基于虚拟机舱环境的有效课堂探索与实施.pdf

收稿日期：2023-03-27作者简介：胡贤民，男，硕士，副教授，研究方向：轮机工程技术。基于虚拟机舱环境的有效课堂探索与实施胡贤民（浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316100）摘要利用虚拟机舱进行轮机专业有效课堂教学设计是一种全新的课堂教学改革尝试，基于工作岗位的项目任务设计，采用探究式学习过程，在完成任务过程中实现做中学，突出学生的主体地位，通过弹性的课堂时间管理，并结合双元设计的过程性学习评价机制，可以促进学生综合素质的养成，并不断提高课堂有效性，最终实现专业人才培养质量的提升。在本校教学实践总结的基础上对利用虚拟机舱进行有效课堂设计进行了梳理和探讨，为虚拟机舱在专业课堂教学改革中更广泛的推广和应用提供一定的借鉴。关键词虚拟机舱；有效课堂；做中学；评价中图分类号G712文献标志码A文章编号16718100（2023）04005005虽然课堂教学改革在逐年推进，但高职课堂现状不容乐观，还是普遍存在低效的现象。如何提高课堂教学的有效性，是当前高职院校提质培优、培养适应社会发展的高端技术技能型人才亟待解决的问题之一。1有效课堂研究背景有效课堂是指课堂教学能给学生带来愉悦的心理体验，能吸引学生自主学习，其核心是学生的进步和发展。有效教学(effective teaching)的理念源于西方，20世纪60年代，克瑞斯和波易斯等研究者开始探索“怎样的教师是有效教师”1，威尔和卡尔霍恩（Joyce，Weil&Calhoun,2003）总结并阐述了包括发现式、合作式等20多种教学模式2，美国教育心理学家斯莱文教授更是提出有效教学的QA-IT模型3。我国在这方面的研究虽起步较晚，但对课堂教学有效性的重视程度一直很高，教育部曾下发多个指导意见，“要普及推广项目教学、案例教学、情景教学、工作过程导向教学，广泛运用启发式、探究式、讨论式、参与式教学，以充分激发学生的学习兴趣和积极性”4。要“有序引导各地各职业院校开发基于职场环境与工作过程的虚拟仿真实训资源和个性化自主学习系统”5。根据QAIT模型分析，有效课堂应具备如下特征：运用适合学生认知和意愿的教学策略达成学习质量；兼顾个体差异，以学生为主体，进行广泛参与式学习设计；引入合理的激励和评价机制，让学生始终保持一定的学习动力；科学的时间分配与管理。2高职课堂低效的原因分析以我校为例，当前高职课堂还普遍存在较多的教学低效现状，究其原因有：学生主动学习能力较弱，没有形成良好的学习习惯；学习目标欠明确，难以保持长效的学习兴趣和动力；理性思维较弱，理论学习畏难，但感性思维较强，喜欢动手实践；很多课程与教材的设计过于传统，高估了学生的学习能力。基于上述因素，所以就出现了不少学生在课堂上无所事事，甚至睡觉、玩手机等消极现象，导致教学质量低下。针对轮机工程技术专业，作者应用 UNIT-EST LER 3D沉浸式虚拟机舱系统，设计基于工作过程的全任务教学项目、开展互助的探究式学习、实施弹性的教学时间管理、采用过程性考核评价机制，在专业课程轮机桌面系统操作进行了近3轮的教学探索和实践，通过对基于虚拟机舱环境的有效课堂实施提出自己的一些见解，也期望实践经武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 4 期专业与课程建设50验能在其它专业课堂中进行有益推广。3基于虚拟机舱的全任务教学项目设计UNITEST LER 3D 机舱环境开发遵循了STCW公约A/B 1-12及ISM规则第6、8章节相关要求，该系统围绕现代大型二冲程船舶主机开发设计，包括压缩空气系统、中央冷却水系统、辅锅炉蒸汽系统、舱底水系统等各辅助设备和系统，机舱设备完善6，学生在虚拟机舱环境中操作能获得较大的轮机工作岗位体验，特别针对轮机专业大二、大三的学生，不仅可以有效利用虚拟机舱实现做中学，还能规避在实训室操作过程中带来的一系列安全风险，不仅可以实现人人动手，还大大降低了实训操作成本。根据课堂教学目标，对接轮机岗位典型工作任务，基于虚拟机舱环境，以冷船启动-定速航行为主线索，合理编排设计“循序渐进”的全任务项目化教学内容，以任务为驱动，将知识目标与能力目标进行有机融合，如下表1所示：以上项目任务设计，模拟船舶机舱在”瘫船”状态时，轮机员恢复机舱设备动力至“海上定速”的专业操作情境，遵循船舶“冷船启动”操作流程，设计的各子项目任务前后衔接，环环相扣，最终完成“冷船-海上定速”终级操作任务。可操作性强，能很好地实施“做中学、学中做”的教学理念。