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摘要：文章根據21版海船船員培訓大綱要求，分析目前船舶電子電氣工程專業人才培養現狀。結合多年教學和實踐經驗，從培養方法和培養模式方面闡述船舶電子電氣工程專業培養由于條件限制而存在的不足，從遠程實踐操作到虛擬現實技術沉浸式教學，再到與實際實驗設備相結合的方式的培養方法，從單純的學校培養模式到校企結合的培養模式，并闡述了培養方法到培養模式轉變所能達到的效果，為其他工科專業人才培養提供一些經驗。
關鍵詞：遠程教學；DMSCTS；虛擬現實；校企合作
《船員培訓大綱（21版）》已經正式發布，對于船舶電子電氣專業人才的培養提出了新的要求。由于以前的船舶電氣專業教學是以強電為主，網絡、導航、雷達、無線電話等有關導航設備則相對較少，即使有也由于船上通導設備更新快而導致學校培養設備落后。新培綱不僅對以上設備有培養要求，而且更加細節化，要求學生不僅要掌握相關理論知識，更要求強化實踐技能，以實踐技能反哺理論知識的消化。船舶電子電氣工程專業學生的培養要符合STCW公約適任標準，要滿足航海類人才國際化市場要求，要適應未來船舶電氣化和智能化發展趨勢[1]。因此，對航海類院校教學和培訓提出了不小的挑戰。
1航海院校船舶電子電氣專業人才理論培養現狀
現階段航海院校船舶電子電氣工程專業課程設置，如圖1所示。在專業篇中，主要涉及電機與電力拖動、電氣設備維修、控制與監測理論、船舶局域網和船舶綜合駕駛臺等五個部分。首先，對于船舶設備間通信內容涉及少并沒能形成整體化教學，設備自動化程度提高，電氣設備間的通信發展愈加廣泛，而學生在學習中只對部分內容點狀學習，在教學中難以通過線性連接最終組成知識網絡；其次，課程設置中涉及計算機基礎知識、C語言程序設計、可編程控制器及其網絡通信以及船舶局域網技術及應用，但在實際應用中TCP/IP、MODBUS、Profibus以及CAN等網絡協議均在船舶控制系統中出現，由此網絡引發的問題多樣性強，現有課程難以提供有效解決方案。由此不難看出，高等院校在課程設置過程中雖然盡量緊跟船舶技術發展，通過不同學科培養符合實際需求的人才，但在實際培養過程中對于知識系統化過程考慮較少，難以培養學生的系統化思維，并且難以提供整體解決網絡通信連接問題的方法。
2航海院校船舶電子電氣專業人才實踐培養現狀
加強船電專業學生電的知識和能力的培養，以適應船舶電子電氣知識涵蓋廣、操作水平要求高的需要，并且能及時處理各種問題[2]。在航海院校船電專業的傳統實踐教學過程中，教師普遍采用現場演示、視頻展示和實踐講解相結合的方式來開展實踐教學工作，在實踐中相關大型設備少，難以做到頻繁動手實踐拆裝和操作。這種教師占主導地位的講述型教學方式，很難激發高職學生的學習興趣和積極性，教學效果相對較差。實訓設施的不完善嚴重制約了學生實踐技能的提高和職業能力的培養[3]。造成這種情況的主要原因有三點。首先，在于院校設備無法滿足眾多學生連續拆解和安裝的要求，連續拆裝容易造成設備損毀；其次，院校設備相對單一，設備之間無法充分滿足聯動要求，不能滿足學生系統化知識結構構建和實踐經驗積累的要求；再次，船舶設備存在噪聲大、排煙污染等環評問題，難以滿足大型船舶設備在院校保持連續運轉而進行實踐操作的教學要求。
3理論課程欠缺解決方案
在網絡系統化與結構化學習中，引入網絡學習的底層結構理論，讓學生能夠觸類旁通，增加網絡結構實踐設備建設，通過不同網絡之間通信設置故障，實踐反哺知識體系。但筆者發現，網絡故障種類繁多，不同形式的網絡可能出現不同的故障代碼，而學生在學習過程中無法涉及所有網絡結構的學習。因此，需要探尋更實用方法解決這個問題。隨著技術的不斷發展，船舶工業網絡自動化正朝著組態化加邏輯控制器方向發展，如組態王+PLC、WinCC+西門子邏輯控制器等，而組態軟件本身基本基于Windows系統之上設置，網絡問題大都基于軟件設置出現，硬件本身故障和硬件連接故障較少，即使出現硬件故障或者連接故障等也可以通過硬件設備維修、硬件設備更換以及網絡硬件連接故障查找設備進行迅速排查。而網絡軟件設置等由于不同人員進行操作或其他軟件干擾造成的故障難以解決。因此，引入軟件數據備份和軟件系統備份等能夠很好解決這個問題，通過設備正常運行時對整個Windows系統進行軟件復刻，待系統發生故障時直接進行硬盤更換，能夠立即解決所有軟件故障等出現的網絡連接問題，如傲梅科技備份軟件。對于由于軟件更新而出現的數據斷檔等問題，可以通過實時在線云端進行數據備份，能夠解決船舶電子電氣員面對眾多網絡問題而無法面面精通的問題。因此，加強學生網絡結構整體化、底層化知識學習，引入軟件備份和數據云端化能夠很好地解決船舶網絡問題。
