（1）项目建设的必要性及先进性

      大连海事大学是交通运输部所属的全国重点大学，是国家“211工程”重点建设高校、国家“一流学科”建设高校，素有“航海家的摇篮”之称。轮机工程专业是学校的主干专业之一，“船舶柴油机拆装”是轮机工程专业的核心实验课程，总课时40学时。该课程所需的实验设备为大中型船用柴油机，经济成本高、占用空间大、更新需求快。各高校一般在实验室配置若干台拆装用四冲程柴油机，以及少量的二冲程柴油机部件，但配置的柴油机一般比较陈旧，与市场主流产品差别较大，并伴随着零部件缺损；同时因成本、空间限制，无法提供整套的拆装用二冲程柴油机。少数高校会依托陆上机舱或实习船配置可运行的二冲程柴油机，但频繁拆装对机器的破坏性大，且安全性差、耗时长，一般不会用于拆装训练。因此，各高校的船舶柴油机拆装训练很难完全满足课程的设计要求以及实船工作需求。

      基于上述背景，大连海事大学依托国家级海运工程虚拟仿真实验教学中心和省级高技术船舶机电虚拟仿真实验教学中心，于2017年建设了船舶柴油机拆装虚拟仿真实验教学项目，包括ME型二冲程柴油机（主机）和四冲程柴油机 （副机）的拆卸、维护保养和安装业务。本项目在充分满足国际公约（STCW公约）和国内法规（“11规则”）要求的基础上，致力于填补实验室缺少拆装用二冲程柴油机的空白，并有效解决实物拆装安全性差、成本高昂、时空限制、设备更新不及时等问题，充分提高轮机工程专业学生乃至社会学习者的实践能力和创新意识。
 

图1 实习船主机吊缸                         图2 三维场景下的主机吊缸
 

（2）教学方法创新

      本项目根据“船舶柴油机拆装”实验课程的需要，采用了虚实结合、线上线下相结合、课内课外相结合的混合式教学模式。此外，学员还可以进行机舱虚拟（VR）漫游视频学习和线下操作，了解船舶主机、副机在机舱中的确切位置，熟悉船舶柴油机基本的操作流程，以获得沉浸式体验。

      虚实结合：因空间、成本所限，实验室缺少拆装用的大型二冲程柴油机，需要用相应的虚拟仿真实验项目来替代；尽管实验室配置有拆装用的四冲程柴油机，但因更新换代和安全方面的考虑，需要用相应的虚拟仿真实验项目对应的实物拆项目进行补充，做到虚实结合。

      线上线下相结合：在线下，通过使用二冲程柴油机少数部件和四冲程柴油机整机，完成相应的实物拆装；在线上，通过使用虚拟仿真软件，学生自主开展虚拟实验，完成二冲程和四冲程柴油机的虚拟拆装，系统自动评分。本实验教学团队也有专业教师进行集中教学管理、实验教学资源管理、考核管理、线上答疑等。

      课内课外相结合：通过课内的40学时，完成实物拆装的教学指导、练习和考试，以及虚拟拆装的教学指导；通过课外的20学时，完成虚拟拆装的练习和考试。

      采用三维手段，综合应用数学建模、过程控制、网络通信等技术，开发大型柴油机虚拟仿真实验环境用于实验教学，不仅解决了实物实验高成本、高风险、高损伤性、高耗时、高能耗、高污染等局限，而且还能实现团队分任务协同训练，同时能够突破时间、空间和环境的限制随时应用教学资源。尽管虚拟拆装训练不能完全替代实物拆装，但它有助于提高实船操作中对复杂机械机构外观及步骤的认知，不仅能模拟柴油机附件的拆检及测量等正常保养过程，还可以反复模拟大型柴油机实际难以演练的吊缸、轴系及螺旋桨的拆装、主机机座安装等坞修及造船阶段业务。

      本着“学生中心、成果导向”的教学理念，本项目在执行过程中强调学生的自主学习和交互操作，并提供在线学习和讨论的平台。任课教师主要提供教学资源，对实验过程进行监控，对实验方法、实验结果进行讲解和答疑，不干预学生的实验过程和实验结果，学生可以反复演练，充分调动学生的主观能动性，这种教学方法有助于培养学生的主动学习能力，问题解决能力和实际动手能力。
 

（3）评价体系创新

      建立“实验预习、实验操作、实验考核、实验分析”全过程的评价体系。船舶柴油机拆装虚拟仿真实验教学项目能够对参加实验学生的全过程进行记录，能够保存学生实验的进度，并能够随时进行实验指导，对于学生预习效果、实验步骤以及实验成绩评价都具备完善的评价标准，提高评价的公正性。
 

（4）对传统教学的延伸与拓展

      实现了传统船舶柴油机拆装实验教学的PC化，学生可以在自己的PC机上通过互联网登录实验系统。本项目提供了市场主流型号的两种船舶柴油机类型，涉及柴油机主要设备的拆装、测量或调试业务34项，每项业务所含元操作步骤均值为30余步。完整的船舶二冲程柴油机（主机）、四冲程柴油机（副机）主要维护保养、检查检修业务，高度贴近实船实景，确保学生随时随地可以进行虚拟实验，增强了传统实验教学效果，提升了学生学习主动性。