“船舶與海洋工程專業(yè)”卓越工程師創(chuàng)新與學(xué)科交叉能力培養(yǎng)

黃海 張國(guó)成 張鐵棟

摘要：針對(duì)“卓越工程師教育計(jì)劃”探討了卓越工程師綜合創(chuàng)新型能力的培養(yǎng)方法，主要討論了卓越工程師綜合創(chuàng)新能力的要素分析、卓越工程師創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)等問題。卓越工程師綜合創(chuàng)新能力的要素包括知識(shí)視野、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能和創(chuàng)新素質(zhì)等要素。卓越工程師創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)主要包括優(yōu)化課程體系，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容；建立注重創(chuàng)新能力提升的教學(xué)評(píng)價(jià)制度；實(shí)踐能力的培養(yǎng)與加強(qiáng)；國(guó)際化課程的設(shè)置等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科；卓越工程師；創(chuàng)新能力；創(chuàng)新意識(shí)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）31-0139-03

《中國(guó)制造2025》于2015年5月8日由國(guó)務(wù)院正式公布，其中一條重要的思想是較大地提高制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，掌握一批重點(diǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度提升創(chuàng)新能力。因此，要實(shí)現(xiàn)船舶與海洋工程專業(yè)的“智能制造”就必然要加強(qiáng)對(duì)該學(xué)科卓越工程師在制造業(yè)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制領(lǐng)域等學(xué)科的綜合培養(yǎng)，提高卓越工程師在交叉學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。

一、引言

為了提高我國(guó)工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量，尤其為造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)各類型工程技術(shù)人才，國(guó)家教育部于2009年決定實(shí)施“卓越工程師教育計(jì)劃”。該計(jì)劃作為《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》組織實(shí)施的一項(xiàng)重大項(xiàng)目，其目的在于全面促進(jìn)我國(guó)從工程教育大國(guó)走向工程教育強(qiáng)國(guó)[1]。哈爾濱工程大學(xué)作為以“三海一核”為特色的重點(diǎn)大學(xué)，是該計(jì)劃首批申請(qǐng)并獲準(zhǔn)實(shí)施的院校之一。經(jīng)過幾年以來(lái)的改革和試點(diǎn)研究，目前已經(jīng)在教育教學(xué)理念、人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、校企合作機(jī)制、教師隊(duì)伍建設(shè)、人才培養(yǎng)模式等方面取得了一定的經(jīng)驗(yàn)和突破。

在2008諾貝爾獎(jiǎng)獲得者北京論壇上，華人圖靈獎(jiǎng)得主姚期智指出：多學(xué)科交叉融合是信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵：當(dāng)不同的學(xué)科、理論相互交叉結(jié)合，同時(shí)一種新技術(shù)達(dá)到成熟的時(shí)候，往往就會(huì)出現(xiàn)理論上的突破和技術(shù)上的創(chuàng)新。目前，以信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合為重要特征的新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在孕育興起，多領(lǐng)域技術(shù)群體突破和交叉融合推動(dòng)制造業(yè)生產(chǎn)方式深刻變革，制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已成為未來(lái)技術(shù)變革的重要趨勢(shì)。船舶制造也正朝著設(shè)計(jì)智能化、產(chǎn)品智能化、管理精細(xì)化和信息集成化等方向發(fā)展，世界造船強(qiáng)國(guó)已經(jīng)提出打造智能船廠的目標(biāo)。為了加快推進(jìn)船舶工業(yè)、海洋資源開發(fā)乃至為國(guó)防建設(shè)提供技術(shù)裝備，《中國(guó)制造2025》把海洋工程裝備和高技術(shù)船舶作為十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，明確了今后10年的發(fā)展重點(diǎn)和目標(biāo)，為我國(guó)海洋工程裝備和高技術(shù)船舶發(fā)展指明了方向。

