“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源挖掘與應(yīng)用

郭磊，王寶軍，趙俊豪，杜太利，蘇玉龍，祁國(guó)常，孫赫男

(1.大連海事大學(xué) 輪機(jī)工程學(xué)院，遼寧 大連 116026；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)士官學(xué)校 船艇系，浙江 杭州 311400；3.大連海事局，遼寧 大連 116000)

一、引言

輪機(jī)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求決定了該專業(yè)具有很強(qiáng)的行業(yè)性、技能性和實(shí)踐性。我國(guó)本科航海院校輪機(jī)工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中均設(shè)置了履行STCW公約要求和國(guó)家主管部門規(guī)定的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其中，海上實(shí)踐教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容[1]。高質(zhì)量的海上實(shí)踐教學(xué)可為學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)和未來(lái)崗位工作打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也能幫助海上專業(yè)學(xué)生提高專業(yè)興趣和專業(yè)自信，樹(shù)立投身航海事業(yè)的理想和信念。

教學(xué)實(shí)習(xí)船在航海類專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中的作用不言而喻。大連海事大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱學(xué)校)從1957年至今，先后有7艘教學(xué)實(shí)習(xí)船投入使用，目前有“育鯤”輪和“育鵬”輪正在服務(wù)于教學(xué)與科研工作。為了確保海上實(shí)習(xí)效果，交通運(yùn)輸部和學(xué)校每年都在此投入大量的人力、物力和財(cái)力。“育鯤”輪作為專用教學(xué)實(shí)習(xí)船，不具備載貨能力，不承擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)，航線制訂靈活性大，航行區(qū)域一般為中國(guó)近海。雖然“育鯤”輪的技術(shù)參數(shù)不如“育鵬”輪，但因其專用教學(xué)實(shí)習(xí)船的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，具有極高的海上實(shí)踐教學(xué)使用率?！坝i”輪為全球航線的第二代現(xiàn)代化多用途載貨教學(xué)實(shí)習(xí)船，承擔(dān)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸生產(chǎn)任務(wù)，海上實(shí)踐教學(xué)需要在生產(chǎn)任務(wù)安排中見(jiàn)縫插針，加之船上實(shí)習(xí)生床位有限、航線一般較遠(yuǎn)、航次耗時(shí)較長(zhǎng)且?guī)缀醪豢坎创筮B港等特點(diǎn)，導(dǎo)致其海上實(shí)踐教學(xué)使用率低。本文根據(jù)“船舶實(shí)習(xí)安排日程表”等文件整理了兩艘教學(xué)實(shí)習(xí)船疫情前使用情況，如表1所示。

2020年1月暴發(fā)的新冠疫情對(duì)學(xué)校海上實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃的實(shí)行帶來(lái)極大影響?；谝咔榉揽匦枰?，學(xué)校暫停了兩艘教學(xué)實(shí)習(xí)船的海上實(shí)踐教學(xué)。隨著國(guó)內(nèi)新冠疫情的有效控制，“育鯤”輪自2020年9月起恢復(fù)了海上實(shí)踐教學(xué)；然而國(guó)際新冠疫情形勢(shì)依然復(fù)雜，出于對(duì)學(xué)生生命安全考慮，“育鵬”輪的海上實(shí)踐教學(xué)至今仍然沒(méi)有恢復(fù)。相較于“育鯤”輪，耗資3.4億元、投入使用已5年的“育鵬”輪在海上實(shí)踐教學(xué)、師資隊(duì)伍培養(yǎng)、科研項(xiàng)目攻關(guān)等方面的利用率較低，新冠疫情的暴發(fā)使得這個(gè)問(wèn)題更加突出。采取有效措施提升“育鵬”輪的利用率對(duì)于當(dāng)前防疫形勢(shì)下以及疫情后海上實(shí)踐教學(xué)均具有重要而緊迫的意義。

