“船舶操縱與控制”精品課程建設的探索與研究

孫玉山 姜大鵬 李岳明 張國成

摘要：船舶操縱與控制是船舶與海洋工程專業一門重要的專業課，具有涉及多學科、知識點范圍廣等特點，其教學理論專業性強，晦澀難懂。根據“船舶操縱與控制”課程的教學現狀，結合哈爾濱工程大學建設“三海一核”特色專業精品課程的目標，深入開展“船舶操縱與控制”精品課程建設。注重師資隊伍的建設與培養，探索教學形式與教學方法創新與改革，綜合運用傳統教學與多媒體等現代教學手段，開展互動式、啟發式和討論式教學。通過課程建設，教學方法、教學手段、師資水平等均顯著提高。

關鍵詞：船舶的操縱與控制；課程建設；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0106-02

一、引言

“船舶操縱與控制”是船舶與海洋工程專業重要的研究生專業課，是從事船舶控制研究工作的基礎，涉及到理論力學、水動力學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論、船舶靜力學、船舶操縱性、船舶推進與船舶耐波性等多學科，具有理論性強、知識點多的特點。該課程主要開展船舶操縱性與控制方面知識的探討與學習。介紹國內外船舶操縱與控制領域的發展現狀，分析未來該領域的發展趨勢。學習水面船舶的動力學、運動學建模，包括作用在船上的環境載荷的情況掌握建立環境載荷的數學模型；熟悉船舶控制設備與傳感器的原理與數據處理，通過控制基本理論與方法的學習，結合船舶操縱與控制的特點，掌握船舶運動控制的基本方法。

《船舶操縱與控制》源于上世紀80年代我校研究生培養初期，以往該課程注重教學內容和理論性的系統性，造成課程理論和實踐脫節，教學相關內容受到教材的局限性跟不上相關專業知識理論的最新進展，教學內容側重不突出，導致該課程教學內容單一、任課教師講授費力、學生掌握吃力現象。從2013年開始孫玉山副教授負責該課程主講與建設。經過梳理與相關教學專家研討，該課程當年獲得哈爾濱工程大學研究生精品課程建設立項。在該課程的實踐教學與建設過程中，課程教師團隊從頂層課程目標、教學大綱的重新修訂，到具體教材的選定與更新、教學內容、教學方法的實施等多方面探索“船舶操縱與控制”精品課程的建設。

二、修訂教學大綱，明確建設目標

“船舶操縱與控制”課程的主要內容講授船舶操縱與控制方面相關理論與方法，不僅涉及船舶靜力學、船舶操縱性、船舶推進與船舶耐波性等船舶類相關專業知識，還涵蓋理論力學、水動力學、高等數學、自動控制原理、現代控制理論等相關理論知識，因此，該課程具有涉及多學科、知識點范圍廣等特點，相對教學內容而言，課程學時偏少。以往基于黑板的傳統學方式無法傳遞更多的信息量，同時，課程的學習內容需緊跟科技進步與最新研究進展。因此，課程教師團隊與相關專家經充分討論與研討，明確了課程建設目標（如圖1所示），并對課程教學大綱進行了部分修正，更新了教學內容。

為此，我們在以下幾個方面進行了探索：

1.理論教學內容側重點、廣度和深度的把握，將船舶操縱的特點與自動控制原理相結合，參照國內外相關課程設計，使該課程緊跟該領域最新發展進展，體現教學內容的前沿性與先進性。針對該課程主體研究生主要由海洋與船舶工程專業方向的本科畢業生考入，均學習過船舶類相關專業，因此，將課程中船舶動力學與數學模型的建立等相關知識課時縮短，并且主要講解拓展部分，這一部分內容著重從深度及最新進展上著手。同時，課程設計中增加船舶控制傳感器、設備的原理及數據處理的介紹，并深入分析與講解代表船舶運動控制方面最新發展與熱點——船舶動力定位的運動控制，拓寬了學生知識面，使學生產生濃厚的學習興趣。

2.在教材的選定方面，除了課程自編講義，還選用Thor I.Fossen主編的2011年出版的英文版教材《Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Contro》內容為重要補充內容，部分內容展開雙語教學，開發與補充電子課件和教學網站建設以促進該課程教學。

三、注重課程教師隊伍培養與建設

教育部在《關于啟動高等學校教學質量與教學改革工程精品課程建設工作的通知》中，將精品課程包含5各要素—“五個一流”，即“一流的教師隊伍、一流的教學內容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點”。而在這“五個一流”的要素中，起決定作用、最為關鍵就是一流教師[1]。課程教學內容需要由教師團隊組織實施，教學方法需要由教師團隊來探索創新，教學管理需由教師團隊的參與與積極支持，因此，精品課程的建設過程中，教師團隊是主體，教師隊伍的建設與培養是重點與關鍵。

