基于OBE教育理念的船舶电力拖动设备课程教学改革与实践.pdf

基于OBE教育理念的船舶电力拖动设备课程教学改革与实践宗许宁1谢元辉2（1.江苏海事职业技术学院，江苏南京211170；2.深圳海顺海事服务有限公司，广东深圳518067）摘要在船舶电力拖动设备维护与管理课程教学中坚持“以学生为中心，以产出为导向”（OBE）的教育理念，运用信息技术设计由视频、学习任务点构成的闯关式线上教学模式，以及基于学习通智慧课堂工具的线下小组合作探究课堂教学，运用深度契合教学目标的仿真软件Cade_Simu，辅助学生分析电路图，利用继电器-接触器实训控制板训练学生安装调试能力。并通过覆盖平时、期中和期末的全过程、多评价点的线上线下动态成绩考核系统，为学生的思维活动营造一个具备个性化、创新性、自主性和挑战度的学习环境。经过两年持续改进的教学实践，表明该教学模式能有效提升学生的学习效果，提高工程实践能力，促进学生德技并修。关键词OBE；仿真软件；线上线下；德技并修中图分类号G712文献标志码A文章编号16718100（2023）05007105收稿日期：2023-02-28作者简介：宗许宁，男，硕士，讲师，研究方向：船舶电气技术。武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 5 期三教改革2021年10月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发了 关于推动现代职业教育高质量发展的意见 下简称 意见，共计22条，进一步确定了职业教育的地位，它是国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分，肩负着培养多样化人才、传承技术技能、促进就业创业的重要职责。在全面建设社会主义现代化国家新征程中，职业教育前途广阔、大有可为。其中第1316条为全面深化教育教学改革的意见，在第14条中强调要普遍开展项目教学、情境教学、模块化教学，推动现代信息技术与教育教学深度融合，提高课堂教学质量。在认真领会意见 精神基础，本文结合江苏海事职业技术学院“双高”课程建设项目，以“船舶电力拖动设备维护与管理”课程为例，探索职业院校专业课程教育教学改革的路径和方法。1课程教学状况及其存在的问题船舶电力拖动设备维护与管理课程是船舶电子电气技术专业的专业核心课程，主要面向船舶电子电气员岗位，课程内容涉及船舶电子电气员的两大职能，即电子电气控制工程、维护和修理，主要让学生掌握船舶常用辅机的工作原理，学会分析船舶辅机电力拖动控制线路，当设备出现故障时，能快速准确地进行故障排除，这些是成为一名合格船舶电子电气员的必备技能。该课程内容繁杂，既包括船舶常用低压电器，三相异步电动机基本控制线路，也包括船舶电力拖动设备，例如机舱泵浦，甲板机械，机舱辅助机械等，综合性强，需要大量的实践教学以训练学生技能。该课程经历学校省级示范院校建设，完成了项目化课程改革，建设了一些实训设备，但在实际授课过程中，仍然存在以下问题。第一，课时不足。课程内容涵盖了低压电器、三相异步电动机起动、制动控制线路，船舶甲板机械控制系统，机舱辅助机械控制系统，既要讲解基本原理、线路分析，又要兼顾维护保养，故障排除，原有的课堂，基本依靠教师“填鸭式”教学，满堂灌，与学生缺少互动讨论，造成学生兴趣索然，心不在焉，教学效果差。第二，教学手段单一。基本依靠多媒体课件和板书进行教学，课程成绩主要依据学生期末考试成绩和课堂出勤情况而定，造成学生平时上课关注度不高，课下应付作业，考前临时抱佛脚的应试型学71武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 5 期习状态的突出问题，降低了教与学的效率，伤害了学生的学习兴趣。第三，实训装置不足。经历了省级示范建设，目前，课程拥有舵机、起货机、空压机仿真实训装置，三速电动锚机控制线路实训板，除了三速电动锚机控制线路实训板台套数充足外，其他设备台套数都是1套或两套，不能满足学生训练要求，同时，这些仿真设备用作操作演示较好，用于向同学们演示甲板机械工作过程，但只实现了一部分课程目标，对于课程的高阶目标，控制线路的分析、维护、管理并不能起到作用。2基于OBE的线上、线下教学设计2.1教学目标针对目前的课程教学现状，结合 关于推动现代职业教育高质量发展的意见 中全面深化教育教学改革的建议，对船舶电力拖动设备维护与管理课程进行教育教学改革，根据成果导向教育理念，反向设计教学，首先确定教学目标。