数字赋能船舶机舱资源管理教学研究

丛岩，王宝军，杜太利，仉大志，王迎新

（大连海事大学轮机工程学院，辽宁 大连 116026）

现代远洋海船在设计和建造方面取得了长足的进步，具备很高的综合性能，但是在安全管理方面的改进仍然有限。很多时候，确保安全和保障生产仍然发生着较大的冲突。大量海难事故的统计分析表明：80%以上的事故与人为因素有关[1]。这对船舶管理提出了更高的要求。

国际海事组织《STCW 公约马尼拉修正案》已将“机舱资源管理”、“领导力和团队工作技能的运用”纳入到STCW 规则的A 部分（强制培训内容）[3]。

机舱资源管理培训的内容要求：轮机人员应充分利用船舶机舱人力与物力资源，明确各自的义务与责任，正确使用并维护机舱的各种设备，保持船舶安全航行，减少和杜绝潜在的人为失误，全面做好各种应急工作，在突发的紧急情况下能有序且积极地采取有效应急措施防止事故的发生[2]。

1 课程特点和局限性

受训学员最终应具备有效分派和利用船舶各种资源的能力，通过团队协作完成各项操作和故障处理，并建立起良好的情景意识[4]。这决定了实操演练在整个教学环节中占有很大的比重。实操内容包括：船舶的备车、定速巡检、完车、吊缸操作、加油操作、各种故障的分析和处理等。因此对教学硬件设施提出了很高的要求。我校的教学环境为建筑面积5600 平方米的陆上机舱，机舱内设备价值高达上亿元。开设课程不但要配备专业且经验丰富的师资队伍，还要消耗大量的油、电等能源。为节约运行成本，实操环节操作次数有限，这导致了教学效果不佳，实操教学费效比很低。

2 数字赋能开发教学资源

为响应2022年中国教育部的教育数字化战略行动[5,6]，提高教学质量和实操环节的费效比，项目组开发了仿真操作教学云平台、故障分析情景演练教学云平台，建设了MOOC 教学资源，借助数字技术助力现场教学，力求提高教学效果。

2.1 情景演练教学云平台

情景意识是人们对于将要发生事故的一种预知和警惕，是指在一个特定的时间段内对影响机器的因素和条件的准确感知，是指能敏锐地察觉和了解周围情况的变化及影响的能力，能正确考虑和应对即将面临的局面的能力，能随时知晓与团队任务相关的将要发生的事情的能力，能够识别失误链和具有在事故发生前将其破断的能力[7]。

加强对轮机管理案例的学习和研究，可提升学员的情景意识，有效降低学员在将来的船舶管理中发生人为失误的概率[7]。

这些案例中各项操作和故障分析的知识点往往互相交叉，形成一个复杂的网状结构。例如，许多故障都涉及到吊缸等同一个操作。又例如，同样的故障现象却对应着不同的故障原因和处理方法。

对知识结构进一步梳理和分析后，项目组设计了网格拓扑型知识结构的情景演练教学云平台。学员借助云端的教学资源进行各种故障的分析、处理和预防，执行加油、吊缸、备车等关键性操作，如图1 所示。

图1 机舱资源管理情景演练教学云平台

2.2 仿真操作教学云平台

机舱资源管理的知识结构非常复杂，涉及许多关键性操作。这些操作直接关系到船舶运营的安全。为提升学员现场实操解决问题的能力并兼顾设备和人员的安全，项目组开发了仿真操作教学云平台辅助现场教学。学员可在仿真的机舱环境中学习轮机知识，了解和熟悉各种设备及场景，按照教学大纲逐步完成备车、机动、定速航行、完车、加油等操作，熟练操作步骤，提升情景意识[8]，如图2 所示。项目组还开发了平台的VR 功能，实现了云端的VR 仿真操作，提升了课程学习的趣味性和使用者的沉浸式体验。

图2 机舱资源管理仿真操作教学云平台

2.3 建设MOOC 资源

慕课（MOOC）即大规模开放式网络教学[9]。为共享优质的教育资源，强化理论知识的学习，指导实践操作，并且在加深感性认识的同时进一步提高理论素养，项目组开设了精品在线开放课程，制作教学视频，在中国大学慕课平台上发布了机舱资源管理的教学资源，用于培训和教学，如图3 所示。