在“船舶操縱與控制”的課程建設過程中，不僅積極發揮年輕教師的作用，并且注重教學團隊青年教師的培養，通過課程教學方法討論與研討及教學觀摩與交流等多種形式，不斷提高教學成員教師的執教水平，其中課程負責人孫玉山老師獲得哈爾濱工程大學2013年度研究生優秀指導教師二等獎、2013年度教師教學建設與研究工作優秀三等獎、2011—2013年三次獲得本科生優秀主講教師三等獎；主要成員張鐵棟老師申請的題為《基于“卓越工程師”培養的潛水器設計課程探究式教學模式研究》獲哈爾濱工程大學年校級教育教學改革項目立項。課程建設主要成員孫玉山、張鐵棟老師與蘇玉民教授合作完成了學校精品公開課《舞動的水下精靈-水下運載器》的錄制，并已在國家網站公開。其他教學團隊成員教學水平與能力也獲得較大提高。

四、教學方法創新與改革

由于“船舶操縱與控制”教學內容理論性強，其中涉及的基本原理、概念和專門的數學知識點較多，需要傳授的專業知識信息量大，這就需要改善以往以傳統教學為主要手段的教學方式，需要引入多種教學模式與方法，充分發揮現代教學手段具有圖、文、聲并茂甚至有活動影像的特點，能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化，激發學生學習興趣，調動其主動學習的積極性[2]。

1.引入案例教學方法。通過案例分析不僅可以彌補傳統教學不足，提高學生學習理論知識的興趣，而且利于培養學生分析問題、解決問題能力。理論課一般都按照傳統“原理教學”的方式開展，案例教育較少涉及。因此導致操縱理論課過于重視理論的灌輸，忽略學生分析能力的培養；強調問題的解釋而對問題的解決涉及并不多。因此，在船舶操縱與控制的理論教學過程中引入案例教學方法是非常有必要的。

2.發揮多媒體等輔助教學的特點與優勢，引進先進教學手段。實施多媒體輔助課堂教學，制作直觀性、啟發性與生動性緊密結合的船舶操縱性多媒體課件。課件中適當地嵌入各種實際生活中的操縱性問題與現象，培養學生主動參與、積極思考的學習習慣。比如在講解縱橫傾對船舶穩定性影響時，引導學生思考如何在船上裝載貨物增加船舶的航行穩定性等問題，從而提高學生學習本課程的興趣。另外，可開發計算機網絡課堂輔助教學系統，豐富課堂教學多媒體的課件，不斷充實完善網絡試題庫，實現在線學習、在線自測、在線輔導答疑等，提高課程教學效率。

3.改善課堂教學方法，開展互動式、啟發式和討論式教學。雖然在傳統教學方法中，教師一般以教師自己為中心組織課堂授課，試圖將課程內容嚴密、系統地傳授給學生。但容易造成教學內容機械，往往會有“一言堂”、“注入式”等不利效果。因此，需要發揮傳統教學手段的優點，并加以改進，結合多媒體等先進教學手段，按照條理清晰、形象直觀的原則精心制作船舶操縱性教學多媒體課件，在課件中設置課堂提問環節，引導學生積極思考專業問題、主動融入課堂教學中，實現多媒體教學手段與互動式、啟發式教學方法的緊密結合，營造生動活潑、富有成效的課堂教學氛圍。

4.部分課程內容為雙語教學。為了使學生掌握“船舶操縱與控制”前沿發展與最新進展，提高研究生在該課程和相關專業知識英語能力，教師團隊嘗試對課程部分內容開展雙語教學，并選取相應的英文教材、編制設計了相應課件。教師精心設計難點、重點相關主題內容，開展師生討論，激發與調動研究生學習專業用語積極性。

五、結束語

在哈爾濱工程大學的支持下，“船舶操縱與控制”精品課程從2013年8月立項到現在的建設過程中，修訂了教學大綱，對教學內容和教學方式進行了探索與改革，拓寬了教學知識點，開展了多樣化的教學模式與方法，搭建了教學網站實施，提高了船舶操縱與控制的教學效果與教學質量。因為，該精品課程建設時間短，教學過程中仍存在很多不足，為此，我們將改進不足，進一步明確課程建設目標，探索有效的教學形式與方法，逐步培養優秀的師資隊伍，進一步提高“船舶操縱與控制”教學水平，實現高水平精品課程的建設目標。

參考文獻：

[1]柳禮泉，陳宇翔.精品課程建設與一流教師隊伍培養[J].高等教育研究，2007，28（3）：77-81.

[2]孫玉山，李岳明，張國成.船舶與海洋工程方向卓越工程師創新能力的培養[J].黑龍江省科技信息，2015，（2）：55.