4采用互助探究式的学习过程针对高职学生的学习特点，以任务为驱动，让学生在教师的指导下进行探究式学习，是实现做中学、学中做的最佳途径，让学生真正成为课堂的主体，本课程的做法有如下：项目一二三冷 船启动主 机备 车至 定速船 舶海 上航行船舶机舱典型工作任务恢复机舱的应急供电2、恢复机舱主电网供电3、启动船舶机舱中央冷却水系统4、启动船舶机舱压缩空气系统5、启动船舶机舱辅锅炉蒸汽系统6、主机开航前的各系统准备7、主机盘车、冲车、试车8、主机海上定速9、船舶淡水的补充10、燃油的驳运和净化11、机舱舱底水的排放12、机舱消防系统的检查.课堂知识培养目标掌握船舶应急供电系统组成及操作要点掌握船舶主电网系统组成及操作要点掌握中央冷却水系统组成及操作要点掌握压缩空气系统设备组成和操作要点掌握锅炉系蒸汽统设备组成和操作要点掌握主机四大系统（冷却水、滑油、燃油、压缩空气）的组成和操作要点掌握主机操作系统的组成及操作要点掌握海上定速后对主机操作要点掌握船舶淡水系统的组成和操作要点掌握船舶燃油驳运和净化系统 的设备组成及操作要点掌握机舱舱底水系统的设备组成及操作要点掌握机舱消防系统的设备组成和检查要点.课堂能力培养目标能用两种不同方式正确启动应急发电机能正确启动主发电柴油机并对电站常见故障进行处理能正确启动主海水泵和低温淡水泵并对冷却水系统常见故障进行处理能正确启动空压机进行空气瓶的补气操作并对空压机常见故障进行处理能正确启动燃油辅锅炉并对锅炉常见故障进行处理能正确启动主机缸套冷却水泵、主滑油泵、供油单元等并对备车工作中出现的常见故障进行处理能根据驾驶台的指令对主机进行正确的盘车、冲车和试车，并对出现的常见故障进行处理能正确更换海底门、对主机进行换油并对出现的常见故障进行处理能正确启动海水淡化装置并对出现的常见故障进行处理能够正确启动驳运泵和分油机并对出现的常见故障进行处理能正确启动舱底水泵和油水分离器并对出现的常见故障进行处理能对机舱CO2系统、高压水雾系统进行正确的检查和测试.表1基于工作过程的学做一体全任务项目化教学设计基于虚拟机舱环境的有效课堂探索与实施胡贤民51武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 4 期采用“不愤不启，不悱不发”的教育理念。由于学生个体能力存在差异，在各项目任务的探索学习过程中，错误操作导致出现的故障各不相同，针对学生出现的各种故障问题，让学生自行努力解决或同学互助讨论解决，而不是有求必应。因为一方面有求必应也实在应付不过来，另一方面有求必应也会让学生产生依赖性。只有在同学们各种互助努力尝试也无法解决问题的时侯，教师才适时出现，解决问题的同时进行答疑解惑，授之以渔，可达成高效的教学质量。各项目任务设计遵循“循序渐进”的原则。“不积跬步，无以至千里”，前一任务若没有顺利完成，就无法开启后一任务，学习过程类似于学生日常游戏中的“关卡”，可以较长效激励学生不断的往前探索。在进行课堂新任务时，务必要将上一任务完成，“温故而知新”。在这过程中，教师归纳总结学生普遍存在的问题并指导重难点的解决方法。“翻转式课堂实施”。教师课堂介绍主要针对学习情境的概括及学习任务的布置，并利用超星平台，提前在网上发布相应的教学流程，然后让学生主动学习，利用已有专业知识学做一体探究式的去完成相应操作任务。目标重点在于任务的完成，难点是如何解决操作过程中出现的一系列故障。从而真正实现，将课堂学习的主体地位交还给学生，教师则做好教学引导并适时地进行答疑解惑。5探索弹性的课堂教学时间管理现代教学固然要求有一定的秩序，比如教学时间的规定。但如果课堂处于低效状态，90分钟的教学质量就形同于无，教学时间再长也变得毫无意义。特别针对任务性的课堂教学，学生的个体差异必然导致学习和接受过程会存在快慢不一。课堂是集体学习过程，在不可能真正做到“因材施教”的前提下，如果还采用单一的刻板时间管理，反而会打击部分同学的学习积极性，出现如下状况：学习程度快的同学缺乏任务挑战，学习积极性有所下降，学习程度慢的同学反而跟不上任务节奏导致放弃学习。为避免出现这种情况，本课程在弹性的课堂教学时间管理方面作了一些有益探索与实践，对学习者也形成了一定的正向或负向激励：每堂课以项目任务的完成作为评价，按完成时间先后及质量高低进行排序，若提前完成堂课任务的，可开启下一任务的自主探索模式，若能提前完成，可获得相应课堂加分。课程安排在上午3-4节或下午7-8节，增加若干机动空间。调整90分钟的课堂时间，课间不休息，采用90加减20形式。作为一种课堂激励，针对提前完成项目任务的同学允许其在70分钟后即可离开课堂，但针对没有完成任务的同学则要求课堂时间延长至110分钟，如还完不成，将失去本次课堂形成性评分。