《水下目標探測與識別技術》課程特點與教學能力探討

盛明偉 龐永杰 孫玉山

摘 要：《水下目標探測與識別技術》系本校船舶與海洋工程本科選修課程。該課程要求學生具備一些潛水器方面的知識儲備，并與提升學生的創新能力密切相關。因此，如何提高教師教學能力和課堂教學質量是需要研究的課題。文章首先介紹了《水下目標探測與識別技術》課程特點，然后分別針對高校教師如何具備扎實的教學與科研結合能力、良好的語言表達及應變能力、課堂教學與組織管理能力、多媒體與板書相結合的能力、積極探索新型教學方式的能力以及兼容并包的綜合能力進行了探討，并針對每種教學能力要求給出建議。

關鍵詞：水下目標探測與識別技術；教學能力；教學與科研；新型教學方式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）08-0091-03

Abstract： The underwater target detection and recognition technology is a elective course for the undergraduate students of our university majored in naval architecture and ocean engineering. This course requires students to have some knowledge of the submersible， and is closely related to students' innovation ability improvement. So how to improve the teaching ability of university teachers and the teaching quality of the course is a subject to be studied. This paper， firstly， introduces features of this course， and then discusses how can university teachers have solid teaching and research ability， good expression ability， rapid reaction ability， classroom teaching， organization and management ability， combined ability of multimedia and blackboard， the ability of actively exploring new teaching ways， and the comprehensive ability to absorb everything. This paper also puts forward some suggestions for each teaching ability mentioned.

Keywords： underwater target detection and recognition technology； teaching ability； teaching and scientific research； new teaching modes

一、《水下目標探測與識別技術》課程特點介紹

海洋占據了地球71%的表面積，蘊含著豐富的礦產、生物、化學和動力能源，是一個遠未被開發的資源寶庫。21世紀以來，隨著人口的激增和資源的不斷消耗，對海洋的開發成為人類生存和發展的新空間。水下無人自主航行器（Autonomousunderwatervehicle，AUV）作為先進的機器人技術在海洋領域應用的體現，已逐步成為人類探索和感知海洋環境的必要手段。AUV所攜帶的環境感知和探測裝備，就相當于人類的“眼睛、鼻子、耳朵”，AUV利用這些設備去感知水下目標與環境，從而可以高效順利地完成使命任務。可見，水下目標的探測與識別技術是AUV實現自主航行和完成各類作業使命的重要保障。《水下目標探測與識別技術》課程主要講解水下目標探測與識別技術的基本原理、技術手段和發展現狀，使學生了解相關領域的研究動態，基本內容和國內外的發展現狀，激發學生的學習興趣，為后續課程的學習和完成相關方向的畢業設計打下良好的基礎，激發學生的學習熱情和創新能力。本課程共24學時，本課程主要要求概述如下：

1. 要求學生了解認識目前國際、國內載人與無人潛水器的發展現狀，以及水下目標探測與識別技術的研究與應用現狀。

2. 使學生掌握聲學、微光和激光成像技術的探測原理和設備使用方法。

3. 通過本課程的學習，要求學生理解并掌握水下圖像的處理方法，通過對水下圖像進行分析和理解為進一步水下目標的識別奠定基礎，使學生們掌握初步水下目標探測的方法。為海底管線巡檢奠定理論基礎。

4. 使學生們掌握水下目標的識別與跟蹤方法，理解利用神經網絡實現水下目標分類識別技術。了解三維海底地形探測、跟蹤及匹配方法。

5. 通過本課程的學習，要求學生了解水下目標探測與識別技術的應用領域和發展前景，拓展學生的知識面，滿足培養21世紀海洋開發領域復合型人才的需要。

本課程面向基于水下環境感知的潛水器探測與識別應用知識的學習，具有較強的應用性和專業性，也與未來就業方向密切相關。前期與本課程相關的課程主要包括：《潛艇潛水器原理》、《潛水器設計原理》、《潛水器優化設計》等。結合本課程的特點，本課程以課堂講授為主，輔以適當的多媒體教學手段，每章之后附有練習題；通過具體海上實際試驗樣例進行講解增強學生對課程內容的理解，同時也可增加授課的生動性；考核方式通過讓學生們完成大作業考察對所學知識的理解和應用。在參考國內外先進教學方法與教學理念的基礎上，本文作者分別針對高校教師應具有的扎實的教學與科研結合能力、良好的語言表達及應變能力、課堂教學與組織管理能力、多媒體與板書相結合的能力、積極探索新型教學方式的能力以及兼容并包的綜合能力等多種教學能力進行了探討，以達到提升高校教師教學能力水平、提高課堂教學效果及教學質量的目的。

