轮机工程技术专业实验教学改革的策略研究

潘建雄

（武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050）

轮机工程技术专业学生主要针对船舶等装备的机电系统、动力装置的制造知识、运营知识、维护检修等知识进行学习，内容多、难度大，在学习过程中会遇到较多的困惑。新时代对人才要求日益提高，学生在掌握理论知识的基础上还应具备较强的实际动手操作能力，以在实际工作中能熟练操作设备系统，检修并排除故障以保持设备系统正常运转，并能适应各种工况。为此，轮机专业学生在校学习期间，对相关实验环节进行充分有效的实操训练尤为重要。

教学是轮机工程技术专业的重点教学内容，但部分学校缺少完善的实验（实践）设施设备体系，无法为学生提供优质的实验环境；实践教学模式相对单一，存在着偏理论化的状况；实验教学考核体系和评价方式不够完善；部分实验教师的综合能力有待提高。基于此，本文对轮机工程技术专业实验教学改革策略从以下四个方面进行分析，提指出改革轮机工程技术等涉船类专业实验教学的策略，从而为实验教学活动的更好开展提供参考意见。

1 利用虚拟仿真技术，顺应教育改革趋势

轮机专业良好的实验教学效果，需要优良的实验环境和设备来保障。但匹配优良资源的同时，不仅需要耗费大量的建设资金，也会消耗较多的燃油和电力，并要定期对实训室进行维护。部分学校缺乏建立规范实验室的能力，缺少完善的实验环境，影响实验教学的开展。在教育信息化背景下，虚拟仿真技术在实践教学中得到广泛应用，利用虚拟仿真技术辅助实验（实践）教学活动的开展，让学生进行现场实操训练，大大提高了教学效果，同时还可以减少实验教学成本投入，并能提升安全性[1]。

例如，在学习船舶机电系统构造知识时，学生可以在陆上机舱的3D虚拟场景中随时和场景进行交互，调出各类学习资源，包括音频资源、视频资源、模型以及动画等，为学习活动的开展提供有效帮助。学生可以置身于船舶机舱内部场景中，随意调出任何一个机构便会演示相关的知识点，让学生对设备结构细节有清晰的认识。在分析设备故障问题时系统会对设备模拟量及开关量参数进行调整，发出声光报警提示，学生根据场景中的故障现象以及参数变化分析引发故障的主要原因，选择合适的策略解决故障问题，完成仿真实验活动。利用虚拟仿真实验平台可以进一步提高实践操作效率，学生在实验活动中也可以放心大胆地进行操作，不用担心是否存在安全问题，或者是否会损坏内部结构。

笔者所在学校正在加紧建设不久将投入使用的智能航运中心，已经基本建成正在调试即将投用的船舶智能制造虚拟仿真实训基地，以及已经投用的船舶零件智能制造生产线等实训基地，可以给涉船类专业（含轮机专业，甚至拓展至工程类专业）学生提供智能、便利、安全的虚拟仿真实验平台，将大大提高实验（实践）教学的效果。比如，船舶智能制造虚拟仿真实训基地采用当今最先进的三维虚拟软硬件技术和AI、大数据云等数字化技术，让学习者多维度、沉浸式、高交互的参与船舶制造过程，能让使用者体验到虚拟与现实的互动，让沉重、形体过大而难以展示的船舶工程对象，以各种信息化方式得以重现，将新一代信息技术与先进造船技术相融合，打造智能制造，赋能未来海洋科技。该基地包含船舶智能制造仿真软件、船厂虚拟仿真软件、船舶建造360°全景体验系统、3D主动电子沙盘、3D桌面造船实验体验软件及立体cave 投影系统，多角度多层面的对船舶制造过程进行虚拟仿真和智能演示，让学生可以根据需要进入虚拟场景中，可以流畅自如地与场景进行交互运作，得心应手地调用各类学习资源，为学生实验（实践）活动的开展提供便利快捷、可靠高效的帮助和支撑。