通过以上的课堂教学实践，出现了不少有益现象：提前完成任务的同学，能获得一定的课堂自由时间奖励或进行下一任务的探索机会，可激励他们每次完成任务变得更加努力和自信。实践发现，得到时间奖励的同学很多没有离开课堂，他们在主动协助未完成任务的同学进行故障的分析和查找，在帮助同学解决问题的过程中获得了莫大的成就感，更在无形中成为了教师的课堂得力助手。任务完成慢的同学，也没有抱怨课堂的延长，反而会要求再增加学习时间，直到教师反复催促才离开。因为他们也渴望获得完成任务的成就感及项目任务的形成性评价分。甚至主动要求，回去补课再视频让教师批阅。并且每次课，全班有70%-80%同学要求提前进行上课。以上弹性的课堂教学时间实践，虽增加了不少教师的教学精力和时间，但看到学生参与课堂的有效性和解决专业问题的能力日益提升，教师也能获得很大的教学成就感。6基于过程的形成性课程评价机制双元设计基于过程的形成性课程评价机制，能充分评价学习者的过程学习积累，采用三结合模式，过程与终结相结合、个人与团队相结合，线上与线下相结合。平时以学生个人项目子任务过程性积累作为评价，占比50%，主要考查学生各子任务虚拟机舱操作和超星平台线上学习情况；期末以团队（5人52一组）完成制作项目总任务操作视频作为终结评价，占比50%，主要考查团队的分工配合及视频制作能力，以上交的操作视频进行评分，个人得分只能在团队得分中上下浮动不超过10%。科学合理的评价机制是激励学生在课堂中能保持长效学习的原动力，下图1所描述的是基于过程的形成性课程评价设计路径：图1基于过程的形成性课程评价机制设计路径7实施效果与反思通过基于虚拟机舱环境的有效课堂实施，总结对比QAIT教学模型：教学的内容设计融合岗位工作过程，使学生明确学习目标，以任务为驱动，让学生主动参与课堂，实现做中学、学中做，可以较好达成学习效果；通过互助探究式学习过程和弹性的课堂时间管理，不仅有效平衡了学生的个体差异，还促成学生自主学习习惯的养成；辅以过程的形成性评价，进行合理的约束和激励，让学生得以保持长效的课堂学习投入。如今教学技术日新月益，培养的人才也更加专业化，特别针对当前高职学生的学习特点，在课堂上教师运用当前的教学新技术进行合理的课堂设计，驱动学生自主学，在做中学，将成为课堂是否有效的关键所在。UNITEST LER 3D是一款虚拟机舱仿真系统，功能固然强大，仿实船设计，能够将机舱各个系统有机地联锁起来。但虚拟机舱本身也还存在诸多不足之处，如故障的模拟较有限特别是主机故障模拟方面，设备的虚拟操作对学生的误操作警示力度不够，部分设备与当前的船舶轮机新技术要求也还有一定差距。反思以上存在的不足，课程团队将在后续的有效课堂改革实施中去逐步改进，如结合学校自动化机舱和现代轮机模拟器的现场操作弥补UNITEST LER 3D虚拟机舱操作中对故障模拟和轮机新技术的不足，加强船舶事故案例的引入教育，全方位警示学生错误操作引起的严重后果等。以上有益的实践经验可以在其它同类专业课程中进行推广和借鉴。同时对存在的一些不足，课程教学团队将在虚实一体的混合教学模式研究、配套开发新形态教材和典型案例集等，进一步实践探索与完善。参考文献1裘广宇，孙轶婷.有效课堂教学整体设计：促进教师认知发展的有效途径 J.中国职业技术教育，2018（35）：32-34.2肯尼斯.摩尔.有效的教学策略-从理论到实践 M.北京：世界知识出版社，2013：7.3罗伯特.斯莱文.教育心理学理论与实践 M.北京：人民邮电出版，2016：173.4中华人民共和国教育部.教育部关于深化职业教育教学改革全 面 提 高 人 才 培 养 质 量 的 若 干 意 见 EB/OL.(2015-07-29)2023-02-25.http:/ 年第 4 期Effective Classroom Teaching based on VirtualEngine Room EnvironmentHU Xian-min(Zhejiang International Maritime College,Zhoushan 316100,China)Abstract:Using virtual engine room for effective classroom teaching design of marine engi-neering specialty is a new classroom teaching reform.The reform attempts to adopt the proj-ect task design based on the work post,adopt the inquiry