船舶與海洋工程學(xué)科的科教融合培養(yǎng)模式探索

明付仁 熊騁望 劉云龍 任少飛

[摘 要] 船舶與海洋工程“雙一流”學(xué)科是我國興海強國戰(zhàn)略的重要基石，船舶與海洋工程專業(yè)主干課程則是該學(xué)科的強力支柱，通過創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，不斷探索科教融合培養(yǎng)模式，能夠有力支撐該學(xué)科的世界一流地位。教學(xué)團隊以學(xué)科特色為背景，以理論教學(xué)為起點，以科研項目為平臺，以雙向融合為目標(biāo)，以思政教育為切入點，創(chuàng)建了“理論教學(xué)—應(yīng)用實踐—吸收反哺”的科教融合培養(yǎng)模式。通過該培養(yǎng)模式在船舶與海洋工程專業(yè)主干課程“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用實踐，獲得了較好的培養(yǎng)效果，為推進“雙一流”學(xué)科船舶與海洋工程專業(yè)主干課程的科教融合提供了重要參考。

[關(guān)鍵詞] 科教融合;“雙一流”學(xué)科;船舶與海洋工程;思政建設(shè)

[基金項目] 2021年度哈爾濱工程大學(xué)高等教育研究課題“新船海工程背景下有限元方法的實踐教學(xué)模式探索”

[作者簡介] 明付仁（1986—），男，吉林長春人，工學(xué)博士，哈爾濱工程大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事艦船結(jié)構(gòu)毀傷與生命力研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）47-0087-04? ? [收稿日期] 2021-08-24

習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中指出，要堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強國。船舶與海洋工程學(xué)科作為國家一級重點學(xué)科，是建設(shè)海洋強國的重要基石，其核心是培養(yǎng)從事船舶、水下運載器及各類海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、研究、生產(chǎn)制造等高水平研究型人才。該培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生不僅具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還需要具備較強的實踐、創(chuàng)新、學(xué)科交叉融合、解決實際問題等“通用能力”。然而，目前的人才培養(yǎng)模式存在嚴重的“短板效應(yīng)”，傳統(tǒng)的“象牙塔”“閉門造車”式的課堂教學(xué)模式往往只強調(diào)單一的知識輸出，教師的“填鴨式”教育、學(xué)生的刻板模仿學(xué)習(xí)、教育理念的落后老套、教育方式的呆板局限等，難以實現(xiàn)對學(xué)生專業(yè)認知、綜合能力的系統(tǒng)提升，難以達到理想的人才培養(yǎng)效果。尤其在高端海洋裝備制造業(yè)、先進海洋技術(shù)等領(lǐng)域?qū)θ瞬啪C合能力要求不斷提升的當(dāng)下，傳統(tǒng)的單一課堂教學(xué)培養(yǎng)模式的弊端日益凸顯，創(chuàng)新能力匱乏、機械呆板式復(fù)制人才、理論脫離實際、綜合素質(zhì)低下等問題仍然存在。

科教融合強調(diào)以一流的科學(xué)研究支撐一流的本科教學(xué)，形成科研與教學(xué)有效融合、相互支撐的局面[1，2]，突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)單純?yōu)閷W(xué)生提供記憶和模仿認知經(jīng)歷的模式，通過培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)新能力、批判思維能力和評價能力，為學(xué)生提供多樣化的認知經(jīng)歷，能夠不斷提高學(xué)生解決實際問題的“通用能力”，打造高水平研究型人才的培養(yǎng)創(chuàng)新模式[3-5]。“善歌者，使人繼其聲。善教者，使人繼其志。”通過將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，形成科研與教學(xué)有效融合且相互支撐的局面，能夠為“雙一流”高水平研究型大學(xué)的人才培養(yǎng)探索出新的道路[6-8]。

“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”作為船舶與海洋工程主干課程之一，是一門理論性非常強且強調(diào)工程應(yīng)用的基礎(chǔ)課程，主要教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握船舶與海洋結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)的特征和受力狀態(tài)，分析結(jié)構(gòu)的響應(yīng)變形和應(yīng)力狀態(tài);反過來，通過結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力，確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀態(tài)和形式，解決先進船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計與制造的力學(xué)難題。本教學(xué)團隊以科教融合為驅(qū)動，在教學(xué)內(nèi)容上，教師以船舶與海洋工程典型結(jié)構(gòu)模型為切入點，結(jié)合實際船舶結(jié)構(gòu)的邊界條件和初始受載條件，抽象出理論數(shù)學(xué)模型進行求解;反過來，通過運用理論計算得到的結(jié)果對船舶與海洋工程實際生產(chǎn)設(shè)計等進行指導(dǎo);在教學(xué)方式上，注重采取翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合式教學(xué)等多種教學(xué)模式，通過講解我國在船舶與海洋工程領(lǐng)域取得的重大進展和時代科學(xué)家事跡，實現(xiàn)與思政案例的有機結(jié)合，邀請行業(yè)內(nèi)的知名專家走進課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和源動力，避免枯燥乏味;在教學(xué)成果上，教學(xué)團隊不僅幫助學(xué)生打牢基礎(chǔ)理論知識，更是要突破理論的禁錮和限制，面向?qū)嶋H問題、解決實際問題，實現(xiàn)理論與實踐并舉，形成學(xué)生獨立自主解決實際問題的“通用能力”。踐行科教融合理念，在課程教學(xué)與實踐過程中，重點從以下幾個方面進行了探索研究。

一、注重思政建設(shè)，掌握前沿動態(tài)，蘊“力”于教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)和科研的興趣和源動力