图3 机舱资源管理MOOC 教学资源

借助慕课平台，学员可线上进行理论知识学习，完成教师布置的作业。借助情景演练教学云平台和仿真操作教学云平台，学员可利用电脑、手机和平板等移动端设备、VR 设备，线上仿真执行各种关键操作，完成各种故障的分析、处理、解决和预防等大纲要求的内容。

再结合线下授课和机舱的现场实操及情景演练，进一步强化学员领导力、决断力、适应力、安全意识等职业素质的训练，提高他们的专业技能和情景意识，从而使学员们能够有效应对未来可能遇到的突发事件，增强识别失误链和在事故发生前打破失误链的能力。

3 应用与效果

机舱资源管理课程的教学视频发布在中国大学慕课平台上，已应用于培训和本科教学中。情景演练教学云平台部署在海大云（私有云）上，已投入轮机管理专业本科教学中，目前处于试运行阶段。仿真操作教学云平台部署在阿里云（公共云）和海大云上，已用于船员培训和轮机管理专业的本科教学。相对情景演练教学云平台，慕课资源和仿真操作教学云平台技术上更加成熟，平台建设的完整度较高，应用的时间较长。因此主要针对学员对仿真操作教学云平台和慕课资源的使用感受设计了李克特五级量表，从平台的运行性能和用户体验两个方面测评了教学效果。

量表数据分析的结果表明：参与测评的大多数学员认为数字教学资源加深了理论知识的理解，无论在空间上还是学习的时间上，灵活度都大大提高，仿真操作更是大大提高了学员对本课程的感性认识，非常有趣并容易理解。

学员们感觉现场实操上手更快了。数字资源的应用无形中还提高了实操环节设备和人员的安全性。指导教师也感觉到学员们团队协作解决和处理问题的能力提高得非常快，他们的实操成绩普遍比往届学生的要好。陆上机舱的管理教师也发现，油、电及设备维护等实操教学成本大大降低。项目组分析后认为这应该和学员们实操的成功率大大提高及现场开机时间有所缩短有关。

4 改进与完善

在后期教学环节中指导教师发现不同学员对课程知识的掌握程度差异较大。这或许同教学资源相对分散，平台结构和内容的设计尚且不足有关。具体表现在：

（1）仿真操作教学平台和情景演练教学平台没有评估和考核的功能。由于不同学员自觉程度不同，导致了最终的教学效果各不相同。这在期末考试成绩的统计结果中体现得较为充分。

（2）各教学资源未能集成在统一的教学平台中，学员操作过程中需在不同的链接之间切换，打开链接会有时间的延迟，影响了用户的使用体验。

为弥补不足，改进线上资源，项目组加快了线上仿真操作和演练评估系统的研发，将不同教学资源进一步优化和整合，统一进行部署，简化学员的操作步骤，增加课程思政等教学模块，力求优化平台结构，完善教学内容。

5 结语

机舱资源管理课程的目标是通过情景演练、现场操作、理论学习，培养学员安全意识、团队协作能力、情景意识、决策能力、沟通和领导能力，提高他们正确判断和处理复杂局面的能力，使船舶管理者能够熟练掌握和灵活运用船舶机舱资源，保证船舶安全航行和营运。这离不开培训过程中对理论知识的反复强化和现场的反复的操作和演练。利用现有硬件设施建设并应用线上仿真操作和情景演练教学平台等教学资源辅助现场教学有效地解决了教学效果和实操成本的矛盾与冲突，提升了教学质量，提高了教学效率，降低了教学成本。

“云”技术等新一代信息技术的应用实现了我校航海类专业机舱资源管理课程的数字化转型和升级。机舱资源管理的数字课堂成为我校数字教育基础设施建设的组成部分。随着数字技术的飞速发展，应加快推进教育数字化，建设专业课程的智慧教育服务平台，丰富教育资源和服务供给，用现代信息技术支撑职业教育的高质量发展，助推包括航海类专业在内的各类职业教育的现代化进程。