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摘要：在分析船电专业实践教学基本模式的基础上，探析“1+1+1”型实践教学方法以及虚拟拆装在船电专业实践教学中的应用。其中，“1+1+1”型实践教学方法是以学生成绩为依据将学生进行分组训练，分别采用“精讲精炼，纵向延伸”、“精讲细炼，横向拓展”以及“细讲细练、夯实基础”的教学方法；采用虚拟拆装技术辅助开展实践教学，不受实验场地和设备限制，具有安全、可循环等优点，能使学生快速理解复杂设备内部构造和掌握实践教学内容。
关键词：教学方法；实践教学；改革
本文引用格式：刘世杰，等.船电专业实践教学方法分析与改革[J].教育现代化,2020,7(53):72-75.
一 引言
《STCW公约马尼拉修正案》要求船舶上强制设置船舶电子电气员（ETO）岗位，该岗位的设置对电子电气员的理论知识和实操技能提出了更高的要求，尤其是在通信导航仪器方面，部分老师对此类设备的维修也不甚精通，实践教学过程难以满足学生解决实际故障的需求，学生的动手能力有待进一步提升。因此，航海类院校有必要改进实践教学方法和理念[1]，以提高实践教学质量。
二 船电专业课程设置基本情况
船舶电子电气工程专业（以下简称船电专业）主要培养既符合《STCW公约马尼拉修正案》关于电子电气员岗位能力的要求，又具备一定实践和创新能力的应用型航海人才。该专业实践教学内容主要包括船舶电子电气管理与工艺实操训练、船舶电站操作与维护、计算机与自动化实操训练、通信和导航设备维护等。通过实践教学，学生能够掌握常用电子电气元件的识别、测量和使用方法；能够掌握船舶电气系统故障检测的常用方法，例如船舶电动机的拆装和维护、电气设备的绝缘检测与维护等；能够掌握船舶发电机并车操作，掌握船舶电网和船舶应急配电板故障的常见原因及排除方式，以及能够掌握船舶通信和导航设备的维修保养方法等。
通过实践教学不仅能加深学生对理论知识的理解，还能显著增强学生的动手能力，使学生达到相关评估考核要求。做好实践教学工作不仅需要重视设施设备及训练场地的建设，还要兼顾实践教学体系的完善、教学方法的改进以及教师实践教学能力的培养等工作[2]。在教学过程中，教师通常采用视频、图片和理论讲解相结合的方式，很难激发学生的学习兴趣和积极性[3]。因此，要结合学校实验室具体情况，形成一个由浅入深、由简单到复杂、由单课程到多课程综合的实践教学体系，使学生的实践能力、动手能力、创新能力得到培养和提高。建立科学合理的实践教学体系并发挥其重要作用，必须以先进完备的实践教学平台作为支撑[4]。
三 实践教学基本方法
船电专业实践教学内容主要包括通信与导航设备维护、船舶电子电气管理与工艺、船舶电站操作与维护以及计算机与自动化四部分。实践教学方法主要包括校内实验室分组实践教学、船舶海上航行认知性实习以及企业实践实习三类。
（一）校内分组开展实践教学
在校内实验室、实训室开展实践教学时，教师通常按照班级和学号将学生进行分组，一般每2个班组成一个循环，每一个班分为2个小组，合计4个小组，记为A、B、C、D，如表1所示。
分组后，学生按照详细的实践课程表上课，例如A组学生，第一周参加通信与导航设备维护课程实践，第二周参加电子电气管理与工艺课程实践，第三周参加船舶电站操作与维护课程实践，第四周参加计算机与自动化课程实践。B、C、D组实践过程依次类推。由于是按照学号顺序分组，基本上每组都包含基础较好的学生、基础较差的学生以及中间型的学生。
教师在开展实践课时，面对的学生水平不一，如果讲解过于详细，因成绩较好的学生和部分中间型的学生其对专业理论知识掌握较扎实，其获得的新知识其实不多；如果简单讲解或者传授较多新知识，则基础较差的学生可能听不懂教师讲授的内容，从而无法达到良好的训练效果，实践教学方法不能较好地兼顾好、中、差三类学生。实际上，由于每组学生基本都包含好、中、差三类，为了照顾基础较差的学生，在实践教学时，无论是哪一组学生，教师通常都会予以详细的理论讲解，教学方式单一，久而久之，会使教师失去教学激情，以致教学效果下降。
（二）船舶航行认知性实习
海上航行实习是以学生随船舶实际出海开展实践教学为主要形式，是海上职业素质教育的核心内容[5]。通过航行实习使学生进一步认识海洋、了解船舶、熟悉船海员工作，为专业课程学习打下基础。参加航行教学实习的学生基本都是首次上船，尚未接受任何专业知识训练，因此，强化学生的安全意识，加强安全与纪律教育非常重要[6]。
