基于超星学习通的船舶辅机拆装与操作实践课程设计

刘乔，邱其清，吴志伟，徐进,李凯，廖志强

(广东海洋大学 海运学院，广东 湛江 524088)

一、引言

当前，新工科建设在国内高校蓬勃兴起并逐渐向纵深发展。新工科建设旨在培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才，为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑。以新工科理念为牵引，作为实践性和应用性很强的轮机工程专业，对本科培养方案进行了相应的改革，突出了厚实基础、扩宽口径、激发创新、重视实践的特点。由于总的学分没变，基础类课程的增加，导致专业课尤其是专业实训类课程学分减少。如何在有限的人力、物力和时间内，让学生尽可能充分地接受实训，保证教学质量，是一个亟待研究的重要问题。国内高校对此做了很多有益的探索和尝试，如大连海事大学利用网络技术和虚拟现实技术建立的“船舶主机”“轮机模拟训练”等一系列网络精品课程，集美大学使用云朵课堂建立的“船舶辅机”线上线下混合式教学系统等。这些实践探索的一个重要特点就是基于“互联网+教育”的理念和技术，开展航海类MOOC、翻转课堂、云课堂、微课等网络课程建设，从时间和空间上有效解决了教学资源和学习者之间供需不足的矛盾[1-2]。

为了增强教学效果，这些课程教学在实际组织和实施过程中，通常将课堂教学和网络学习组合成混合式教学模式，常见的形式为“校园课堂教学+网络平台资源”或“校园课堂教学+网络平台资源+网上作业和测试”等。学生可以通过PC机这种固定端平台或者智能手机、平板这种移动端平台来进行学习。这种学习模式已有效推广到教育行业的几乎所有层面，应用成果丰硕，并且发展非常迅速，出现了各种学习平台APP，如基于微信开发的各种教学类微信小程序、腾讯课堂、雨课堂、超星学习通等。这些APP要成功应用于混合式教学，除了对教师的专业知识有较高要求之外，还对教师的网络课程设计制作能力提出了要求。其中基于微信小程序的网络教学平台功能最为灵活和强大，但对教师的网络知识和编程技术要求高，需要掌握JavaScript框架的设计和封装；腾讯课堂这类APP实时交互性强大，但不方便教师自由发挥，如设计虚拟实验、布置需要深入思考的实做项目等。本文针对学院“船舶辅机拆装与操作”实训设备少、学生多、课时少的问题，结合学校实际，利用超星学习通网络教学平台开发一套线上线下混合式实训课程。

二、“船舶辅机拆装与操作”实践教学中存在的问题

“船舶辅机拆装与操作”是广东海洋大学海运学院轮机工程专业学习的一个重要内容，对于海上轮机专业，在大四上学期将集中进行一周的辅机拆装与操作训练，以满足海事局三管轮考证的要求。对于陆上轮机专业，在大三下学期，将进行为期两周的“动力装置综合训练”，其中辅机拆装与操作一周。多年的教学实践中发现，“船舶辅机拆装与操作”教学存在以下突出问题。

1.“设备少、学生多”的矛盾突出，指导老师少，教学时间短，教学效果差

“船舶辅机拆装与操作”教学一般以班级为单位，教研室和实验室各安排1名老师联合指导教学。 “船舶辅机拆装与操作”训练项目较多，其中拆装5个项目，操作9个项目，每个项目的配套设备少，拆装每个项目有2台设备，操作有1套设备。为了在短短的一周时间完成教学任务，通常将学生进行分组，每5～8人一组，以多项目同时进行的方式开展教学，每个项目的实训均采用教师先示范、学生再实做的模式。每次课老师都要示范讲解不同的项目，学生集体观看后，独自进行拆装和操作训练的时间已所剩无几。加之辅机设备套数少，实训学生数量多，学生有效操作时间严重不足，教学质量难以得到保证。

2.实训指导教材针对性不强，学生不能快速开展实做任务

目前使用的“船舶辅机拆装与操作”教材为大连海事大学编写的《船舶辅机拆装与检修》。该教材内容全面，讲解清楚，是海运院校轮机工程技术专业和船舶工程技术专业的经典教材，在海船轮机员适任证书评估培训中发挥了重要作用。但在多年的教学实践中发现，由于各校实训教学中设备型号差异较大，如往复泵拆装项目，有的学校用单缸双作用泵，有的学校用双缸四作用泵，因此仅以教材来指导实际拆装和操作训练，针对性和实用性明显不够。同时有些精细的实做内容难以完全用文字表述清楚，如用压铅丝法测量齿轮泵啮合间隙和端面间隙时，教材中可能只有一段表述和一张图片，其表达效果肯定不如视频更加直观易理解。