二、“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用

2020年3月21日，“育鵬”輪進(jìn)入長(zhǎng)江處于機(jī)動(dòng)航行狀態(tài)。為有效利用實(shí)習(xí)船教學(xué)資源，學(xué)院基于“育鵬”輪進(jìn)行了一次線上“輪機(jī)概論”課程思政教學(xué)嘗試。教師通過(guò)QQ直播平臺(tái)向廣大師生實(shí)時(shí)介紹了船舶概況、船體結(jié)構(gòu)、部分甲板機(jī)械和應(yīng)急設(shè)備。本次直播教學(xué)實(shí)現(xiàn)了預(yù)定教學(xué)目標(biāo)，但也反映出一些問(wèn)題：一是線上直播嚴(yán)重依賴網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而船舶機(jī)電設(shè)備大多位于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)微弱的場(chǎng)所，如機(jī)艙、設(shè)備間等，極大制約了教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)；二是實(shí)時(shí)直播對(duì)攝錄設(shè)備和主講人的應(yīng)變能力有較高要求，實(shí)時(shí)影音傳輸效果存在不穩(wěn)定性；三是由于“育鵬”輪承擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)，利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展系統(tǒng)性直播教學(xué)存在困難[2]。因此，利用多媒體信息處理關(guān)鍵技術(shù)，克服時(shí)間和空間的限制，線下深度挖掘“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源就顯得尤其重要。

1.基本框架確定

我國(guó)《教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》指出，媒體素材是傳播教學(xué)信息的基本材料單元，可以分為五大類：文本類素材、圖形/圖像類素材、音頻類素材、視頻類素材以及動(dòng)畫類素材[3]。本文結(jié)合實(shí)船實(shí)際，參照“育鵬輪輪機(jī)工程專業(yè)船舶實(shí)踐教學(xué)大綱”和《育鵬輪動(dòng)力裝置與管理》等輪機(jī)工程專業(yè)書籍，對(duì)“育鵬”輪機(jī)電設(shè)備及系統(tǒng)涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理、解構(gòu)、拆解，擇取、凝練核心知識(shí)點(diǎn)，編制“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源基本建設(shè)框架，如圖1所示。將“育鵬”輪多媒體教學(xué)資源分為素材類教學(xué)資源、集成型教學(xué)資源以及應(yīng)用型教學(xué)資源。

圖1 “育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源基本建設(shè)框架

2.素材類教學(xué)資源的采集與處理

文本類素材主要包括完工圖、設(shè)備說(shuō)明書、廠家培訓(xùn)資料以及船管公司先進(jìn)的管理文件等資料，可以通過(guò)收集“育鵬”輪建造和運(yùn)營(yíng)期間的技術(shù)資料獲取。圖片、視頻和動(dòng)畫素材的來(lái)源主要包括四個(gè)方面：一是船舶監(jiān)造期間船東代表采集的一手造船素材；二是船舶營(yíng)運(yùn)期間由隨船授課或擔(dān)任輪機(jī)員的教師采集；三是設(shè)備廠家提供的培訓(xùn)素材；四是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索下載[4]。

素材類資源收集完畢后，按照基本建設(shè)框架進(jìn)行詳細(xì)的劃分和預(yù)處理，以便整合成集成型教學(xué)資源。

3.集成型教學(xué)資源的制作與應(yīng)用

集成型教學(xué)資源主要包括教學(xué)課件的優(yōu)化和教學(xué)視頻的制作。

(1)教學(xué)課件的優(yōu)化

“育鵬”輪作為航海類專業(yè)卓越計(jì)劃教學(xué)(資源)平臺(tái)，主要承擔(dān)輪機(jī)工程專業(yè)卓越計(jì)劃人才培養(yǎng)任務(wù)。學(xué)校選取了15門專業(yè)性、實(shí)踐性和情景性較強(qiáng)的課程(見(jiàn)表2)，派遣專業(yè)課教師隨船授課，隨船授課周期一般為6～12個(gè)月[5]。

表2 卓越計(jì)劃人才培養(yǎng)在船輪機(jī)專業(yè)課程一覽表

“育鵬”輪上擁有各類優(yōu)質(zhì)素材類教學(xué)資源，為上述專業(yè)課程教學(xué)課件的優(yōu)化創(chuàng)造了條件。課件優(yōu)化是一項(xiàng)持續(xù)性和系統(tǒng)性的工作。一方面實(shí)船隨機(jī)性素材需要時(shí)間去積累，例如設(shè)備的應(yīng)急操作、解體維護(hù)保養(yǎng)、故障診斷與檢修等；另一方面需要將專業(yè)課程教學(xué)大綱中的課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容與“育鵬”輪挖掘出的素材類資源不斷進(jìn)行有機(jī)融合、應(yīng)用和打磨。這項(xiàng)工作的開(kāi)展，最好由隨船專業(yè)課教師進(jìn)行實(shí)船素材采集、整合，并由整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)協(xié)同制作，方能確保教學(xué)課件優(yōu)化的質(zhì)量。這項(xiàng)工作的順利開(kāi)展離不開(kāi)學(xué)校的相關(guān)配套政策支持。

