“育鹏”轮轮机多媒体教学资源挖掘与应用

郭磊，王宝军，赵俊豪，杜太利，苏玉龙，祁国常，孙赫男

(1.大连海事大学 轮机工程学院，辽宁 大连 116026；2.中国人民武装警察部队士官学校 船艇系，浙江 杭州 311400；3.大连海事局，辽宁 大连 116000)

一、引言

轮机工程专业的培养目标和培养要求决定了该专业具有很强的行业性、技能性和实践性。我国本科航海院校轮机工程专业教学计划中均设置了履行STCW公约要求和国家主管部门规定的实践教学环节，其中，海上实践教学是实践教学的重点内容[1]。高质量的海上实践教学可为学生专业课学习和未来岗位工作打下良好的基础，同时也能帮助海上专业学生提高专业兴趣和专业自信，树立投身航海事业的理想和信念。

教学实习船在航海类专业人才培养过程中的作用不言而喻。大连海事大学(以下简称学校)从1957年至今，先后有7艘教学实习船投入使用，目前有“育鲲”轮和“育鹏”轮正在服务于教学与科研工作。为了确保海上实习效果，交通运输部和学校每年都在此投入大量的人力、物力和财力。“育鲲”轮作为专用教学实习船，不具备载货能力，不承担生产任务，航线制订灵活性大，航行区域一般为中国近海。虽然“育鲲”轮的技术参数不如“育鹏”轮，但因其专用教学实习船的设计特点，具有极高的海上实践教学使用率。“育鹏”轮为全球航线的第二代现代化多用途载货教学实习船，承担远洋运输生产任务，海上实践教学需要在生产任务安排中见缝插针，加之船上实习生床位有限、航线一般较远、航次耗时较长且几乎不靠泊大连港等特点，导致其海上实践教学使用率低。本文根据“船舶实习安排日程表”等文件整理了两艘教学实习船疫情前使用情况，如表1所示。

2020年1月暴发的新冠疫情对学校海上实践教学计划的实行带来极大影响。基于疫情防控需要，学校暂停了两艘教学实习船的海上实践教学。随着国内新冠疫情的有效控制，“育鲲”轮自2020年9月起恢复了海上实践教学；然而国际新冠疫情形势依然复杂，出于对学生生命安全考虑，“育鹏”轮的海上实践教学至今仍然没有恢复。相较于“育鲲”轮，耗资3.4亿元、投入使用已5年的“育鹏”轮在海上实践教学、师资队伍培养、科研项目攻关等方面的利用率较低，新冠疫情的暴发使得这个问题更加突出。采取有效措施提升“育鹏”轮的利用率对于当前防疫形势下以及疫情后海上实践教学均具有重要而紧迫的意义。

二、“育鹏”轮轮机多媒体教学资源的建设与应用

2020年3月21日，“育鹏”轮进入长江处于机动航行状态。为有效利用实习船教学资源，学院基于“育鹏”轮进行了一次线上“轮机概论”课程思政教学尝试。教师通过QQ直播平台向广大师生实时介绍了船舶概况、船体结构、部分甲板机械和应急设备。本次直播教学实现了预定教学目标，但也反映出一些问题：一是线上直播严重依赖网络环境，而船舶机电设备大多位于网络信号微弱的场所，如机舱、设备间等，极大制约了教学内容设计；二是实时直播对摄录设备和主讲人的应变能力有较高要求，实时影音传输效果存在不稳定性；三是由于“育鹏”轮承担生产任务，利用手机网络开展系统性直播教学存在困难[2]。因此，利用多媒体信息处理关键技术，克服时间和空间的限制，线下深度挖掘“育鹏”轮轮机多媒体教学资源就显得尤其重要。

1.基本框架确定

我国《教育资源建设技术规范》指出，媒体素材是传播教学信息的基本材料单元，可以分为五大类：文本类素材、图形/图像类素材、音频类素材、视频类素材以及动画类素材[3]。本文结合实船实际，参照“育鹏轮轮机工程专业船舶实践教学大纲”和《育鹏轮动力装置与管理》等轮机工程专业书籍，对“育鹏”轮机电设备及系统涉及的知识点进行梳理、解构、拆解，择取、凝练核心知识点，编制“育鹏”轮轮机多媒体教学资源基本建设框架，如图1所示。将“育鹏”轮多媒体教学资源分为素材类教学资源、集成型教学资源以及应用型教学资源。

图1 “育鹏”轮轮机多媒体教学资源基本建设框架

2.素材类教学资源的采集与处理

文本类素材主要包括完工图、设备说明书、厂家培训资料以及船管公司先进的管理文件等资料，可以通过收集“育鹏”轮建造和运营期间的技术资料获取。图片、视频和动画素材的来源主要包括四个方面：一是船舶监造期间船东代表采集的一手造船素材；二是船舶营运期间由随船授课或担任轮机员的教师采集；三是设备厂家提供的培训素材；四是通过网络搜索下载[4]。

素材类资源收集完毕后，按照基本建设框架进行详细的划分和预处理，以便整合成集成型教学资源。

3.集成型教学资源的制作与应用

集成型教学资源主要包括教学课件的优化和教学视频的制作。

(1)教学课件的优化

“育鹏”轮作为航海类专业卓越计划教学(资源)平台，主要承担轮机工程专业卓越计划人才培养任务。学校选取了15门专业性、实践性和情景性较强的课程(见表2)，派遣专业课教师随船授课，随船授课周期一般为6～12个月[5]。

