| 标题 | 基于在线教学和虚拟仿真的实习课程实施经验探讨 |
| 范文 | 魏永亮 胡松 张瑜 王家为 摘 要 现场调查和观测对于海洋科学研究非常重要，也是海洋科学专业教学中不可缺少的环节。今年根据实际情况调整了原教学计划，为保质保量完成教学任务，本文以开设的海洋水文气象调查与观测实习为例，探讨利用在线教学平台和已开发的虚拟仿真实验教学课件相结合的课程实施经验。 关键词 在线教学 虚拟仿真 实习课程 中图分类号：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.012 Discussion on Implementation Experience of Practice Course Based on Online Teaching and Virtual Simulation WEI Yongliang， HU Song， ZHANG Yu， WANG Jiawei （College of Marine Science， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306） Abstract Field investigation and observation is very important for marine science research， and it is also an indispensable link in marine science teaching. This year， the original teaching plan has been adjusted according to the actual situation. In order to complete the teaching task with quality and quantity， this paper takes the practice of marine hydrometeorological survey and observation as an example to explore the experience of combining the online teaching platform with the developed virtual simulation experimental teaching courseware. Keywords online teaching; virtual simulation; practice course 2020年春季学期各高校根据实际情况开展研究分析，快速切换至网络平台进行在线授课。[1]上海海洋大学的网络合作平台是“泛雅平台”，经过短暂的忙乱后，师生们适应了在线教学节奏，较好地完成了理论课程授课任务。但对于实习实践课程来说情况又不一样。很多实习实践课程都要求有校外实习内容，在此特殊时期学生无法到校、無法外出，也就不能正常按时完成计划。为此学校要求各系调整实习方案，或者按照原时间进行，但内容要进行调整，或者延后至下学期开学后完成。 本文作者负责的实习课程是“海洋水文气象调查与观测实习”，按照正常实习教学计划，需要乘船至海上进行现场观测调查。特殊时期下，本实习没有选择延后进行，因为延后进行的实习并不在下学期的课表安排中，需要自行找时间进行，时间比较零散，不利于实习教学效果。课程组教师成员经过讨论后，决定结合泛雅网络平台和已开发的虚拟仿真实验教学课件，以新的形式完成实习任务。 课程组成员基本都主持了虚拟仿真实验教学课件的研发任务，先后建有“中尺度涡虚拟仿真实验”[2]“潮汐潮流动力过程仿真实验”[3]“风浪流水槽虚拟仿真实验”“大洋环流虚拟仿真实验”“海洋水文气象调查与观测实习虚拟仿真”[4]等项目，足以满足正常教学开展需求。 1 海洋水文气象调查与观测实习实施过程 1.1 实习课程介绍 “海洋水文气象调查与观测实习”为本校海洋科学大二学生开设，在夏季短学期内进行，日期一般在6月底至7月初。[5]实习目的为，使学生了解以船基和陆基为平台的海洋调查主要仪器、观测方法、观测项目、数据获取、数据分析等，掌握常规观测仪器的使用方法，通过对海洋现象的感性认识，加深对海洋科学理论的理解，锻炼意志，培养学生认识问题、分析解决问题的能力，为其今后更好地从事海洋研究、海洋管理、环境保护等工作打好基础。实习内容为常规海洋水文和气象要素的观测，包括仪器的使用、观测步骤和注意事项。 整个实习包括外业和内业两模块。外业实习模块分为船基、陆基及校内实习三部分，具体内容如下： （1）船基实习：借助上海洋山港海事局船只，在洋山港附近相关水域设置若干站位，进行现场海洋水文气象调查与观测，具体内容包括：8个常规气象要素：气温、气压、湿度、风速、风向、云量、云状、天气现象;9个水文要素：深度、表层水温、表层以下标准层次水温、盐度、水色、透明度、波浪、海流、潮汐。 （2）陆基实习：组织学生分批前往芦潮港海洋环境观测站开展参观实习活动，通过观测站工作人员现场讲解、演示，了解观测站常规海洋调查仪器的使用方法及注意事项，并参与观测站常规数据观测、记录、整理等日常工作。 （3）校内实习：分为①海水盐度实验室分析，利用实验室盐度仪对出海调查所采集的海水样品进行盐度测定和分析;②学校自动气象站观测数据收集、比测等。 内业实习模块包括数据分析、资料整理及实习报告撰写与提交等。数据分析主要针对外业调查所收集的调查数据资料等进行整理和分析，绘制成各种空间分布和时间变化图，根据数据、分布图及所学海洋科学理论进行定性或定量分析，了解和掌握海洋要素分布、变化及海水运动规律等，在此基础上完成并提交实习报告一份。 