卓越工程師之所以“卓越”，其創(chuàng)新能力是一個(gè)優(yōu)秀工程技術(shù)人才的基本特征和重要標(biāo)志。創(chuàng)新能力主要指人們通過創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性實(shí)踐，形成物質(zhì)產(chǎn)品或非物質(zhì)產(chǎn)品的能力。而實(shí)現(xiàn)船舶與海洋工程專業(yè)“智能制造”的卓越工程師就應(yīng)該不僅在傳統(tǒng)的船舶與海洋工程領(lǐng)域掌握全面的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)或提出新問題、新概念、新見解、新方法，更應(yīng)該通過對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制和機(jī)械制造等領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)，通過創(chuàng)新活動(dòng)解決智能制造的新問題、建立新理論、創(chuàng)造新技術(shù)、新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)船舶制造業(yè)的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化[2]。

本文將結(jié)合船舶與海洋工程專業(yè)的實(shí)際情況，從多學(xué)科交叉角度討論船舶與海洋工程專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案等問題。

二、學(xué)科交叉創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方法分析

創(chuàng)新是人才必須具備的核心素質(zhì)，其本質(zhì)就是突破，即突破思維定式和陳規(guī)舊律。創(chuàng)新的目的是發(fā)展，即滿足人類社會(huì)不斷發(fā)展的需要。創(chuàng)新具有三個(gè)層面的內(nèi)涵：一是對(duì)現(xiàn)實(shí)事物當(dāng)前狀況的更新，二是對(duì)現(xiàn)實(shí)事物當(dāng)前狀況的改變，三是創(chuàng)造新事物替代現(xiàn)實(shí)事物[3]。近年來(lái)，學(xué)科交叉創(chuàng)新已成為熱門話題，但如何培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)深層次上的學(xué)科交叉融合，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性成果的高效，也是我們需要進(jìn)一步探討的話題。

哈爾濱工程大學(xué)的船舶與海洋工程作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科歷來(lái)重視多學(xué)科的交叉融合，包含船舶與海工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造、流體力學(xué)、工程力學(xué)、港口、海岸與近海工程、水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，并在這些學(xué)科和學(xué)科交叉方面取得了舉世矚目的研究成果，培養(yǎng)了一大批卓越工程師和創(chuàng)新型人才。為進(jìn)一步培養(yǎng)多學(xué)科交叉的綜合型卓越工程師，實(shí)現(xiàn)中國(guó)船舶與海洋工程的“智能制造”，已經(jīng)并將要采取以下改革和試點(diǎn)措施。

（一）優(yōu)化課程體系，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)有課程體系大體上按學(xué)科建立，課程教學(xué)內(nèi)容主要建立在學(xué)科系統(tǒng)性和完整性之上，沒有脫離傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)選擇和安排方式，涉及工程實(shí)際應(yīng)用和多學(xué)科知識(shí)應(yīng)用的環(huán)節(jié)相對(duì)較少。這就使學(xué)生缺乏解決工程實(shí)際問題的綜合能力和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，也限制了對(duì)其他學(xué)科的了解和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院通過不斷地探索和實(shí)踐，現(xiàn)已形成較為完整的卓越工程師創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系，一方面建立基礎(chǔ)專業(yè)和提高全面素質(zhì)教育的教學(xué)模式。例如船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)方向的課程，它們主要包括船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度、船舶結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計(jì)、船舶波浪載荷、船舶結(jié)構(gòu)有限元分析等。這些課程彼此制約，相互影響，在進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué)時(shí)，也須以整體綜合的觀點(diǎn)，運(yùn)用系統(tǒng)的方法，來(lái)處理整個(gè)教學(xué)過程中所遇到的問題。以船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)專業(yè)課程體系為例，它以船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)課程為中心，加上船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)有限元分析，船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度，船舶結(jié)構(gòu)疲勞，船舶結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計(jì)，船舶結(jié)構(gòu)系列實(shí)驗(yàn)，船舶與海洋工程專業(yè)英語(yǔ)，船舶振動(dòng)，結(jié)構(gòu)可靠性等十余門課程共同組成[4]。另一方面逐步從單一學(xué)科背景下的專業(yè)對(duì)口教育，向?qū)W科交叉與綜合背景的通識(shí)教育基礎(chǔ)上的寬口徑專業(yè)教育轉(zhuǎn)變，建立了以加強(qiáng)基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、提高全面素質(zhì)為核心的教學(xué)培養(yǎng)模式。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)科前沿開設(shè)了一大批選修課：例如潛艇潛器操縱與控制、潛水器設(shè)計(jì)、遙控潛水器技術(shù)、水下目標(biāo)探測(cè)識(shí)別技術(shù)等，這些課程圍繞《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域“海洋空間綜合立體觀測(cè)系統(tǒng)研究海洋的系列裝備和技術(shù)”，圍繞海洋無(wú)人平臺(tái)和無(wú)人潛水器的前沿技術(shù)，以船舶操縱性和潛器設(shè)計(jì)為核心，涉及力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流體力學(xué)、自動(dòng)化控制、液壓傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器與環(huán)境感知技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。作者主要負(fù)責(zé)遙控潛水器方面的課程，它以船舶與海洋工程的潛器設(shè)計(jì)與控制為中心、向遙控潛水器所涵蓋的自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)、液壓傳動(dòng)、水下通信與探測(cè)等多方面擴(kuò)展。在進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)注重考慮知識(shí)的獲取、應(yīng)用和創(chuàng)新、工程能力的培養(yǎng)和提高，通過對(duì)課程中學(xué)習(xí)過程和實(shí)踐過程的強(qiáng)調(diào)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)、分析解決工程問題的能力。