二、高校教師必須具備一定的專業技能，教學能力培養需要通過以下幾種能力表現出來

（一）扎實的教學與科研結合能力

“有教無研則淺，有研無教則空”詮釋了教學與教學研究的關系。對教學科研類型高校教師來講，教學與科研是一個有機整體。現今知識的更新已經日新月異，因此高校教師需要不斷創造、創新，尤其是在教育教學過程中時刻保有創新精神和意識。針對《水下目標探測與識別技術》課程，授課教師需要具有潛水器、數字圖像處理、信號原理等方面豐富的理論和實踐的基礎，并能夠在此基礎上深入鉆研相關領域的教學方法，將科研與教學方法融匯貫通。教師的科研素養和能力是地方高校教師專業發展的核心內容之一，也是評價地方高校辦學質量的重要指標。當下，地方高校教師存在著科研意識缺乏、科研動力不足、科研機會缺失、科研氛圍不濃、科研條件薄弱等現象。學校應該轉變觀念，培養教師科研意識；增加經費投入，改善科研條件；加強學術交流，營造科研氛圍；完善管理機制，增強教師科研動力[1]。

（二）良好的語言表達及應變能力

語言是教師向學生傳達信息、溝通交流、與學生交流的重要載體和必要手段。語言的表達方式包括口語及書面語、體態語言及動作等。語言作為教師課堂上傳播知識的重要手段，增加高校教師語言的藝術性和趣味性，既可以活躍課堂氛圍，又可以提高學生對新知識的理解力[2]。由此可見，提高授課過程中教師的語言表達能力是必要的。教師授課語言需要研制有物，擲地有聲，啟迪學生們去思考和探索。具有引人入勝、有聲有色、有板有眼的語言魅力是吸引學生認真聽講的關鍵要素，也是成為一名優秀教師的基本要素。新世紀的大學生具有學識廣、思維活躍、知識多元化廣泛的特點，因此高校教師常會遇到突發問題與狀況，即使經過高校教師崗前培訓教育，但如何調控課堂以使教學順利、高效的完成，需要教師進行一定時間的積累，使其具有較高的臨場應變能力。課堂掌控能力強，既是好的應變能力的體現，又是教學經驗的長期積累的結果。因此，高校教師應不斷學習，鞏固自己的專業特長外，及時了解社會熱點及動態，不斷增加并更新自身知識儲備。此外，還應多通過與學生交流談心，提高課堂應變及對緊急問題的處理能力。

（三）課堂教學與組織管理能力

課堂教學與組織管理能力是高校教師立足教育之本。課堂教學能力是教學工作順利進行的重要保證。由于本課程屬于工科類型，工科領域所涉及到知識迅猛更新，技術換代發展速度快，因此既要抓住教材的重點、難點，又不能拘泥于教材，不斷更新授課內容，力爭使課程信息與時代發展同步。此外，還應及時了解和掌握學生動態，因材施教，高效優化整合多種教學方式來完成教學。同時在教學設計過程中，圍繞傳道、授業、解惑、啟迪智慧的教書育人目標融合創新教學理念和方法。教學組織管理能力要包括：課上教與學、課外實踐（試驗）、班務工作等。課上教師既要組織學生認真接受和理解知識，又要具有及時處理課堂偶發事件的能力。課外實踐（試驗）過程中，主要針對本課程所要求的大作業，組織答疑；課外實踐（試驗）在發揮教師的組織、引領與帶動作用下，應充分發揮學生的主觀能動性，引領學生去自主試驗、大膽創新。班務工作，教師需要發揮課代表的帶頭作用，組織匯報學生情況，使學生們互幫互助，共同提高和進步。

（四）多媒體與板書相結合的能力

現代教學離不開先進的信息技術手段，合理地利用多媒體技術既可為學生的發展和學習創建全面、及時、多元化的教學環境，又可以為學生們提供先進而便利的學習工具。高校教師應提高將多媒體技術與傳統授課方式結合能力，整合到專業課程當中，為改革傳統教學，提高教學質量奠定基礎。以《水下目標探測與識別技術》為例，本課程的內容范圍涉及交叉學科，現有相關的教材難以全面包含所有授課內容，因此本文作者融合多套教材內容，制定了本課程的教學方案與多媒體課件，并根據實際發展情況不斷優化更新多媒體課件內容。但是，完成的授課內容僅緊靠多媒體教學是無法完成了，因此多媒體教學需要與板書相結合[3]。本課程中也采用多媒體結合板書的方式進行課堂教學工作。《水下目標探測與識別技術》課程屬于交叉學科，與水下目標探測與識別的相關的知識體系較為龐雜，因此課堂上常需要將復雜問題先進行細化分解，圍繞該問題列出幾個關鍵點，并用板書形式逐一列出，學生再根據這幾個關鍵點，結合多媒體內容，以便學生及時對所列問題形成系統化的理解和記憶。多媒體課件應該做到主次分明、層次清晰，多幅PPT頁面之間應該具有良好的銜接，同時前后文需要保持良好的邏輯性；利用PPT課件進行講解應注意語速問題，注意抑揚頓挫，把好節奏感，還應做到重點突出，留給學生充足的思索問題時間，并保持課堂良好的互動性。多媒體教學PPT課件的優勢是圖像和視頻，但在授課過程中需要配合一定的解釋說明，以便與學生們充分理解學習內容。以本課程為例，水下目標的檢測與識別算法較為復雜和抽象，如何將復雜的目標或者環境特征簡化為抽象的模型，結合具體算法進行相關分析及計算，對該抽象過程在多媒體中進行模擬可以使問題更加生動和有趣，但其中的算法原理與公式推演過程則需要板書來配合完成內容的講解，使學生們能夠對所研究問題有更加深入的理解和掌握。