1.2 调整实习计划 结合在线教学和虚拟仿真实验教学软件，将实习内容调整为三个模块，包括录制仪器操作、目视观测和观测注意事项介绍视频，上传至泛雅平台供学生在线学习;虚拟仿真实验教学软件学习及考核;海洋观测数据画图分析、实习报告。 实习具体方式包括：教师直播介绍实习情况，给出实习要求与任务;学生在线学习录播实习内容;学生登录上海海洋大学虚拟仿真综合管理平台，学习虚拟仿真实验教学软件及考核;教师在线（微信群）协助答疑、指导。所有资料上传泛雅平台。 1.3 召开线上实习动员大会 实习开始前利用腾讯会议在线软件召开实习动员大会，向同学们讲解实习内容、实习安排和实习注意事项，重点介绍海上安全注意事项。虽然今年无法出海观测实习，但是出海的注意事项仍然需要介绍，让学生知道海上环境的瞬息万变和观测操作的难度。 1.4 录制实习操作在线教学视频 为了方便学生可以反复观看学习，因此采用录制视频而不是直播的方式实施实习的在线教学部分。学校内部有丰富的河流资源，因此录制地点选取在河流上的小桥边，模仿海洋环境，可以将仪器放入水中进行操作。实习中使用到的海洋调查观测仪器包括表面温度计、小型温盐深测量仪、透明度盘、水色计、采水器。气象要素观测仪器包括三杯风速风向表、干湿温度表和空盒气压表。目视观测项目包括海浪、天气现象、云量和能见度。 实习教师需要讲解每一个观测仪器的功能结构，边操作边重点介绍观测操作步骤、目视项目观测步骤以及调查观测注意事项，并使用设备拍摄，整理后上传至泛雅平台。 以小型温盐深测量仪为例，首先介绍其整体结构和面板显示图标，让学生了解每一个图标的内容和含义，在测量中如何选择、如何设置、如何操作以及如何查看结果。然后，介绍下放观测步骤，选择相应的图标功能后，等待设备与GPS卫星连接，确定其位置。之后，启动观测程序，并开始下放仪器，在水面处停留半分钟等待仪器适应海水温度环境，之后继续匀速下放，仪器探底或绳索完全放出后立即匀速收回，结束观测。选择相应图标，可以查看刚才的测量结果，包括海水温度、盐度和深度，确定其趋势是否正确。 1.5 学习操作虚拟仿真实验教学课件 在学习完成第一部分视频内容的基础上，进行两个虚拟仿真实验教学课件的学习及考核：“淞航号”海洋水文观测系统虚拟仿真和海洋水文气象调查与观测实习虚拟仿真，并指出两个教学软件的问题。两个课件均包含练习模式和考核模式，学生练习熟练后可以进行考核。 “淞航号”海洋水文观测系统虚拟仿真包含了“淞航号”科考船上装备的温盐深测量仪和声学多普勒海流剖面仪两个仪器的操作观测步骤和注意事项。这两个仪器是视频讲解中缺失的，因此本虚拟仿真课件是整个实习的有效补充。学生通过学习可以掌握两个仪器的操作步骤和注意事项。 海洋水文气象调查与观测实习虚拟仿真课件包含除了上述视频录制的内容外，还有实验室盐度计的操作步骤和注意事项。视频介绍只有教师在操作讲解，学生没有机会接触仪器并进行操作。虽然虚拟仿真课件同样无法让学生接触到真实仪器，但能够让学生在软件中学习如何操作仪器，掌握步骤过程，以后接触到真实仪器，达到能够无障碍操作的目的。 由于两个虚拟仿真教学课件都是第一次使用，难免存在问题，因此学生需要在学习使用中发现并提出意见和建议，以帮助改进课件。 1.6 处理数据、提交实习报告 此部分包括数据分析、资料整理及实习报告撰写与提交等。数据分析主要针对去年海上调查所收集的调查数据资料等进行整理和分析，绘制成各种空间分布和时间变化图，根据数据、分布图及所学海洋科学理论进行定性或定量分析，了解和掌握海洋要素分布、变化及海水运动规律等，在此基础上完成并提交实习报告一份。 2 经验探讨 本实习课程第一次开展在线教学和虚拟仿真实验教学的结合，因此有一点经验，但主要是探索。在调整教学计划初期思路中，仅包括利用虚拟仿真教学课件实行实习任务，但后面发现形式单一且不能覆盖整个实习时间。再者，虚拟仿真教學应该作为现场实践的补充，而不是主要手段。因此，需要其他的方式来完善本次实习，经过课程组教师讨论，觉得可以采取教师现场操作讲解仪器，将过程进行录制，放到在线教学平台上让学生观看学习，虽然同样无法跟现场实习效果相比，最低限度让学生通过教师的讲解能够掌握一部分知识。 在实施过程中，难点之一是学生学习过程和学习效果的监督，这也是所有在线课程教学的难点。虚拟仿真实验教学部分，因为课件有过程记录，如错误较多的知识点等，因此可以较好地把握学生的学习过程和知识掌握程度。 通过实习中间过程和最后的实习报告可以发现，学生知识和技能的掌握情况较好，基本达到实习目标。在线教学和虚拟仿真相结合的方式在以后的实习中仍然可以发挥各自的作用，因此本次的尝试为以后的探索提供了有效的经验借鉴。 本文由上海海洋大学教学团队建设项目：“物理海洋学虚拟仿真教学团队”资助（A1-2005-20-300329） 参考文献 [1] 张五英，梅霞.新冠疫情期间在线教学状况调查研究报告——以江苏农林职业技术学院为例[J].高教学刊，2020，（33）：40-44. [2] 张春玲，胡松.海洋中尺度涡虚拟仿真实验设计[J].中国地质教育，2019，（2）：100-102. [3] 刘浩，胡松. 潮汐潮流动力过程仿真实验教学研究[J].智库时代，2019，（23）：161，169. [4] 魏永亮，胡松，于潭，王家为.海洋水文气象调查与观测虚拟仿真建设及思考[J].教育教学论坛，2020，（37）：87-88. [5] 魏永亮，胡松，于潭.《海洋调查方法》实习课程建设与思考[J].2017，（7）：41-42. |
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