黃連忠、杜太利、姜興家等將“育鵬”輪建造和營(yíng)運(yùn)以來(lái)的素材類資源應(yīng)用于“船舶動(dòng)力裝置技術(shù)管理”課程建設(shè)，基于“雨課堂”采用線上線下混合式教學(xué)模式，均取得了較好的教學(xué)效果[6-7]。

(2)教學(xué)視頻的制作

制作教學(xué)視頻需要提前編制視頻拍攝腳本。本文結(jié)合實(shí)船將教學(xué)視頻分為“通識(shí)類”“操作類”和“保養(yǎng)類”三類，其中“通識(shí)類”教學(xué)視頻是本文構(gòu)建的重點(diǎn)。“通識(shí)類”教學(xué)視頻包括12部分，分別是船舶概況、應(yīng)急設(shè)備、主動(dòng)力裝置及系統(tǒng)、主發(fā)電柴油機(jī)、電力系統(tǒng)與設(shè)備、空氣壓縮機(jī)及空氣系統(tǒng)、甲板機(jī)械、鍋爐及系統(tǒng)、海水淡化裝置、制冷與空調(diào)系統(tǒng)、通用管路系統(tǒng)及防污染設(shè)備和主機(jī)的備車、定速及完車操作。“通識(shí)類”對(duì)輪機(jī)專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備要求不高，對(duì)分知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備與系統(tǒng)作簡(jiǎn)要介紹，可用于船舶實(shí)踐前的通識(shí)教育，亦可用于航海文化科普教育?！坝i”輪為全球航線生產(chǎn)船舶，在船舶的營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，船舶動(dòng)力裝置設(shè)備會(huì)涉及各種各樣的操作和維護(hù)保養(yǎng)，這些素材整理成“操作類”和“保養(yǎng)類”視頻后可用于輪機(jī)工程專業(yè)學(xué)生的進(jìn)階學(xué)習(xí)及相關(guān)從業(yè)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)。此外，上述視頻也應(yīng)用于“海上輪機(jī)實(shí)習(xí)”等立體化教材建設(shè)。

常見(jiàn)的制作微視頻的軟件有Camtasia Studio、繪聲繪影、Premiere等，其中Camtasia Studio以其簡(jiǎn)便的操作備受歡迎[8]。Camtasia Studio是專業(yè)的屏幕錄像和視頻編輯的軟件套裝，廣泛應(yīng)用于屏幕錄像、視頻編輯、格式轉(zhuǎn)換和Web發(fā)布領(lǐng)域，使用者可以方便地進(jìn)行屏幕操作的錄制和配音、視頻的剪輯和過(guò)場(chǎng)動(dòng)畫，說(shuō)明字幕、水印、視頻封面和菜單的制作，視頻壓縮、播放以及格式轉(zhuǎn)換等后期操作，最后生成MP4-智能播放(Flash/HTML5)、GIF動(dòng)畫文件等格式以便教學(xué)視頻的傳播[9]。

圖2為Camtasia Studio制作流程，在Camtasia Studio編輯器中創(chuàng)建文件擴(kuò)展名為camproj的工程項(xiàng)目文件，將收集好的文本、圖片、音頻、視頻素材文件導(dǎo)入媒體庫(kù)中，將素材按照文件類型分別導(dǎo)入時(shí)間軸對(duì)應(yīng)的軌上，圖片和視頻放入視頻軌，音頻放入音頻軌，文字放入標(biāo)題軌，素材經(jīng)過(guò)剪切、粗略編輯、轉(zhuǎn)場(chǎng)、標(biāo)注、光標(biāo)效果、字幕、測(cè)試等操作便完成了后期處理，保存項(xiàng)目文件后得到視頻制作效果[10]，預(yù)覽滿意后就可將視頻發(fā)布。需要注意的是教學(xué)視頻的時(shí)長(zhǎng)最好控制在6～9分鐘，這樣有助于學(xué)習(xí)者集中注意力[11]。