在完善專業(yè)課培養(yǎng)體系的同時(shí)設(shè)置國(guó)際化課程和前沿性課程，通過國(guó)際性課程的專門學(xué)習(xí)討論和學(xué)術(shù)主題的專題性報(bào)告使學(xué)生通曉國(guó)際規(guī)則，及時(shí)了解國(guó)際上科學(xué)研究的最新研究成果，以利于日后在國(guó)際環(huán)境下工作。同時(shí)，選取成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生專門采取基礎(chǔ)課小班授課，學(xué)業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃學(xué)業(yè)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生盡早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展科技創(chuàng)新活動(dòng)，并聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名專家進(jìn)行授課，以培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)新能力。

學(xué)生通過對(duì)基礎(chǔ)課程和選修課程的學(xué)習(xí)，不僅系統(tǒng)地掌握了專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且通過選修課的學(xué)習(xí)拓展了視野，了解了學(xué)科前沿、船舶和海洋工程知識(shí)在實(shí)際工程和科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，通過交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)為成為卓越工程師打下基礎(chǔ)。

（二）增設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)與加強(qiáng)實(shí)踐能力

20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)的海洋經(jīng)濟(jì)以兩位數(shù)的年增長(zhǎng)率快速發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)逐步進(jìn)入海洋經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)對(duì)船舶與海洋工程的卓越工程師要求越來(lái)越高，這就要求高校加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重，培養(yǎng)人才時(shí)加強(qiáng)與企業(yè)生產(chǎn)的緊密聯(lián)系，不斷改進(jìn)教學(xué)方法。提高實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。為此，哈爾濱工程大學(xué)針對(duì)目前普遍存在的對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新教育和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練重視和投入不足，工程教育中產(chǎn)學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)環(huán)節(jié)基本缺失等問題，通過實(shí)驗(yàn)課程、創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、參與研究項(xiàng)目和社會(huì)創(chuàng)新實(shí)踐等多方面改革，使卓越工程師的時(shí)間培養(yǎng)環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

在實(shí)驗(yàn)課程方面增設(shè)船舶類專業(yè)和海洋工程類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革[5]。船舶類專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)課程主要包括船舶性能實(shí)驗(yàn)和船舶結(jié)構(gòu)試驗(yàn)兩方面。其中船舶性能實(shí)驗(yàn)船模阻力實(shí)驗(yàn)、船模耐波性實(shí)驗(yàn)、船模自航實(shí)驗(yàn)、船模操縱性實(shí)驗(yàn)和螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)；船舶結(jié)構(gòu)試驗(yàn)主要包括船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)等。在海洋工程方面，根據(jù)學(xué)科專業(yè)發(fā)展方向，學(xué)院在海岸工程、近海工程和深海工程三個(gè)方向，開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，包括海岸防護(hù)工程方面的模型實(shí)驗(yàn)、海洋平臺(tái)及立管方面的模型水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)、潛水器方面的模型水動(dòng)力性能和控制實(shí)驗(yàn)等。在試驗(yàn)教學(xué)模式方面盡量依托科研項(xiàng)目，采取產(chǎn)、學(xué)、研的開放教學(xué)模式，通過在科研項(xiàng)目中完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