三、基于超星学习通的实践课程教学总体框架

采用线上线下混合教学的方法可以很好地解决上述两个问题。其基本思路是将教师的示范教学上传到网上，学生通过手机实现观摩，同时实训教材由教师根据具体设备制作实做指导卡代替，提高了教学针对性。两者通过二维码进行关联，从而实现了“扫码学”功能。

制作线上教学课程采用了超星学习通平台，它是由泛雅超星公司打造的一款移动网络教学平台软件，基于“电脑同步云盘”的功能可实现多媒体课件在电脑 PC 端和移动手机端的资源共享。教师可以利用其提供的教师端平台，灵活设计网络课程，不需要深厚的电脑编程知识就可以实现复杂的教学功能。学生不仅可以随时随地查看视频、文档和 PPT 等课件资源，还可以完成网上作业、上传视频，实时共享学习数据。利用超星学习通实施线上线下教学模式，其建立网络课程简单高效，可以实现快速开发，实时反馈，不断优化。图1为采用超星学习通云技术平台设计的线上线下混合式船舶辅机实做教学平台框架[3]。

图1 “船舶辅机拆装与操作”实践课程教学框架设计

根据该框架，“船舶辅机拆装与操作”的教学按如下方式进行：

(1)教师制作线上网课和线下实做指导卡，并网上统计实训人数。学生根据自身学习情况自由组队(为了保证教学质量，实验室规定大型项目4人一组，小项目2人一组)，并网上预约实做时间。

(2)根据网上预约人数，教师确定实训人员和时间。学生在预约时间段到实验室，找到实做设备，并根据设备的实做指导卡初步熟悉设备，了解其工作原理和拆装操作基本步骤，拟定实做方案。

(3)学生手机扫描设备实做指导卡上的二维码，进入超星学习通的该门课程(“扫码学”)，点击对应视频教学资源，边看边做。教师在实训场地巡视，解决现场遇到的问题，维持秩序并保障人员和设备安全。

(4)学生完成超星学习通上对应实做项目的习题(如测量齿轮泵的端面间隙、研磨往复泵的阀芯等)，并上传到系统中。教师根据学生的实做情况，结合其上传的作业质量，对本次实做进行考核，并通过网络及时反馈给学生。

四、基于超星学习通的线上实践课程教学设计

1.线上教学内容设计

根据海事局评估训练要求，在超星学习通的教师端操作平台上设置了8个章节共计14个单元的教学训练内容，含5个拆装项目和9个操作项目，见表1所列[4-6]。

表1 “船舶辅机拆装与操作”实做课程内容

为了使学生能够快速掌握对应实做项目的原理和实做过程，每个单元的内容需要做到简而精，经过反复比较，对于每个项目的学习，其内容包含原理介绍、视频演示、网上测试三个部分。

原理介绍部分通过线上单元的PPT介绍了该型设备的基本结构和工作原理，它不仅是对上学期学习的船舶辅机内容的一个简要回顾，更是对所学知识的一个更新和升华，具有很强的实践性和针对性。如齿轮泵拆装项目中，辅机教材里对于该部分只介绍了基本原理和结构，而超星学习通中则针对学生要拆装的KCB型斜齿轮泵进行专门介绍，相比常规CB型齿轮泵，它带了安全阀，其端面间隙可以调整，泄荷槽对称布置等特点是教材里几乎没有提及的，而在PPT中则可以及时补充更新，以拓展学生知识，加深学生对该部分内容的理解和认识。

视频演示部分上传了教师拍摄的该设备单元的拆装和操作视频，其功能是向学生展示设备的拆装和操作过程，学生可以边看视频边进行实做。该部分是整个系统的核心，它替代了传统实践教学中老师进行集中示范演示的过程，因此视频质量好坏对于学生能否成功进行实做具有重要意义。在反复拍摄和调试的过程中发现，每个视频不宜过长，一般控制在5分钟之内，在突出步骤的基础上，对视频进行了精简，以保证学生能抓住关键步骤，顺利进行实做。

