实验教学项目特色

本虚拟仿真实验项目的必要性和重要意义

经济强国必定是海洋强国、航运强国。习近平总书记在浙江考察时提出,要坚持一流标准,把港口建设好、管理好,努力打造世界一流强港,为国家发展做出更大贡献。航运强国的国家战略对港口物流类教学提出了更高的要求,鉴于当前智慧港口、全自动化码头技术的发展,上海海事大学设计了港口生产组织与管理的虚拟仿真实验。

实验方案设计思路

进口卸船业务是港口物流系统典型业务流程之一,其业务的组织管理直接影响了船舶在港时间及成本,而传统的教学往往以理论教学为主,有条件的院校能够组织学生去码头观摩,但是很难直接参与码头的生产,实验教学效果并不理想

本实验项目以智慧港口为背景,研发了进口卸船流程虚拟仿真实验教学项目,采用虚拟现实技术构建具有高度沉浸感的集装箱码头虚拟环境,教师发布实验教学任务,学生佩戴VR交互设备,以完全临场感的方式完成进口卸船业务的计划和调度,能够大幅度提高实验教学效果。

教学方法创新

港口码头作为特殊作业区域,区域内具有一定的危险性,不具备实地考察的可能性,通过研发基于虚拟现实技术的港口物流实验教学系统,模拟真实的港口码头环境和装卸工艺流程,使得学生能够将理论与实际相结合,提高实验教学效果。

与企业合作共建VR实验室,使理论教学内容能够在VR实验室得到验证。学生不仅得到震撼性感性认识,加深了对理论知识的理解,而且能亲自动手实际操作,学生的动手能力、实践能力、工程素养和创新思维也能得到锻炼与培养。

评价体系创新

本实验项目在港口机械、物流类专业学生实验教学的不断探索过程中,根据学科本身的特点,形成了“全过程、一体化、多层次”的虚拟仿真实验教学评价体系。建立由易到难的虚拟仿真实验内容分层体系。第一层次,演示性和基础验证性实验,通过基础实验学习,确保学生掌握本专业的基本知识与基本技能。第二层次,设计性和综合性实验,通过专业实验学习,要求学生掌握物流系统中单一或综合要素的分析、设计及开发,旨在提高学生的综合实验能力和分析、解决问题的能力。第三层次,研究和创新性实验。

对传统教学的延伸与拓展的特色

传统的实验教学方法除了课堂理论知识讲授,经常带领学生去港口码头实地学习,一方面现场作业繁忙,一般不接受实习与实训,另一方面,现场规模很大,如集装箱码头中一个集装箱的高度就有2.5m高,在现场很难看到作业流程,不仅实验教学成本高,而且教学效果差。

本实验项目能够带来传统教学方式体现不了的真实体验,加强教学的真实互动,填补传统教学理论脱离实际的缺陷。通过研发港口物流虚拟实验教学系统,改变由于设备、场地、作业环境等限制,避免许多实验无法开展的状况,规避风险,打破空间、时间的限制,使得学生能够在VR虚拟码头中完成自动化码头营运管理的实验内容,获得与真实实验一样的体会。