在實(shí)驗(yàn)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)之上鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行科研立項(xiàng)，開展創(chuàng)新試驗(yàn)研究。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式采取學(xué)生自主申請(qǐng)，專任教師指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)中心組織專家對(duì)學(xué)生立項(xiàng)進(jìn)行評(píng)審、立項(xiàng)。通過提供實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維和動(dòng)手能力，在創(chuàng)新活動(dòng)中尤其鼓勵(lì)學(xué)生在立項(xiàng)和試驗(yàn)的過程中盡量結(jié)合學(xué)科前沿、強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉，爭(zhēng)取國(guó)家船舶與海洋工程設(shè)計(jì)大賽的科研立項(xiàng)。作者在指導(dǎo)學(xué)生在潛水器方面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程中，注意以學(xué)生的興趣和所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合自身和實(shí)驗(yàn)室在科學(xué)研究中的體會(huì)，從已有的科研項(xiàng)目出發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生通過掌握潛水器方面的學(xué)科交叉和學(xué)科前沿進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，通過把握學(xué)生的設(shè)計(jì)方向和設(shè)計(jì)與實(shí)踐方法，幫助他們實(shí)現(xiàn)國(guó)家船舶與海洋工程設(shè)計(jì)大賽的科研立項(xiàng)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)在校四年學(xué)習(xí)的收官之戰(zhàn)，是學(xué)生通過對(duì)四年學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)和技能的總體應(yīng)用并在畢業(yè)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)和工作的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)有重要意義[6]。為了培養(yǎng)卓越工程師在船舶設(shè)計(jì)智能化、制造智能化方面的創(chuàng)新能力，通過學(xué)院的指導(dǎo)教師以實(shí)際承擔(dān)的課題為研究?jī)?nèi)容，使學(xué)生帶著設(shè)計(jì)的問題進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他學(xué)科的知識(shí)，諸如自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，并運(yùn)用所學(xué)過的船舶與海洋工程的基礎(chǔ)知識(shí)解決多學(xué)科交叉的問題，以提高卓越工程師的新性思維（表1）。

（三）加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)

高層次的師資隊(duì)伍建設(shè)是卓越工程師培養(yǎng)的龍頭，在學(xué)科的創(chuàng)新和發(fā)展上，哈爾濱工程大學(xué)以創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)建設(shè)為抓手，以中青年骨干教師的培養(yǎng)為重點(diǎn)，緊緊圍繞學(xué)科建設(shè)，依托科學(xué)研究，培養(yǎng)人才，提高教師的學(xué)術(shù)水平。

學(xué)校根據(jù)學(xué)科建設(shè)發(fā)展的需要通過立項(xiàng)支持、加強(qiáng)教師的國(guó)際合作與交流，支持教師出國(guó)培訓(xùn)，組織教師根據(jù)科學(xué)研究和教學(xué)需要對(duì)交叉學(xué)科和前沿學(xué)科進(jìn)行學(xué)習(xí)，在教師隊(duì)伍中形成開放、流動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制。充分發(fā)揮企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)兼職教授的作用，工業(yè)界的優(yōu)秀科技人員也應(yīng)該是理工科大學(xué)教師的重要選擇對(duì)象，對(duì)學(xué)科發(fā)展確實(shí)需要的優(yōu)秀人才應(yīng)實(shí)行國(guó)內(nèi)外招聘。在全校范圍擇優(yōu)選拔青年骨干教師，進(jìn)行重點(diǎn)支持培養(yǎng)，力爭(zhēng)培養(yǎng)100名左右進(jìn)入國(guó)際學(xué)術(shù)領(lǐng)域的青年拔尖創(chuàng)新人才，以提升學(xué)校的學(xué)術(shù)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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