依据国际海事组织发布的 STCW公约马尼拉修正案 和我国海船船员培训大纲（2021版），结合750kW以上海船电子电气员岗位具体要求和立德树人的教育任务，勾勒出了本课程知识、技能、思政与素质四个方面的教学目标，主要让学生掌握船舶常用低压电器结构、原理及维护等基本知识，掌握船舶电力拖动设备的结构、原理，学会分析控制线路图，解决典型电气故障，旨在培养学生对拖动设备的维护与管理能力、职业素质、工匠精神、团队合作精神、社会能力等素质与能力。具体如图1所示。图1教学目标2.2教学内容课程教学内容打破原有教学体系，依据远洋船舶电子电气员的培养目标和定位，结合电子电气员日常工作中的典型工作任务以及学生的认知规律进行梳理，本课程在人才培养方案中定位为90课时，设计了9个项目，分别为船舶低压电器、三相异步电动机基本控制线路的安装与调试，船舶锚机、起货机、舵机系统的维护与管理，船舶空压机、辅锅炉、制冷装置的维护与管理，课程内容从继电器-接触器控制电路基本元件讲起，然后进入电力拖动基本控制电路，最后进入船舶电力拖动设备控制线路的学习，由元件到整体，由浅入深，逐层递进，更加符合学生认知规律。每个项目又分多个工作任务，共计30个任务。具体如图2所示。2.3学情分析本课程的授课对象主要是高职类船舶电子电气技术专业大二的学生，通过问卷调查，谈心谈话以及多年的教学经验可知，他们自制力较差，需要加强督促，专业基础薄弱，相对于理论教学，他们对动手实践兴趣更高，由于高考的失利，使他们更想在学习中得到认可，需要增强学习获得感。2.4教学方法及手段基于学生的性格特点及课程特点，本文设计了以“产出为导向的”、虚实结合、线上线下混合的教学模式。2.4.1以产出为导向，任务驱动教学法。根据电子电气员岗位职责梳理课程项目及任务，每个项目基本分为三个任务，任务一为电力拖动设备基本知识，以利用思维导图梳理知识点为任务，任务二为电力拖动设备控制线路的分析，以利用Cade_Simu软件绘制控制电路图为任务，任务三为电力拖动设备控制电路维护与管理，以撰写维修报告书为任务。722.4.2小组合作探究教学针对高职院校学生自制力差的教学痛点，采用小组合作探究式教学，将班级同学分为若干学习小组，每34人为一组，每个小组安排一名学习能力强、责任心强的同学为组长，负责帮扶和督促每名组员完成学习任务，培养学生团队合作意识，沟通能力、领导力、表达能力。2.4.3虚实结合教学针对实训设备台套数不足，与培养目标不够适配等教学痛点，引入控制电路仿真软件 Ca-de_Simu，它是一款经典实用的电路图绘制仿真软件,能进行电路图的仿真运行。它有丰富的工具栏，可以显示电源，保险丝，隔离开关，接触器开关和电机电气部件，显示触点开关按钮，电子原件和接触器等工具，提供各种常用的电路元件符号，用户可以直接调用，帮助用户轻松绘制电路图，并可以模拟操作，支持单步模拟。并且软件还提供PLC，气动控制等工具，可以满足常规电力拖动控制的全部部件。对拖动设备控制电路的分析，传统教学方式是教师依照图纸讲解，学生跟随教师讲解分析图纸，由于图纸往往比较复杂，学生一旦走神，可能就跟不上教师的思路，导致放弃学习，教学效果很差，往往结果是教师讲完了，学生也忘完了，好像什么也没学到，引入Cade_Simu软件之后，课堂上，学生利用软件绘制电路图，进行仿真运行，静态图纸变成了动态图纸，小组合作探究，梳理出电路图的动作过程，进行分组汇报，教师进行互动点评，挖掘电路图中深层次的原理，增加学习深度，由以教师为中心的传统课堂变成以学生为中心的翻转课程，每个学生都有自己的学习作品，增强了学习学习获得感。2.4.4线上、线下混合教学针对教学课时少，学习深度不够等教学痛点，设计基于信息技术的线上线下混合教学，利用超星学习通软件，建立在线开放课程平台，线上课程资源包括：400分钟的微课视频，覆盖课程全部知识点，学习任务单 30 个，动画资源 42 个，测试题目500 余道，教学课件、教案、图片资源、实船图纸等。利用线上课程平台，采用由视频任务点、测试任务点组成的全程闯关式线上学习模式，既保证了思维能力存在差异的每个学生都有充足的时间思考、理解知识点，又方便教师根据测试结果掌握每名同学的学习情况，找到同学们的难点问题，线下课堂教学采用以“学生为中心的引导式教学”，每个任务由学生先汇报线上学生成果，教师进行提问互动，突破每个任务的重点、难点内容，提升教学深度。2.4.5融入思政元素，促进德技并修将社会主义核心价值观、交通强国、工匠精神等元素通过案例融入到课堂教学中来，真正做到“立德树人”，“教书育人”，促进学生德技并修，如下表1所示，为课程思政教学对照表。图2教学内容基于OBE教育理念的船舶电力拖动设备课程教学改革与实践宗许宁等73武汉船舶职业技术学院学报2023 年第 5 期2.5教学评价打破常规的教学评价机制，本课程实施多样多元的课程评价体系。