网上测试部分针对学生的拆装与操作过程设置了一些测绘和故障分析习题，学生需要使用工具进行测量和分析，并将结果上传到超星学习系统。这部分的设计需要较高的技巧，如：在齿轮泵拆装中，要求学生测量齿轮的端面间隙，学生必须掌握压铅丝法和游标卡尺的用法才能进行测量，其上传数据的准确率可以反映学生的实做水平；在液压舵机操作项目中，要求学生掌握克服舵机爬行故障的调节方法，如果不搞清楚油缸两侧排气阀的使用方法，也是无法完成该问题的。

2.超星学习二维码的生成

超星学习二维码是连接线上教学和线下实做的窗口。学生在线下实做过程中，会遇到各种问题，包括工具使用、参数测量、设备调试等，这些问题可以通过手机扫描设备拆装或操作指导卡上的超星学习通二维码进入线上系统进行解答。超星学习通该课程的二维码生成方法如图2所示。点击教师端课程管理选项，建立学习班级，系统会自动生成该学习班级的二维码。将该二维码复制到对应项目的实做指导卡中，方便学生通过手机中安装的超星学习通APP扫码后，登录该门课程的网上课堂，并找到对应的实做视频，从而达到边看边做的“扫码学”效果。

图2 超星学习通二维码制作

3.线下教学方案设计

针对线下教学采用的教材针对性不强的问题，设计了实做指导卡，如图3所示。每个实做项目都有一个指导卡，每张指导卡上不仅包含了要拆装或操作设备的结构简图和工程背景介绍，而且包含了拆装和操作步骤的图示说明。实做指导卡中的每一个步骤都和超星学习通中的示教视频关键节点对应，包括每一步需要使用什么工具拆卸哪一部分，或者操作什么元件、检查设备什么参数等，都通过图示和箭头标识出来，这样有效避免了学生实做时的盲目性，保证可以迅速进入拆装或操作过程。

为了方便学生随时参阅线上视频资料，每张指导卡的右上角都印有线上超星学习通的二维码，学生可以通过手机中的超星学习通APP扫码快速进入该课程的学习，指导卡的名称对应学习通上的学习章节，很容易定位。

图3 实做项目指导卡(制冷系统操作)

五、课程效果评估与教学反思

经过多个教学班次的实做教学，不断改进超星学习通的课程视频示教资源，修改实做指导卡的内容，达到了满意的教学效果。表2从实做时间、实做成绩、故障排查率等多项指标对基于超星学习通的“船舶辅机拆装与操作”实践课程进行了评估，从评估结果可见，学生在每个实做项目的实际动手时间和实做质量都有了很大提高。

表2 “船舶辅机拆装与操作”实做效果对照表

“船舶辅机拆装与操作”是轮机工程专业本科培养的一门重要的实训课，将网络教学技术和传统实践教学结合的混合式教学方法可以有效提高实践教学效果。基于超星学习通的线上线下混合实践教学方法解决了教学资源紧张的问题，将学生和老师从时间和空间的限制中解放出来，学生集中于拆装和操作的练习，老师集中于问题的解决和指导，从而最大限度地提高实训质量[7-8]。该教学模式具有以下特点：

(1)教学内容方面，根据教学项目使用设备情况，结合理论教学知识，随时进行网络更新，同时引入该项目当前国际最新成果，改变以往实训教材更新不及时、信息落后的状态，使学生全面了解该项目知识，扩宽视野、提升能力。

(2)教学模式方面，变以往教师示范—学生实践的以教师为中心的师傅带徒弟模式，为学生预约—扫码学习—老师答疑—线上考核的模式。以学生为中心，强调学生通过网络实训平台亲自动手摸索的过程，切实提高其实践动手能力。

(3)教学安排上，针对以往集中教学模式下项目时间短、训练时间不够的问题，采取开放式教学安排，学生可以在一个学期内根据自身选课情况自由组队，提前和实验中心预约项目实训时间和内容，从而保证实训时间和实训效果。老师可以在学生进行实训项目时，通过线上或线下指导，为学生提供技术支持。

为了保证线上和线下教学的紧密性，线下实做指导卡的“扫码学”功能必不可少。一方面保证了学生可以通过实做指导卡基本完成实做项目；另一方面又可以随时扫码链接进入线上的网络媒体资源，对实做内容进行精细观摩和分析，同时网上的考核和测评确保学生真正动手进行实做项目，杜绝怠惰取巧的现象发生，确保了实做质量。

目前该系统还存在学生和教师交互性不强、线上示教系统不够精良、故障分析和处理不全面等问题，后期可以增加学生问题收集模块、故障案例分析模块、引入虚拟拆装和实物拆装进行现场对照等方式进行克服。