航行实习的教学主要包括以下几个方面：（1）分别由船长、轮机长、驾驶员、电子电气员以及带队教师主讲相关内容。（2）由带队教师组织学生进行讨论、交流，增强学习的积极性和主动性。（3）锻炼意志，克服晕船。在航行途中，船舶会直接受到航区的风、浪、流等影响，特别是风浪造成的船舶颠簸，会使大部分学生出现航行中身体不适现象，少数学生“晕船”严重。学生应以顽强毅力尽快闯过晕船关，以适应海上特殊的工作环境。（4）由驾驶员、轮机员组织学生进行弃船、救生以及消防、溢油等演习和现场教学，提高学生的安全意识。
学生在航行实习期间，根据实习要求撰写实习报告和实习日记。实习带队教师负责学生航行实习成绩的评定，实习成绩分配比例通常按实习报告占50%、实习日记占30%、实习表现占20%执行。实习成绩不及格者，可通过重写实习报告或在校内实验室补充实习等方式补修学分。
（三）企业实践实习活动
目前，大部分院校都设有实践教学基地，主要开展认知性实习和毕业实习两类活动。认知性实习是学校根据教学需要定期安排学生到企业进行参观、实习，一般只有半天或者一天的时间，使学生熟悉企业的运营模式、了解设施设备的使用及管理方法，目的是培养学生的学习兴趣以及使学生对本专业有更深刻的认识。毕业实习是高校培养应用性人才的重要实践环节，学生通过参与企业生产将所学理论知识与企业生产实际相结合，锻炼独立解决技术问题的能力，毕业实习通常与毕业设计（论文）紧密相连，为学生完成毕业设计（论文）奠定基础。
如果院校与企业能够深入开展合作，构建产学研融合发展的创新体系，比如双方在科学研究方面开展一些基础性研究合作项目，将产学研有机结合，不仅培养学生的实践能力，还能提升学生、教师及企业技术人员的创新能力，为企业提供新的技术和研发新的产品，形成专业、产业相互促进、共同发展的新格局，实现产学共赢、融合发展。
四 实践教学方法改革与探析
（一）“1+1+1”型实践教学方法探析
不论是校内实验室分组实践教学，还是船舶海上航行认知性实习，传统实践教学方法均不能较好地兼顾好、中、差三类学生。为了进一步提高实践教学质量，在分析传统实践教学方法的基础上，本文提出一种“1+1+1”型实践教学方法，该方法中的三个“1”分别表示基础较好的学生、中间型的学生和基础较差的学生。该方法旨在根据学生的实际情况，在满足教学大纲的基础上，采用灵活的教学方式，更好地达到因材施教的目的。
使用“1+1+1”型实践教学方法时，不再按照原来的实践教学模式进行分组训练，而是按照学生的理论课成绩排名进行分组，同样以2个班作为一个循环，将2个班的学生按成绩排名分为4组，分别记为A、B1、B2和C组，每组不超过20人，其中，成绩较好的学生为A组，中间型的学生为B1和B2组，成绩较差的学生为C组。学生分组情况如表2所示。
按照“1+1+1”型实践教学方法分组后，由于各组学生水平差别不大，在实践教学时可以对不同组别的学生采用不同的教学方法。A组学生理论知识掌握较为扎实，可以采用“精讲精炼，纵向延伸”的教学方式，向学生简明扼要地讲述理论知识点，留给学生充裕的时间进行实操训练，并利用剩余时间引入故障分析和判断，启发学生的纵向思维能力；B组学生的理论知识掌握程度虽然不如A组，但在教师的讲解下能够顺利完成实操训练，因此，可以对B1和B2组学生采用“精讲细炼，横向拓展”的教学方式，实操训练完成后，利用剩余时间讲解相同类型设备的实操注意事项及方法，使学生具备操作相同类型设备的能力；对C组学生则采用“细讲细练、夯实基础”的教学方式，由于C组学生基础稍差，理论知识掌握不牢，必须进行较为详细的讲解，在实操的时候教师要投入更多的精力和耐心，指导学生掌握基础理论、完成实操训练并达到预期教学效果。
采用“1+1+1”型实践教学方法开展实践教学，可以较好的避免同一组的学生水平差别较大的情况，教师在授课时不仅能够根据本组学生水平灵活采用不同的教学和管理方法，做到因材施教，还能使得本组学生因水平相当而更加团结，增强学生的自信心，能够有效提高学生的学习积极性和实践教学质量。
（二）虚拟拆装在实践教学中的应用探析