圖2 Camtasia Studio視頻制作流程

利用Camtasia Studio還可以制作交互式微課，將測(cè)試題嵌入視頻中并通過(guò)郵件或SCORM接收測(cè)試結(jié)果，以檢驗(yàn)視頻學(xué)習(xí)效果[12]。

4.應(yīng)用型教學(xué)資源的制作與應(yīng)用

“育鵬”輪作為生產(chǎn)船舶，其主要機(jī)電設(shè)備幾乎全天候處于運(yùn)行狀態(tài)，且出于安全考慮，不允許學(xué)員獨(dú)立操作設(shè)備。為了滿足培訓(xùn)和教學(xué)需要，大連海事大學(xué)張均東團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了“育鵬”輪輪機(jī)模擬器，為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合理論素養(yǎng)創(chuàng)造了條件。

“育鵬”輪輪機(jī)模擬器采用.NET framework平臺(tái)，運(yùn)用C#語(yǔ)言編程開(kāi)發(fā)，既可以單人獨(dú)立訓(xùn)練，亦可通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練客戶端”多人在線協(xié)作訓(xùn)練，其系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 “育鵬”輪輪機(jī)模擬器系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)

模擬器仿真界面采用WPF圖形化矢量設(shè)計(jì)，能夠自適應(yīng)各種顯示分辨率。模擬仿真內(nèi)容以“育鵬”輪實(shí)船技術(shù)資料為依據(jù)，能高逼真地模擬實(shí)船的運(yùn)行和操作，科學(xué)地表現(xiàn)實(shí)船的機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程，形象地展現(xiàn)應(yīng)急情景和故障現(xiàn)象，再現(xiàn)實(shí)船的綜合操作演練與處置環(huán)境，并提供合理的處置與處理手段，其操作界面如圖4所示。模擬器軟件配套有考試評(píng)估機(jī)制，可以進(jìn)行考評(píng)題目的設(shè)定和智能評(píng)分，能夠?qū)W(xué)員的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。此外，模擬器考評(píng)系統(tǒng)具備狀態(tài)保存與操作回放功能，考試過(guò)程中可隨時(shí)保存記錄當(dāng)前的操作步驟，在需要的時(shí)候可加載、回放學(xué)員的操作過(guò)程。

圖4 “育鵬”輪輪機(jī)模擬器操作界面

本文針對(duì)“育鵬”輪輪機(jī)模擬器還配套制作了操作教學(xué)視頻并推廣使用。通過(guò)觀看教學(xué)視頻，船員和學(xué)生能夠更好地使用模擬器，提升船員培訓(xùn)和海上實(shí)踐教學(xué)效果。

三、總結(jié)與展望

構(gòu)建“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源庫(kù)，能夠極大地延伸船舶實(shí)踐教學(xué)中教與學(xué)的時(shí)空，克服機(jī)艙環(huán)境嘈雜、空間狹小、教學(xué)效果不佳、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差無(wú)法實(shí)時(shí)直播等問(wèn)題，構(gòu)建開(kāi)放、共享、高效的教研環(huán)境；能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)資料，拓展學(xué)習(xí)的時(shí)間和場(chǎng)所，提高學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生信息意識(shí)和信息能力的提升；能夠?yàn)榻處焸湔n、網(wǎng)絡(luò)課程開(kāi)發(fā)、立體化教材編寫等提供豐富、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)素材，避免大量重復(fù)性勞動(dòng)，提高教師的工作效率及教學(xué)效果，促進(jìn)教師教學(xué)創(chuàng)新，進(jìn)而提升課堂授課質(zhì)量。

本文在“育鵬”輪輪機(jī)多媒體教學(xué)資源挖掘和應(yīng)用方面進(jìn)行了嘗試，但是在輪機(jī)多媒體教學(xué)資源進(jìn)一步挖掘、集成、應(yīng)用和推廣以及集成平臺(tái)的建設(shè)和管理方面還有很多工作要做。