以虚拟现实为基础的船舶轮机拆装平台教学

李德珊

（厦门海洋职业技术学院，福建厦门 361012）

0 引言

船舶轮机主要包括船舶动力装置、辅助动力装置、舵机等一系列装置，不仅保障了船舶的正常行驶，也保障了船舶的安全运行。随着我国造船实力的不断提升，无论是货船还是军舰，造船工艺越来越接近发达国家水平，这背后离不开我国对于船舶制造和维修人才的培养，轮机工程专业也是教育部所制定的交通行业80 个主干行业之一，轮机工程专业主要培养管理船舶所有机电设备和动力装置的机电工程师。将虚拟现实技术应用在轮机教学当中，可以让学生利用可穿戴设备进行智能化的学习，不仅可以激起学生的学习兴趣，还能让学生更加轻松地理解相关专业知识，并在模拟练习当中积累实践经验，从而熟练地掌握轮机拆装工作流程和方法。

1 虚拟现实技术

虚拟现实的定义来自于虚拟和现实两个概念，因此虚拟现实基本上是指接近于现实，这可能意味着任何事情，但通常是指特定类型的现实仿真，因此虚拟现实技术的应用十分广泛，在军事、教育、科学等领域都有广泛应用。人类利用感知系统了解世界，像味觉、触觉、视觉和听觉都是十分重要的感觉器官，但还有一些感觉并不明显，也十分重要，比如平衡感。通过感官系统的信息输入，大脑再对感官信息进行特殊处理，从而确保人能够了解现实，即人对现实的整体体验只是感觉信息和大脑感知机制的结合，如果将虚假信息呈现给人的感官，人对现实的感知也会随之改变，尽管在现实中并不存在，但对接受虚拟信息的人而言这就是真实，这也就是虚拟现实。虚拟现实需要通过计算机生成的虚拟环境呈现给人的感官，之后人可以以某种方式对其进行探索，人将成为这个虚拟世界的一部分，或者沉浸在这个环境中，并在虚拟现实环境当中操纵物体或执行一系列动作。

2 虚拟现实技术引入船舶轮机拆装平台教学的意义

轮机工程专业课程十分的复杂和综合，包括工程力学、流体力学、材料力学、机械设计、电路与电子技术、轮机操作、轮机工程等多个学科和门类的知识。其中轮机维护、修理与保养是十分重要的学习内容，需要学生在熟练掌握大量理论知识的前提下进行实践操作，从而在实践过程中掌握工具的使用，以及操作的方法和流程。在传统教学模式当中，教师往往会先向学生讲解理论知识，然后利用多媒体设备向学生展示轮机的构造、常见故障、维修方法等，之后就要带学生进行实训练习，让学生亲自动手操作。但因为轮机尺寸、操作复杂程度等因素的限制，学生很难在实训学习中熟练掌握相关的技能和知识。而虚拟现实技术的应用，则可以让学生仔细了解轮机的结构，并对其进行各种操作。这样尺寸、重量的限制便不复存在，学生能够根据教师的讲解实时进行相关操作，从而达到实训效果，使学生掌握轮机相关知识，以及拆装技能和方法。

3 船舶轮机拆装平台教学中存在的问题

船舶轮机拆装教学主要是为了培养学生的动手能力，学生需要不断地学习和练习才能掌握相关工具和设备，并熟练地将学到的知识和技能应用到未来的工作当中。在当前的船舶轮机拆装教学当中存在着诸多问题，首先是教师自身的专业水平和教学意愿不够强烈，作为船舶轮机教师，只有具备一定的实际工作经验，才能制定出合理的教学计划，并采用合适的教学方式和教学内容。而且教师在教学中发挥着主要作用，如果教师水平不足，将会对教学工作产生很大的影响。其次，不同于汽车维修，船舶轮机实践教学需要学校提供实训平台，而相关设备和工具十分昂贵，需要花费学校的大量资金和资源，很多学校自身的预算不足，导致实训资源严重短缺，或实训设备比较老旧，会导致实训教学无法顺利展开，学生没有拥有太多的实践练习机会。另外，船舶轮机实训教学的考核方式较为单一，比较偏重理论考核或操作考核，忽略了对学生综合素质、能力和认知的评价，无法对学生形成全面客观的了解，这样学生的心理也会变得懈怠，无法满足日后工作中的具体需求。

