李德珊
(廈門海洋職業(yè)技術學院,福建廈門 361012)
船舶輪機主要包括船舶動力裝置、輔助動力裝置、舵機等一系列裝置,不僅保障了船舶的正常行駛,也保障了船舶的安全運行。隨著我國造船實力的不斷提升,無論是貨船還是軍艦,造船工藝越來越接近發(fā)達國家水平,這背后離不開我國對于船舶制造和維修人才的培養(yǎng),輪機工程專業(yè)也是教育部所制定的交通行業(yè)80 個主干行業(yè)之一,輪機工程專業(yè)主要培養(yǎng)管理船舶所有機電設備和動力裝置的機電工程師。將虛擬現實技術應用在輪機教學當中,可以讓學生利用可穿戴設備進行智能化的學習,不僅可以激起學生的學習興趣,還能讓學生更加輕松地理解相關專業(yè)知識,并在模擬練習當中積累實踐經驗,從而熟練地掌握輪機拆裝工作流程和方法。
虛擬現實的定義來自于虛擬和現實兩個概念,因此虛擬現實基本上是指接近于現實,這可能意味著任何事情,但通常是指特定類型的現實仿真,因此虛擬現實技術的應用十分廣泛,在軍事、教育、科學等領域都有廣泛應用。人類利用感知系統(tǒng)了解世界,像味覺、觸覺、視覺和聽覺都是十分重要的感覺器官,但還有一些感覺并不明顯,也十分重要,比如平衡感。通過感官系統(tǒng)的信息輸入,大腦再對感官信息進行特殊處理,從而確保人能夠了解現實,即人對現實的整體體驗只是感覺信息和大腦感知機制的結合,如果將虛假信息呈現給人的感官,人對現實的感知也會隨之改變,盡管在現實中并不存在,但對接受虛擬信息的人而言這就是真實,這也就是虛擬現實。虛擬現實需要通過計算機生成的虛擬環(huán)境呈現給人的感官,之后人可以以某種方式對其進行探索,人將成為這個虛擬世界的一部分,或者沉浸在這個環(huán)境中,并在虛擬現實環(huán)境當中操縱物體或執(zhí)行一系列動作。
輪機工程專業(yè)課程十分的復雜和綜合,包括工程力學、流體力學、材料力學、機械設計、電路與電子技術、輪機操作、輪機工程等多個學科和門類的知識。其中輪機維護、修理與保養(yǎng)是十分重要的學習內容,需要學生在熟練掌握大量理論知識的前提下進行實踐操作,從而在實踐過程中掌握工具的使用,以及操作的方法和流程。在傳統(tǒng)教學模式當中,教師往往會先向學生講解理論知識,然后利用多媒體設備向學生展示輪機的構造、常見故障、維修方法等,之后就要帶學生進行實訓練習,讓學生親自動手操作。但因為輪機尺寸、操作復雜程度等因素的限制,學生很難在實訓學習中熟練掌握相關的技能和知識。而虛擬現實技術的應用,則可以讓學生仔細了解輪機的結構,并對其進行各種操作。這樣尺寸、重量的限制便不復存在,學生能夠根據教師的講解實時進行相關操作,從而達到實訓效果,使學生掌握輪機相關知識,以及拆裝技能和方法。
船舶輪機拆裝教學主要是為了培養(yǎng)學生的動手能力,學生需要不斷地學習和練習才能掌握相關工具和設備,并熟練地將學到的知識和技能應用到未來的工作當中。在當前的船舶輪機拆裝教學當中存在著諸多問題,首先是教師自身的專業(yè)水平和教學意愿不夠強烈,作為船舶輪機教師,只有具備一定的實際工作經驗,才能制定出合理的教學計劃,并采用合適的教學方式和教學內容。而且教師在教學中發(fā)揮著主要作用,如果教師水平不足,將會對教學工作產生很大的影響。其次,不同于汽車維修,船舶輪機實踐教學需要學校提供實訓平臺,而相關設備和工具十分昂貴,需要花費學校的大量資金和資源,很多學校自身的預算不足,導致實訓資源嚴重短缺,或實訓設備比較老舊,會導致實訓教學無法順利展開,學生沒有擁有太多的實踐練習機會。另外,船舶輪機實訓教學的考核方式較為單一,比較偏重理論考核或操作考核,忽略了對學生綜合素質、能力和認知的評價,無法對學生形成全面客觀的了解,這樣學生的心理也會變得懈怠,無法滿足日后工作中的具體需求。
