工科特色专业优质课程建设的探索与实践
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作者:宋磊 杨卓懿 高博 贾风光
[摘 要] 船体结构是船舶与海洋工程专业一门重要的专业必选课。随着信息技术、虚拟现实技术与混合式教育教学理念的深度融合，课程建设团队在教学设计、教学资源、教学方法、教学理念上进行了一系列卓有成效的改革与完善，将船体结构课程致力于打造成一门省一流课程，取得了一定的成果和经验。
[关键词] 课程建设;混合式教学;优质课程
船舶与海洋工程专业是山东省高校特色专业，按照山东交通学院“培养交通事业一线有成长力的工程师和管理者”的办学定位，本专业人才培养方案把船体结构课程作为培养船舶设计与制造能力的应用型人才的重要环节，是专业核心课程之一。随着信息技术、虚拟现实技术与混合式教育教学理念的深度融合，课程的教学目标侧重于学生理论联系实际和综合素养能力的培养，要求学生能够在熟悉民用船体结构构件名称、连接形式、受力特点的基础之上，能够识读图纸、理解工程船舶船体结构的设计意图。近年来，课程建设团队在教学设计、教学资源、教学方法、教学理念上进行了一系列卓有成效的改革与完善，将船体结构课程致力于打造成一门省一流课程，取得了一定的成果和经验。
一、课程资源建设情况
1.船舶模型馆在实践教学中的应用。船体模型馆是对大学低年级学生认识船舶的理想实践场地，建设投入教学后，课程教学加入2学时的实践课，为船体结构课程的讲授起着重要的支撑作用。
船舶模型馆自2012年建设，至2017年完善，船体结构模型是船舶外板、船底、舷侧、甲板、舱壁、首尾端以及上层建筑等民用船舶主要区域的典型结构缩小版。采用这些模型进行教学，极大地提高了学生们的学习理解能力，是十分有效的课堂辅助教学工具。
2.VR虚拟资源在微课教学中的应用。我校与上海申博联合开发了虚拟船厂及船舶建造虚拟仿真系统，其船体结构演示模块在教学中投入使用。利用虚拟现实技术将船体各部分结构的虚拟场景转化为若干个微课，进行船体结构辅助教学。这种方式的微课主题突出、内容完整，便于学生反复观看。而且，借助VR技术彻底突破了空间上的限制，学生可以在船体结构内部漫游观察，获得结构内部的直观体验。另外，通过VR资源还可以对船体分段建造工艺流程进行仿真操作。通过对构件的交互，能够直观地理解船体结构构件及连接特点，大大降低了学生的理解难度，增加了学生学习的乐趣和积极性。
3.在线课程资源在混合式教学中的应用。课程教学团队将船体结构教学资源优化整合，录制了教学知识点视频资源，在山东省高校在线开放课程平台上线运行，在17级、18级本科生课堂教学中实施了线上线下相结合的混合式教学。从教学效果来看，18级学生最终成绩符合正态分布，没有不及格，且全部97名学生中，57人在良好以上，占比59%，良好比例优于往届学生的课程成绩。这表明，学生对船体结构认知掌握情况较往届有大幅提升。
4.智慧教室在翻转课堂中的应用。翻转课堂打破了传统的学生课上学习课下作业的模式，创造了答疑、讨论、练习、测验的一种新的课堂模式。它的直接运行结果是学生携带自己的终端学习设备，在课上讨论、交流、测试并解决问题。当课堂多媒体设备越来越多、智能终端日新月异、数字资源大爆炸的时代来临，如何最大限度解放课堂生产力？与智慧教室等信息化手段相结合的翻转课堂可以让教师关注到教育教学的本身提高课堂效率，帮助学生找到符合自身成長之路。我校建成了多间智慧教室，可支撑多种新型教学模式，可实现多屏协作互动、录播音视频融合、远程互动直播和物联网环境管控，具有教师授课稳定化、课堂互动多终端化、分组教学高效化等特点，有效促进了翻转课堂的实现。
二、船体结构课程设计
利用山东省高校在线开放课程平台，进行船体结构课程建设时，围绕着章节知识点，根据混合式教学理念，设置了知识点教学资源、微课视频、讨论、作业、测验及问卷调查等教学环节。以下给出了2学时的教学课程设计，本次课教学内容包括船舶的受力特点、船体结构材料及构件连接方式、船舶三种骨架型式及其优缺点、典型船舶的横剖面结构特点。
1.学情分析。授课之前，学生已学习过“船舶与海洋工程导论”和“机械制图”两门专业基础课，学生已了解相关专业基本概念和基础知识，并具备一定的空间想象与机械识图绘图能力。本次课程教授船体结构的一般知识，为后续不同结构部分详细结构的学习奠定基础。
2.课前准备。根据教学重点布置任务，学生可以带着问题在线课程平台上学习并完成测验。提前，根据教学重点将学生划分成4个小组，根据线上学习情况、教师提供资料、网络搜集资料、讨论结构，形成PPT，在课堂上进行发言汇报。
3.课堂环节。
课堂教学一般包括6个教学环节。第一个环节是扫描二维码进入课堂，为后续点名、测验做准备。第二个环节是前节课教学内容回顾，包括船体基本的构件名称的识记。课堂上，将结构图及试题发送到学生手机端，在线答题，通过结果反馈，实时检测学生上节课知识掌握情况。
第三个环节是翻转课堂，由小组学生代表根据课前准备资料在课堂上进行发言汇报。在汇报结束后，每个小组需提出一个问题有其他小组回答。随后，教师根据汇报结果及现场学生测验结果反馈，重新对知识点梳理，并对疑难点进行细致解释。同时点评小组汇报效果，记录好汇报评价。教师发放讨论题目，小组讨论，并记录讨论结果。期间，教师去每个小组进行面对面讨论、答疑。
最后一个环节，主要是课堂测试，学生可以直接在云平台上通过点击正确答案完成测试后立刻显示分数和正确答案，供学生了解自身的学习达成度及调整自学策略。所有习题都是教师根据知识点精心挑选的，学生的完成度可以体现出他们在某一知识点上的漏洞和误区。
4.课后实践环节。课程后，每位学生需要进行2轮打分：为本小组其他成员打分;根据汇报效果为其他小组打分。结果由课程学习委员保留，作为课程考核成绩的一部分。在课程的实践课环节，安排学生在船舶结构模型馆中对典型船舶结构模型的参观，得到船舶结构形式和各部分的结构组成的直观认识，达到对不同用途船舶应采用结构形式的深入理解。
三、结语
目前，课程正在进行AR技术（增强虚拟现实）的改革和创新，以充分发挥虚拟现实技术在教育领域的应用价值。AR技术可将虚拟的船体结构3D图像映射到真实环境中，比如用手机扫描一些局部结构图像，手机屏幕上就会出现与现实环境叠加的3D画面，还会随着手机镜头的移动同步变换位置，使其看起来像是真实环境中存在一样。可以预见，让科技服务教育，将使得课堂更活跃，老师和同学都将更有收获。
参考文献
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