4 虚拟现实技术在船舶轮机拆装平台教学的策略

4.1 利用虚拟技术开展小组合作，提升团队合作能力

船舶轮机拆装工作比较复杂，仅凭学生的个人力量很难独自完成，如果让全班学生共同完成轮机拆装，则人数较多，分工较为细碎，会导致部分学生在作业，部分学生在旁边观看，无法让所有学生从全局出发系统地了解相关技术和方法。因此教师可以采取小组合作法，将所有学生分为若干个小组，以小组为单位开展实训教学，使学生能够进行更加有效的分工合作。虚拟技术尽管以个人为主，学生通过可穿戴设备可以在虚拟环境中进行操作练习，但在独自操作过程中，也会遇到很多的问题，比如操作步骤和使用工具上的错误，但如果在虚拟环境中有同伴进行交流，很多问题都可以迎刃而解，并且会有效提升学生的团队合作能力。例如在拆装船舶主机时，利用虚拟技术开展小组合作，让学生一起制定拆装计划，并合作进行拆装操作，从而使其能够更加高效地进行合作学习。

4.2 利用虚拟技术开展体验式教学，增强学习兴趣

学生技术经验的积累只能在不断地练习当中形成，如果学生没有体验过真实的拆装工作，依靠所学的知识只能纸上谈兵，学过的知识也会很快忘记，并且学习兴趣也会逐渐降低。学生只有在真实工作环境中体验到轮机拆装的全流程，才能体验到实际工作中的重点难点，并进行针对性的学习理解。因此教师可以利用虚拟技术开展体验式教学，让学生在亲身体验的过程中，感受自身的思考过程和情感变化，这样学生就会对轮机拆装工作留下深刻的印象，形成长时间都很难忘记的回忆，从而对轮机拆装工作形成更加深刻的认识。虚拟现实技术本就是体验式教学的重要技术手段，可以让学生在虚拟情境当中体验轮机拆装工作的工作流程，虚拟情境并不是对真实情境的简单模仿，而应针对学生的实际水平将情境分为简单、中等、困难等多个阶段，让学生进行逐步的进阶提升，这样不仅能减轻学生的学习负担，使其更加轻松地学习，还能激发学生的学习兴趣，使其为掌握更具难度的知识而不断努力。例如，在教授辅助装置的拆装教学当中，利用虚拟现实技术开展体验式教学，让学生独自体验一些辅助装置的拆装过程，了解传播电能、热能等能源的来源，并使学生能够深刻地了解其中的能源产生装置和供给原理。这样学生不仅能够将繁重的学习任务拆分为无数的小任务，还能够在体验学习的过程中进行深度思考，从而掌握相关知识和方法。

4.3 结合虚拟技术开展项目式教学，提升学生理解能力

轮机拆装工作是一项系统性的工程，也是需要谨慎处理的工作，不能随意对轮机系统中的零部件进行拆装，也具有较强的拆装难度，学生只有建立起项目化的工作思维，才能准确判断出在何种情况下进行拆装。项目式教学是较为常见的实训模式之一，在很多实践性较强的专业中都有所应用，并且具有较强的指向性，可以充分发挥出学生在学习当中的主体地位，使学生能够将理论知识和实践知识结合起来进行理解。项目教学法主要由学生负责，包括前期计划的制定、过程的实施、问题的解决、结果的评价等，这样可以有效激发学生的主观能动性，使学生能够更加透彻地理解相关专业知识。学生在利用虚拟现实技术进行学习时，本就是在不断地完成一个个的项目，尽管学生没有记录下来，但都在脑海中进行构思，从而保障工作的顺利进行。例如，在教授管路系统的内容时，将虚拟现实技术与项目式教学结合起来，使学生利用虚拟现实技术完成规定的项目任务，从而在实践过程中更好地理解和应用所学的知识和技能。

5 结语

船舶轮机拆装教学本身具有较高的复杂性，是船舶轮机工程专业学生的必修内容之一，对于培养船舶方面的专业人才而言十分重要。利用虚拟现实技术开展轮机拆装教学，并与小组合作教学、体验式教学、项目化教学等多种教学方式相结合，有效提升了学生的专业知识水平，使学生能够更加熟练地掌握相关理论知识和实践技能，积累丰富的工作经验，从而为日后的工作打下了坚实基础。