（2）：55.