在通常的实践教学训练中，由于学校的实验场地和设备数量有限，参加拆装训练的学生众多，教师难以保证每位学生都能得到足够的、有效的训练。学生也很难熟练掌握拆装方法，动手能力不易得到较好提升[7]。而虚拟拆装训练则具有安全、可多人重复训练等优点，可以使学生在虚拟环境中模拟真实设备的拆装训练，满足学生多方位的学习需求，适用范围更广，且不受场地限制。例如采用UG 8.5软件开发船舶辅锅炉喷油器虚拟拆装训练系统，可以实现以下三个功能：
1)实现零件组合装配。每一个零件都有自己的相对位置，参照喷油器实物将建立的零件模型进行虚拟装配，以实现从零件到整体的手动组装过程。装配方式包括自底向上装配、自顶向下装配和混合装配三种方式。在装配过程中，通常用装配约束来指定组件之间的定位关系。装配约束是用来限制装配组件的自由度，可以分为完全约束和欠约束两类。在装配模型生成后，可建立爆炸视图，将各个部件展现在同一个视图里；利用软件的装配工程图功能，可自动生成装配明细表。
2)实现逻辑顺序拆装。利用UG装配模块中的装配序列功能，可以使建立的模型遵循实体拆装顺序。利用场景运动中的操作手柄可以按照设定的轨迹移动模型各部件，并用三维手柄进行二次处理，能使模型各部件虚拟运动更加逼真，从而实现虚拟拆装。
3)制作装配动画，实现系统发布。可以利用UG将制作完成的动画导出为电影，通过选择电影格式，能生成在不同平台上独立运行的视频文件。
制作顺序装配动画时，首先进入UG软件的序列装配环境，在序列导航器中创建一个新的序列，并在导航器中选择需要序列装配的部件。点击[工具栏]中的[插入运动]选项，会弹出一个录制组件运动的对话框，如图1所示。点击其中的[对象选择]选项，选择需要移动的部件，可以根据三维坐标手柄进行对象的移动。为了达到顺序拆装的效果，将每一个运动幅的时间设置为一秒，也可用工具栏中的[装配/拆卸]功能进行制作。
将制作好的顺序拆装动画导出为电影格式，如图2所示，并使之用于教学使用和展示，学生可以更加直观、真实地理解零部件的内部装配关系，利于提高学习兴趣和实际拆装动手能力。
另外，虚拟拆装可以极大地缩短实体拆装所需的时间，还可以降低拆装风险,结合虚拟拆装训练可以提高实体装配的教学质量和效率[8]。因此，可以针对结构复杂的大型设备，利用相关软件开发虚拟拆装系统，将虚拟拆装与实物拆装相结合，提高实践教学效果。
五结论
实践教学是船电专业一项重要的综合性实践课程，不仅需要重视实训室、实习船和实践基地建设，还要不断探索、改革教学方法。在传统实践教学基础上，探索“1+1+1”型实践教学方法和虚拟拆装技术在实践教学中的应用。
“1+1+1”型实践教学方法是以学生理论成绩为依据将学生分为A组、B1和B2组以及C组，其中，A组为成绩较好的同学，B1和B2为中间型的同学，C组分为成绩较差的同学，分别采用“精讲精炼，纵向延伸”、“精讲细炼，横向拓展”以及“细讲细练、夯实基础”的教学方式。采用“1+1+1”型实践教学方法不仅教法灵活，还能较好地避免同一组学生水平差别较大的情况，实现因材施教。采用虚拟拆装技术辅助开展实践教学，不仅可以避免实验场地、设备数量限制，实现无限循环拆装，还可以降低实物拆装过程中隐藏的风险，同时，使学生对复杂设备的内部构造快速建立感性认识，进一步提高学生的学习兴趣和实践教学效果。
参考文献
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[2]刘洋，王波.关于船舶电子电气工程专业实践教学的几点思考[J].科技展望,2015（18）：192.
[3]张学俊，刘红晶，林华.虚拟现实技术在船电专业实践教学中的应用探索[J].物流工程与管理,2020（42）：186-187，170.
[4]荣辉，俞万能，张忠刚等.船电专业人才培养质量保障体系的探索与实践[J].集美大学学报,2019（20）：82-88.
[5]张勇明，张天浩，詹昊可.海上航行实习教学改革探讨[J].科教导刊,2016（33）:88-89.
[6]刘莹徽，薛涵，谢泽龙.轮机工程专业海上教学实习探究[J].航海教育研究,2006（3）:58-59.
[7]刘莹徽，薛涵，谢泽龙.基于Android的船舶辅机虚拟拆装研究[J].科技创新与应用,2019（13）:34-37.
[8]夏平均，姚英学，刘江省等.虚拟装配工艺规划及示教系统的研究[J].南京理工大学报,2005,29(5):570-574.
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