教师点评、小组互评，生生互评相结合，课中在线实时测评和课前课后在线非实时性测评相结合，过程性评价和结果性评价相结合，结果性评价就是期末考试成绩，权重0.4，过程性评价权重为0.6，分为课前、课中和课后，课前包括考勤和预习测试，课中主要是任务的完成，课后就是作业测试。具体的评价指标如下表2中所示。表2过程性评价明细表过程性评价课前预习、测试5%考勤5%课中分组任务50%课堂表现20%课后作业10%章节测验10%3教学实施基于BOPPPS混合教学模型，将教学实施分课前、课中和课后三个阶段，6个环节，以完成任务为主线，实施教学做一体化教学。课前发布任务，明确重点、难点；课中教师创设情境，理实一体，虚实结合，抓住重点、突破难点，解决学生疑点；课后复习、巩固、拓展。下面以船舶锚机电力拖动控制系统的维护与管理为例，介绍“以产出为导向的、虚实结合、线上线下混合式教学”的实施过程。3.1课前教师在超星课程平台上发布任务，学生依据学习任务单，通过观看视频、查阅资料、小组研讨等方式，完成锚机的作用、结构、分类、起抛锚过程等学习内容的预习，并且完成测试题目。3.2课中以学生为中心、理实一体、虚实结合，以产出成果为导向。（1）任务导入。教师情境创设，播放由在船电子电气员录制的锚机维护管理要点视频，导入任务，以船舶真实环境、真实任务激发学生兴趣；引入课程思政，介绍我国铺管船的发展成就，对学生进行爱国主义教育，增强民族自豪感、行业自豪感。（2）原理探究。根据学生预习测试结果，教师引导式教学，师生互动，完成原理探究模块内容，学生利用思维导图梳理锚机的结构、分类、起抛锚过表1船舶电力拖动设备维护与管理课程思政教学对照表项目项目一船舶低压电器的拆装项目二 三相异步电动机基本控制线路的安装与调试项目三 机舱泵浦电气控制箱的维护管理项目四 船舶锚机电力拖动控制系统的维护管理项目五 船舶起货机的电力拖动控制系统的维护管理电项目六 船舶舵机电力拖动控制系统的维护管理项目七 船舶空压机电力拖动控制系统的维护管理项目八 船舶辅锅炉电力拖动控制系统的维护管理项目九 船舶制冷装置电力拖动控制系统的维护管理思政案例交通行业最新科技成就电机行业国内外发展现状中国船舶工业发展成就中国铺管船发展成就“振华30”伟大成就武汉船机24000TEU液压舵机的介绍大国工匠孙建民，压缩机检修王者习近平总书记关于环保的讲话压缩制冷系统安全事故思政融入点由课程专业类别引入我国交通行业最新成就由三相异步电机的控制方式引入电机行业的发展现状由机舱泵浦控制箱引入中国船舶工业发展成就，进而引入造船行业的大国工匠由锚的作用引入中国铺管船的发展历程由船舶起重机引出我国的大国重器-“振华30”起重船的伟大成就由船舶舵机的结构的和分类引入目前国内自主研发的最大舵机，武汉船机为24100TEU超大型集装箱船配套的FE42-1000-T050型舵机由船舶空压机的作用和原理引入压缩机检修之王-大国工匠孙建民的实例由船舶辅锅炉废气排放引出习近平总书记关于环境保护的讲话。由压缩制冷系统的工作原理引入一起制冷压缩机的安全事故74程、控制要求等内容，分组汇报，教师点评。（3）仿 真 训 练。学 生 利 用 仿 真 软 件 Ca-de_Simu，以小组为单位，绘制三速锚机主电路及控制电路，并完成仿真调试，教师巡回指导，协助各组完成任务，然后，各小组展示、汇报成果，教师及时点评打分。（4）实物训练。各组领取工具、耗材，依据电路图完成三速电动锚机控制电路的安装与调试，在调试环节，鼓励小组间相互协助，训练故障排除能力，教师巡回指导，打分评价。（5）小组展示。各组汇总本项目学习成果，进行展示汇报，提升学习获得感，教师点评。3.3课后以巩固、复习、拓展为主，教师在课程平台发布测试题目和实船锚机控制线路图，学生完成测试题目，检验学习成果，教师关注测试结果，作为持续改进教学的依据。教师整理课程平台上学生的互动数据，给予适当的加减分，进一步提升学生互动参与度。在课程平台上建立互动交流群，主要解决学生的疑难问题。4教学效果4.1教学目标达成度得到提升基于OBE教学理念重构教学内容，以船舶电子电气员岗位工作内容为教学载体，实施教学做一体化教学，以产出为导向，极大提升了学生学习兴趣，对每个任务的学习学生有明确的目标，完成任务之后，学生有显性成果，提高了学习获得感和成就感，学生在知识、技能、素质等方面都有了很大提升，课程总体通过率接近百分之百，达到了98,15%，班级学生参加校级技能大赛“大连国际杯”电气控制系统安装调试取得良好成绩，获得一个一等奖，两个三等奖。4.2融入思政元素，提升职业素养通过融入思政元素，落实立德树人，达到德技并修，提升学生专业自豪感，促使电子电气员考证通过率稳步提升，在航海类专业学生从事上船工作意愿普遍降低的大环境下，我院船电专业近两年并没有下滑，2021、2022年度船电专业学生考证报名人数和通过率都逐年提高。