表2 卓越计划人才培养在船轮机专业课程一览表

“育鹏”轮上拥有各类优质素材类教学资源，为上述专业课程教学课件的优化创造了条件。课件优化是一项持续性和系统性的工作。一方面实船随机性素材需要时间去积累，例如设备的应急操作、解体维护保养、故障诊断与检修等；另一方面需要将专业课程教学大纲中的课程目标和教学内容与“育鹏”轮挖掘出的素材类资源不断进行有机融合、应用和打磨。这项工作的开展，最好由随船专业课教师进行实船素材采集、整合，并由整个教学团队协同制作，方能确保教学课件优化的质量。这项工作的顺利开展离不开学校的相关配套政策支持。

黄连忠、杜太利、姜兴家等将“育鹏”轮建造和营运以来的素材类资源应用于“船舶动力装置技术管理”课程建设，基于“雨课堂”采用线上线下混合式教学模式，均取得了较好的教学效果[6-7]。

(2)教学视频的制作

制作教学视频需要提前编制视频拍摄脚本。本文结合实船将教学视频分为“通识类”“操作类”和“保养类”三类，其中“通识类”教学视频是本文构建的重点。“通识类”教学视频包括12部分，分别是船舶概况、应急设备、主动力装置及系统、主发电柴油机、电力系统与设备、空气压缩机及空气系统、甲板机械、锅炉及系统、海水淡化装置、制冷与空调系统、通用管路系统及防污染设备和主机的备车、定速及完车操作。“通识类”对轮机专业知识储备要求不高，对分知识点对应的设备与系统作简要介绍，可用于船舶实践前的通识教育，亦可用于航海文化科普教育。“育鹏”轮为全球航线生产船舶，在船舶的营运过程中，船舶动力装置设备会涉及各种各样的操作和维护保养，这些素材整理成“操作类”和“保养类”视频后可用于轮机工程专业学生的进阶学习及相关从业人员的业务培训。此外，上述视频也应用于“海上轮机实习”等立体化教材建设。

常见的制作微视频的软件有Camtasia Studio、绘声绘影、Premiere等，其中Camtasia Studio以其简便的操作备受欢迎[8]。Camtasia Studio是专业的屏幕录像和视频编辑的软件套装，广泛应用于屏幕录像、视频编辑、格式转换和Web发布领域，使用者可以方便地进行屏幕操作的录制和配音、视频的剪辑和过场动画，说明字幕、水印、视频封面和菜单的制作，视频压缩、播放以及格式转换等后期操作，最后生成MP4-智能播放(Flash/HTML5)、GIF动画文件等格式以便教学视频的传播[9]。

图2为Camtasia Studio制作流程，在Camtasia Studio编辑器中创建文件扩展名为camproj的工程项目文件，将收集好的文本、图片、音频、视频素材文件导入媒体库中，将素材按照文件类型分别导入时间轴对应的轨上，图片和视频放入视频轨，音频放入音频轨，文字放入标题轨，素材经过剪切、粗略编辑、转场、标注、光标效果、字幕、测试等操作便完成了后期处理，保存项目文件后得到视频制作效果[10]，预览满意后就可将视频发布。需要注意的是教学视频的时长最好控制在6～9分钟，这样有助于学习者集中注意力[11]。

图2 Camtasia Studio视频制作流程

利用Camtasia Studio还可以制作交互式微课，将测试题嵌入视频中并通过邮件或SCORM接收测试结果，以检验视频学习效果[12]。

4.应用型教学资源的制作与应用

“育鹏”轮作为生产船舶，其主要机电设备几乎全天候处于运行状态，且出于安全考虑，不允许学员独立操作设备。为了满足培训和教学需要，大连海事大学张均东团队开发了“育鹏”轮轮机模拟器，为培养学生的动手能力和综合理论素养创造了条件。

“育鹏”轮轮机模拟器采用.NET framework平台，运用C#语言编程开发，既可以单人独立训练，亦可通过“网络训练客户端”多人在线协作训练，其系统数据架构如图3所示。

图3 “育鹏”轮轮机模拟器系统数据架构

模拟器仿真界面采用WPF图形化矢量设计，能够自适应各种显示分辨率。模拟仿真内容以“育鹏”轮实船技术资料为依据，能高逼真地模拟实船的运行和操作，科学地表现实船的机电系统动态过程，形象地展现应急情景和故障现象，再现实船的综合操作演练与处置环境，并提供合理的处置与处理手段，其操作界面如图4所示。模拟器软件配套有考试评估机制，可以进行考评题目的设定和智能评分，能够对学员的学习效果进行有效的评价。此外，模拟器考评系统具备状态保存与操作回放功能，考试过程中可随时保存记录当前的操作步骤，在需要的时候可加载、回放学员的操作过程。

图4 “育鹏”轮轮机模拟器操作界面

本文针对“育鹏”轮轮机模拟器还配套制作了操作教学视频并推广使用。通过观看教学视频，船员和学生能够更好地使用模拟器，提升船员培训和海上实践教学效果。

三、总结与展望

构建“育鹏”轮轮机多媒体教学资源库，能够极大地延伸船舶实践教学中教与学的时空，克服机舱环境嘈杂、空间狭小、教学效果不佳、网络信号差无法实时直播等问题，构建开放、共享、高效的教研环境；能够为学生提供更加丰富的学习资料，拓展学习的时间和场所，提高学习兴趣，促进学生信息意识和信息能力的提升；能够为教师备课、网络课程开发、立体化教材编写等提供丰富、优质的教学素材，避免大量重复性劳动，提高教师的工作效率及教学效果，促进教师教学创新，进而提升课堂授课质量。

本文在“育鹏”轮轮机多媒体教学资源挖掘和应用方面进行了尝试，但是在轮机多媒体教学资源进一步挖掘、集成、应用和推广以及集成平台的建设和管理方面还有很多工作要做。