虚拟仿真实验教学可以让学生在虚拟平台中拥有更加真实的体验和感受，同时也会对实验数据进行及时收集，在实验教学结束后将统计分析结果推送给教师和学生，及时判断教学效果和反馈相关问题，提高教学质量。虚拟仿真技术的利用是改善实验教学环境的有力支撑，是实验教学改革的发展趋势，相信会在广度和深度上得到大力的推广和应用。

2 组织项目教学活动，发挥任务驱动作用

项目教学是一种以项目为核心的教学方法，和传统理论教学模式相比有较大差异，利用项目任务驱动的方式，让学生主动参与到学习活动中。以往实验教学中指导教师占据主导地位，由教师向学生讲述实验各个环节的操作要点，学生对于实验活动的了解较多地停留在理论层面[2]。项目教学法应用于实验（实践）教学中，将教学过程项目化任务化，把实验（实践）教学目标（知识目标、技能目标、情感目标）、评估内容（评估要素、评估标准、训练要点与步骤）和相关知识点目标融入到项目教学这个核心中。

例如，在学习电子电工实验时可以将“基尔霍夫定律”作为实验项目，要求学生在实验过程中对该项电流定律进行验证，了解其运行原理。在进行实验之前，组织学生共同进行讨论分析电路形式，自主对电路结构进行设计，在小组内讨论后选择电路进行实验操作。小组内部收集和项目任务有关的各类资料，分析在电路搭建时所发生的问题，对电路连接环节以及测量方式进行逐一明确，最后将实验过程总结为报告给老师。

在项目教学法中学生针对某一实验进行自主研究，通过有序协作的方式提高实验效率，让学生形成良好的团队（小组）合作意识，为今后工作实践（面对并解决工程实际问题的方法、思路、思维、意识等）提供指导和帮助。

项目教学法克服了传统教学方式存在的不足，可以针对专业特征设计以学生为主体的教学计划，让学生以小组为单位对实验教学任务的完成进行探索，引导让学生自主完成项目设计，继而有思路按步骤地完成某一实验（实践）项目，从中体验本项目是什么、做什么、怎么做的过程，分析在操作过程中解决教师所提出的相关问题，总结实验经验，并有利于提高学生的合作意识以及实践动手能力。

3 完善实验教学考核体系，拓展实验教学评价方式

在实验教学中指导教师应当对教学考核方式进行优化。以往通常是利用试卷的方式侧重考查学生的理论知识，在试卷中出具和实验相关的题目。虽然可以考查学生对实验知识的了解程度，但是无法对学生的实践综合能力进行评价，影响学习效果，不利于后续对实验教学策略进行调整[3]。教师应当组织实验考核项目，将学生在实验教学中所完成的实验项目作为考核的一部分，评估学生在学习过程中实验能力的掌握情况，从多维度出发评价学生的合作能力、实验能力、创新能力、应变能力等。在学期学习结束后教师应针对本学期所学习的重点内容设计综合性实验项目对学生进行考核，判断学生本学期对实验技能的掌握程度。通过过程性考核和结果性考核结合的方式评价学生实验（实践）能力水平。在教学评价中也应让学生也参与到评价活动中，由学生进行自我反思，分析在实验学习中存在的问题，有利于学生改正自身存在的实验问题。结合自评与互评，在小组内组织进行互相评价，评价在共同完成实验项目时学生合作行为是否有效，对于培养学生团队协作能力有着积极影响。

笔者所在学校在完善教学考核体系，拓展教学评价方式方面进行了不懈的探索。例如，航海类（含轮机专业）专业学生一般都要参加船员培训中心组织的船员合格证培训及考试。学生按要求参加相关培训并通过中国海事局组织的理论考试及现场实操评估考试，所有成绩合格才能获得海事局颁发的船员合格证书。由于有海事局等单位作为第三方联动的考核体系保障，学校对学生相关的考试成绩是认可的，可以全部或部分认可为相关人才培养体系的课程成绩。这样，学习、培训和考证各环节互相促进，联动作用，可以大大提高学习效果，并共享教学资源和考核结果。多年来在这种联动机制下，实践表明效果良好。