船舶輪機拆裝工作比較復雜,僅憑學生的個人力量很難獨自完成,如果讓全班學生共同完成輪機拆裝,則人數較多,分工較為細碎,會導致部分學生在作業(yè),部分學生在旁邊觀看,無法讓所有學生從全局出發(fā)系統(tǒng)地了解相關技術和方法。因此教師可以采取小組合作法,將所有學生分為若干個小組,以小組為單位開展實訓教學,使學生能夠進行更加有效的分工合作。虛擬技術盡管以個人為主,學生通過可穿戴設備可以在虛擬環(huán)境中進行操作練習,但在獨自操作過程中,也會遇到很多的問題,比如操作步驟和使用工具上的錯誤,但如果在虛擬環(huán)境中有同伴進行交流,很多問題都可以迎刃而解,并且會有效提升學生的團隊合作能力。例如在拆裝船舶主機時,利用虛擬技術開展小組合作,讓學生一起制定拆裝計劃,并合作進行拆裝操作,從而使其能夠更加高效地進行合作學習。
學生技術經驗的積累只能在不斷地練習當中形成,如果學生沒有體驗過真實的拆裝工作,依靠所學的知識只能紙上談兵,學過的知識也會很快忘記,并且學習興趣也會逐漸降低。學生只有在真實工作環(huán)境中體驗到輪機拆裝的全流程,才能體驗到實際工作中的重點難點,并進行針對性的學習理解。因此教師可以利用虛擬技術開展體驗式教學,讓學生在親身體驗的過程中,感受自身的思考過程和情感變化,這樣學生就會對輪機拆裝工作留下深刻的印象,形成長時間都很難忘記的回憶,從而對輪機拆裝工作形成更加深刻的認識。虛擬現實技術本就是體驗式教學的重要技術手段,可以讓學生在虛擬情境當中體驗輪機拆裝工作的工作流程,虛擬情境并不是對真實情境的簡單模仿,而應針對學生的實際水平將情境分為簡單、中等、困難等多個階段,讓學生進行逐步的進階提升,這樣不僅能減輕學生的學習負擔,使其更加輕松地學習,還能激發(fā)學生的學習興趣,使其為掌握更具難度的知識而不斷努力。例如,在教授輔助裝置的拆裝教學當中,利用虛擬現實技術開展體驗式教學,讓學生獨自體驗一些輔助裝置的拆裝過程,了解傳播電能、熱能等能源的來源,并使學生能夠深刻地了解其中的能源產生裝置和供給原理。這樣學生不僅能夠將繁重的學習任務拆分為無數的小任務,還能夠在體驗學習的過程中進行深度思考,從而掌握相關知識和方法。
輪機拆裝工作是一項系統(tǒng)性的工程,也是需要謹慎處理的工作,不能隨意對輪機系統(tǒng)中的零部件進行拆裝,也具有較強的拆裝難度,學生只有建立起項目化的工作思維,才能準確判斷出在何種情況下進行拆裝。項目式教學是較為常見的實訓模式之一,在很多實踐性較強的專業(yè)中都有所應用,并且具有較強的指向性,可以充分發(fā)揮出學生在學習當中的主體地位,使學生能夠將理論知識和實踐知識結合起來進行理解。項目教學法主要由學生負責,包括前期計劃的制定、過程的實施、問題的解決、結果的評價等,這樣可以有效激發(fā)學生的主觀能動性,使學生能夠更加透徹地理解相關專業(yè)知識。學生在利用虛擬現實技術進行學習時,本就是在不斷地完成一個個的項目,盡管學生沒有記錄下來,但都在腦海中進行構思,從而保障工作的順利進行。例如,在教授管路系統(tǒng)的內容時,將虛擬現實技術與項目式教學結合起來,使學生利用虛擬現實技術完成規(guī)定的項目任務,從而在實踐過程中更好地理解和應用所學的知識和技能。
船舶輪機拆裝教學本身具有較高的復雜性,是船舶輪機工程專業(yè)學生的必修內容之一,對于培養(yǎng)船舶方面的專業(yè)人才而言十分重要。利用虛擬現實技術開展輪機拆裝教學,并與小組合作教學、體驗式教學、項目化教學等多種教學方式相結合,有效提升了學生的專業(yè)知識水平,使學生能夠更加熟練地掌握相關理論知識和實踐技能,積累豐富的工作經驗,從而為日后的工作打下了堅實基礎。