表3船电专业2021、2022年度电子电气员考证情况表年度20212022专业人数85106报名人数6284通过人数38595结语为了有效解决船舶电力拖动设备维护与管理课程教学中存在的突出问题和矛盾，基于OBE的教育教学理念，利用超星课程平台，设计了虚实结合、融入思政、线上线下混合式教学模式，全方位提升学生的学习兴趣，两年的教学实践表明，该教学模式能够极大提升学生的学习参与度，便于学生利用碎片化时间巩固理论知识，利用仿真软件变静态图纸为动态图纸，提升学生分析控制线路，解决故障的能力，引入思政案例，有助于培养学生的爱国主义情怀、工匠精神、职业素质，提升专业自豪感，促进学生德技并修。参考文献1中共中央办公厅、国务院办公厅.关于推动现代职业教育高质量发展的意见EB/OL.（2021-10-12）2023-1-11.http:/ M.哈尔滨工程大学出版社，2020：41-47.3徐丽霞，隋凤利.黄贞益.新工科背景下基于 OBE 理念的专创融合教学改革思考J.高教学刊，2020（2）：123-125.4袁帆，董锋斌，皇金锋.混合教学模式下电机与电力拖动基础课程改革与实践J.大学教育，2022（8）：71-73.5季禹.皱蕊娇，程真启.职业院校教师教学能力大赛背景下的教学创新设计与实施J.航海教育研究，2022，3（39）：68-74.基于OBE教育理念的船舶电力拖动设备课程教学改革与实践宗许宁等（下转第101页）75When the geological condition is poor,forward grouting is used.When the surroundingrock is relatively intact,the backward grouting process is adopted.The tunnel measurementdata show that the grouting method of full section water curtain can meet the needs of tun-nel construction under complex geological conditions.Key words:tunnel engineering;water curtain;forward grouting;backward grouting;construc-tion technology（责任编辑：陈丰丹）Teaching Reform and Practice of Maritime Electric DrivingEquipment Course based on OBEZONG Xu-ning1,XIE Yuan-hui2(1.Jiangsu Maritime Vocational and Technical College,Nanjing 211170,China;2.Shenzhen Haishun Maritime Service Co.,Ltd.,Shenzhen518067,China)Abstract:The teaching of Ship Power Towing Equipment Maintenance and Managementcourse is student-centered,output-orientedbased on OBE education concept,combiningonline and offline teaching by using information technology.Videos,apps,simulation soft-ware are used in the class for learning and skills training.The evaluation covers the wholeprocess of online and offline learning,so that a personalized,creative,and challengingenvironment for studentsautonomous learning.Two-year teaching practice shows that thisteaching mode can greatly improve the learning effectand skills of students.Key words:OBE;simulation software;online and offline teaching;moral education andskills training（责任编辑：程洁）（上接第75页）暗挖隧道全断面止水帷幕施工技术研究吴宝坤101