又例如，在对轮机工程技术专业动力设备拆装及操作培训课程中较典型的一项辅机设备-船用油分离机进行实训教学时，探索效果更好的教学考核方法。可以在简要介绍该设备结构及原理的基础上，边演示对相关零部件的拆卸、认知、装复等过程，边介绍由结构如何完成功能的实现，功能的实现如何需要结构的保证。实训现场安排让每名学生单独按规范进行上述过程的培训，然后进行拆装及操作的测试（生成过程性实践考核成绩）。通过这一过程，让学生不仅对设备结构有完整的认识，还对原理功能的实现有深入的理解，从而进一步理解对设备规范的操作，真正做到在学（学习指导老师的讲解、演示）中练（学生的现场实操练习），在练中学。教学过程推进的同时，适时融入规范工量具使用及整理的习惯，安全操作的意识，团队合作的氛围，面对困难（遇到故障）不回避迎难而上积极思考尽力解决的意志等。在实训课程的最后阶段，安排学生撰写实验（实践）报告，对前期实验（实践）过程进行简述，并结合理论课学习的相关知识，撰写本次实训课程的小结，以达到理论联系实际、实际印证理论的学习效果。实验教学的实践表明，这类探索改进实验教学考核方法的效果良好。

4 打造高技能型实验教师队伍，提高实验教师综合能力

近年来，教育主管部门对从事实验（实践）教学教师（尤其是职业院校）的素质要求越来越高。实验教师应具有良好的思想政治素质和师德素养，遵循职业教育规律和技术技能人才成长规律，具备相应的实践教学能力，紧跟产业发展趋势和行业人才需求，具有企业相关工作经历，或积极深入企业和生产服务一线进行岗位实践，理解所教专业（群）与产业的关系，了解产业发展、行业需求和职业岗位变化，及时将新技术、新工艺、新规范融入实验教学。

在实验教学改革过程中教师队伍建设无疑是关键因素，通过完善实验教师队伍结构可以提高教师综合能力和素质，为实验教学活动开展提供有效保障。首先，需要重点针对现任实验教师进行培训，组织教师前往各个企业进行实践学习，丰富教师的实践经验，让教师了解行业未来发展方向。在教学中可以将行业专业实践经验融入到实践教学中，并以此为基础设计合适的实验任务项目，切实提高学生的综合能力，培养符合社会岗位所需要的优质人才。其次，积极进行校企合作，邀请企业专业人才开展技术讲座或参与到日常教学活动中，可以完善校内教师在实验教学中的不到之处。企业型人才可以结合实际案例，在讲述实验内容时更加真实生动。同时利用信息化手段展示企业的新材料新工艺，可以全面提高实验教学质量。

笔者所在学校一直以来为了提升专业实验教师的实践教学水平，采取有效措施提高实验教师的实践技能，促进实践教学能力的提升。提倡专业教师利用寒暑假及业余时间进行下企业实践锻炼或在职顶岗实习，同时进行动态管理以保证锻炼或实习的效果，要求教师及时记录企业实践锻炼记录本，撰写工作内容及心得体会，并由所在企业对教师进行工作鉴定，最后由学校相关部门以量化的形式进行工作考核。实践表明，此类举措对提升专业教师实践教学水平的效果良好。

5 结语

随着科技革命持续深化，轮机工程行业也开始进入到变革转型阶段，为满足相关企业对于优质人才的需求，学校和实验教师应当重视实验教学的改革，将实践能力提升作为人才培养重点。在轮机工程技术等工程类专业的实验教学中采取有效措施，改善提升实验（实践）环境，应重视利用虚拟仿真技术，打造虚拟化的实验环境。积极组织实验项目教学活动，充分发挥任务驱动作用。创新完善试验教学考核体系。学校也需要重视提高实验师资队伍的专业实践能力，引领实验教师积极下企业进行实践锻炼，以促进将实践经验融入到实验教学中，以提高实验教学效果。