learning process,realize learningby doing in the process of completing the task,highlight the dominant position of students,and promote the cultivation of students comprehensive quality through flexible classroomtime management and the process learning evaluation mechanism of dual design,so as tocontinuously improve the effectiveness of the classroom,and finally improve the quality ofprofessional talent training.Based on the summary of the teaching practice of professionalcourses,this paper discusses the effective classroom design using virtual engine room,so asto provide some reference for the wider promotion and application of virtual engine room inprofessional classroom teaching reform.Key words:virtual engine room;effective classroom teaching;learning by doing;evaluation（责任编辑：程洁）Cultivating Business English Talents in Guangdong-HongKong-Macao Greater Bay Areaunder the Backgroundof Novel Liberal ArtsZOU Xing-ju(Guangdong Baiyun University,Guangzhou 510550,China)Abstract:The connotation of cultivating business English talents can be optimized by focus-ing on such essential elements as inter-cross,integration,innovation and collaboration,Forging a corresponding relationship between the construction of novel liberal arts and culti-vation of business English talents in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area.Constructed by combining the social economy development trend of the Greater Bay Area,industry upgrades,and demand in talent fairs,the pathway of cultivating business Englishtalents Cements ifself as a cultivation model of business English talents,curricula system,teaching models,practical teaching systems,and staff training.With its correspondence withtypical posts and professional standards,the pathway aims at training interdisciplinary busi-ness talents in the digital age.Key Words:business English talents;pathway of training;strategies of training;novel liberalarts;the Greater Bay Area（责任编辑：程洁）（上接第35页）54