（五）積極探索新型教學方式的能力

“活到老，學到老”，指的是社會成員為適應社會發展和實現個體發展的需要進行終身學習。該理念根植于特殊社會、生活和教育背景下，具有終身性、全民性、廣泛性特點，是一個持續進行學習的過程。因此，高校教師必須具備終生學習的能力。現今的創新人才培養模式以及高等教育質量的提升直接關系著國家經濟發展和社會進步。2012年世界多個國家紛紛加入“慕課”大潮，短時間內“慕課”獲得巨大發展，正逐步吸引著各行各業的目標[4，5]。“慕課”作為一種新型教育方式，正在擴大高等教育規模、提高高等教育質量、培養及創新人才培養理念、實現教育的多樣化和個性化等領域發揮著越來越重要的作用。“慕課”的引入有助于貫徹終身教育理念，提高公民素質。高校教師在探索新型教學方式過程中，應注意到“慕課”帶來的在線學習模式及其相應的多樣化等優勢，為我國推進高等教育在線模式轉化升級服務。“慕課”等新型教學方式的發展可為我國教育工作者利用豐富的教育資源開發優秀的課程提供十分積極和有意義的參考。

（六）兼容并包的綜合能力

除了以上各項能力外，高校教師還應具有良好的團隊協作能力、反思能力、教育教學評價能力。人際關系的發展離不開交往與團隊協作，團隊協作能力的提出就要求教師要與學生構建和諧、平等、合作的師生關系；教師與所在團隊建立良好的協作關系。要實現這種師生關系必須依靠教師與學生溝通、合作交往；教師與所在研究所不可缺少溝通和交流；《水下目標探測與識別技術》課程涉及多個學科，學科課程間存在滲透整合的關系，因此應加強教師之間的合作與交流，提高依靠團隊協作去完成綜合課程和綜合實踐課程、科學課題研究的技能。教師成長經驗反思是源于美國心理學家波斯納的理論，波斯納主張未經反思的經驗屬于狹溢經驗，并將其視為膚淺的知識。因此，教師只有通過不斷反思去發現、分析、總結和解決問題，才能使教學更加有效。高校教師不僅要理解新評價理念，而且還要感悟這種評價的導向作用。教育評價目的功能、目標體系和評價的方式方法，是課程培養的目標和功能、改革實施的效果能否取得成功的關鍵要素。

三、結束語

綜上所述，由《水下目標探測與識別技術》課程特點可見，本課程在船舶與海洋工程專業課程體系中具有重要作用，本課程融合了潛水器相關課程知識，通過利用交叉的學科知識可以為海底管道檢測，三維海底地形探測跟蹤等實際工程問題提供解決與指導方案。本文還針對高校教師扎實的教學與科研結合能力、良好的語言表達及應變能力、課堂教學與組織管理能力、多媒體與板書相結合的能力、積極探索新型教學方式的能力、兼容并包的綜合能力等多種教學能力進行了探討。通過本文教學能力的探討，不僅可以為高校教師教學能力的提升，課程評價與教學改革提供有益的參考，而且能夠為以后提升該課程的授課效果與高校教師教學能力的培養奠定基礎。

參考文獻

[1]吳耀武.論地方高校教師科研能力的提升[J].中國高校科技，2014（5）：27-29.

[2]姚笑青.土力學課程特點與課堂教學方法探討[J].高等建筑教育，2007，16（4）：81-85.

[3]孫樹政，任慧龍，馮國慶.《船舶結構設計》課程體系與課堂教學方法探討[J].高教學刊，2015（12）：38-39.

[4]張鷙遠.“慕課”（MOOCS）發展對我國高等教育的影響及其對策[J].河北師范大學學報，2014，16（2）：116-121.

[5]劉楊鉞，劉戟鋒.MOOC：傳統型大學面臨的新挑戰[J].中國社會科學報，2013.