4實踐操作技能解決方案
4.1充分發揮平臺優勢，操作過程具體化
由于大型實體設備少并且難以做到頻繁操作演示，學生在校期間難以掌握船舶電氣相關設備的操作方法以及注意事項。因此，通過大連海事大學遠程模擬操作系統軟件—DMSCTS，如圖2所示，通過遠程操作軟件能夠迅速熟悉相關設備的操作過程，并且軟件本身不受時間和環境限制，開發成熟，能夠針對不同船型的不同設備進行訓練，大大提高學生練習的時效性。
4.2沉浸式體驗，設備結構清晰化
遠程實踐能夠解決學生對設備本身不熟悉、概念不清以及無法上手等問題，但缺乏沉浸式體驗感。隨著我國對虛擬現實仿真實驗實訓教學的建設進入規?；?、系統化、標準化、可持續化發展階段，VR技術可以為航海院校實訓實操教學提供更為有效的手段。虛擬現實技術，簡稱VＲ（VirtualReality），是一種多源信息融合的、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，同時，也是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域[4]。如圖2所示，通過VＲ技術和3D建模的結合，以人機交互式、沉浸式的形式將船廠布局、船電設備結構、船舶整體結構和設備的運行過程整體呈現，以達到實踐教學資源優化目的。在船電專業教學過程中，學生可以依托VＲ技術反復進行“現場”觀摩，配合實訓設備和老師的講解，能更好地完成認知框架的搭建，提高學習的主動性。這種新的教學方式在提升教學質量的同時，也避免了外出參觀學習組織協調難、安全隱患大的弊端。
4.3配合實體設備，技能提高最大化
虛擬仿真設備能夠通過沉浸式體驗保證學生對設備的了解與認知，但是對于學生上手操作能力還有待提高。因此，在以上兩種方法的基礎之上，通過實訓設備練習，能夠快速提高學生的動手能力，豐富學生的實踐體驗。但是對于學生要反復拆裝以及設備故障設置與解決方面，不具備虛擬仿真裝置能夠反復練習的優點。因此，需要三種培訓方法配合使用，才能夠取長補短，鋪平學校與用人單位間的技術鴻溝。
5更新培養模式，人才培養實體化
以上方案能夠極大地增加學生對專業技術的掌握，但要培養熱愛行業、實戰性強的電子電氣員需要模式創新—校企合作。學生的校外實習是航海院校人才培養中必不可少的重要環節之一，同時也是培養學生理論聯系實際，提高自身的專業技能和實際操作水平的重要途徑[5]。筆者在船工作期間經研究發現，在培養船員期間，東南亞及歐洲等國家，在大二就允許學生與企業合作上船實習，實習期間學生不僅能將之前的理論知識應用到實踐中去，并且能充分了解在接下來的校園學習中如何更高效地學習知識，自發地有針對性地學習，校企合作恰能激發學生學習的主觀能動性。同時，在船期間能夠鍛煉學生品格，讓學生了解船上的工作環境和生活環境，讓熱愛這個行業的人留下來認真做，讓心存懷疑的人篤定做，讓最終不想從事這個行業的人提前轉專業，這樣才能培養出優秀的船舶電子電氣人才。
參考文獻
[1]許媛媛,安連彤,賈寶柱,趙志強.基于新工科與工程教育認證的船舶電子電氣工程專業建設[J].航海教育研究,2021,38(01):6～11
[2]段學靜,劉鵬.船舶電子電氣技術實踐教學研究[J].科技視界,2017(28):94～95.
[3]吳煒,馮愛國,高峰.馬尼拉修正案背景下船舶電子電氣專業實訓教改建議[J].航海教育研究,2015,32(04):83～86
[4]張學俊,劉紅晶,林華.虛擬現實技術在船電專業實踐教學中的應用探索[J].物流工程與管理,2020,42(01):186～187+170
[5]喬峰,施祝斌.以“校企共同體”合作模式培養國際化技能型人才的研究與實踐—以中新(南通)國際海事培訓中心為例[J].南通航運職業技術學院學報,2013,12(02):79～81
作者：韓廷選 李葒娜 樊佚群 單位：天津理工大學海運學院