“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”更側(cè)重于力學(xué)分析和數(shù)學(xué)模型建立，這方面的知識比例較大，對于學(xué)生的前期理論知識基礎(chǔ)要求較高，而且在課程教學(xué)中相對來說也比較枯燥乏味，因此，課堂教學(xué)不僅要從基本概念、基本原理、基本方法方面進行教學(xué)，也要將思政建設(shè)融于教學(xué)，通過講述錢學(xué)森、郭永懷等老一輩科學(xué)家在力學(xué)科研中的故事和愛國情懷，以及中國的大國工程創(chuàng)舉，拓寬學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的視野，豐富學(xué)習(xí)和鉆研的思路，加深對學(xué)科、課程的理解，不僅可以傳承老一輩科學(xué)家的精神，增強愛國主義教育，還能振奮學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)習(xí)和科研的興趣。同時，也要從科研歷史、前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢等方面進行教育，通過搜集和展示最新最前沿的科研成果視頻資料，比如“悟空號”“蛟龍?zhí)枴薄昂Ｑ笃脚_981”等先進的海洋工程領(lǐng)域研究成果，鼓勵學(xué)生大膽思考，提出問題、分析問題和解決問題。開展“專家進課堂”活動，邀請行業(yè)內(nèi)國內(nèi)外知名專家學(xué)者，通過線上線下混合方式，給學(xué)生講述自己的研究歷程、研究進展、最新研究成果及科研心得體會，對本科生進行一次生動的思政教育。通過專家對國內(nèi)外最新的科研進展和亮點的講解，可以錨定學(xué)生發(fā)展的重點方向，啟發(fā)學(xué)習(xí)中的興趣和愛好。通過不斷地“把脈”科研的前沿動態(tài)，使學(xué)生逐漸享受學(xué)習(xí)的過程，并從解決實際問題的探索中找到樂趣，點亮向科學(xué)前進的火炬。

二、錘煉邏輯思維和創(chuàng)新能力，開啟啟發(fā)式、批判式、歸納式課堂模式

“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程對基礎(chǔ)知識運用能力要求較高，教學(xué)的重點在于邏輯思維的建立以及解決問題的方法和能力，而不是課本中條條框框的公式。在課堂教學(xué)中，為了強調(diào)邏輯思維的梳理能力，在講課過程中強化和突出重要知識點，鼓勵學(xué)生記錄課堂筆記，針對其中的關(guān)鍵難點，組織學(xué)生與教師互動問答，養(yǎng)成提問題、提好問題的能力;在每章結(jié)束時，組織學(xué)生進行制作思維導(dǎo)圖比賽，并進行自評和互評，挑選出完善、縝密的思維導(dǎo)圖方案，幫助學(xué)生還原課程的大局觀，突破課本的禁錮和限定，達到教育的本質(zhì)目的。此外，以經(jīng)典的橋梁和鋼架結(jié)構(gòu)事故作為案例，以小班分組研討事故產(chǎn)生的原因并提出問題，引入最新版本的計算結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件，鼓勵學(xué)生針對這些實際問題進行計算分析，找出問題的根源，并根據(jù)計算結(jié)果得出結(jié)論;然后進行角色反轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)課堂，以小組的形式讓學(xué)生講解各組的研究成果，展示自我，同時，教師進行啟發(fā)式分析問題、解決問題。在此過程中鼓勵學(xué)生進行批判式創(chuàng)新，逐步養(yǎng)成多維思維解決問題的能力，實現(xiàn)“教師教學(xué)”向“師生研討”與“學(xué)生探究”的平滑過渡，培養(yǎng)解決實際問題的實踐能力。在期末考核過程中，增設(shè)主觀發(fā)揮題目，包括討論領(lǐng)域前沿相關(guān)熱點、課程學(xué)習(xí)的建議與規(guī)劃，以及科研小案例的分析與討論等，重點考查學(xué)生課堂的理論學(xué)習(xí)、課后的科研實踐等總結(jié)、歸納和分析能力，總體分值控制在10%以內(nèi)，這樣，學(xué)生可以針對課堂理論教學(xué)部分進行應(yīng)用性討論，開啟批判式、歸納式探討。此過程中能夠綜合運用所學(xué)到的知識，同時也能養(yǎng)成縝密的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，為高水平復(fù)合型研究人才的培養(yǎng)和成長提供重要的支撐。

三、推進“理論教學(xué)—應(yīng)用實踐—吸收反哺”模式，培養(yǎng)學(xué)生的分析、創(chuàng)新、批判和評價等通用能力

在課堂理論教學(xué)的同時，為學(xué)生提供科創(chuàng)平臺。根據(jù)教師從事的科研項目，整理出相對閉環(huán)且與教學(xué)目標(biāo)接近的科研問題，分配給小組學(xué)生，為他們提供科研思路和科研條件。學(xué)生通過查閱文獻，實地調(diào)研，開展針對實際問題的針對性研究，逐步地解決問題。學(xué)生通過科研實踐，及時發(fā)現(xiàn)并彌補自身理論學(xué)習(xí)的不足，深化對理論知識的理解;反過來，學(xué)生對知識點的掌握和強化又會支撐科研成果的產(chǎn)出，使得解決問題的“通用能力”得到不斷提升。在近年的課程實踐中，教學(xué)團隊經(jīng)過不斷地強化自我認知，探索形成了“理論教學(xué)—應(yīng)用實踐—吸收反哺”的科教融合模式。理論教學(xué)：通過基于教師和學(xué)生互動的本位建構(gòu)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，錘煉邏輯思維，讓學(xué)生形成模仿、記憶、消化吸收及升級探索的認知經(jīng)歷;應(yīng)用實踐：鼓勵學(xué)生參與前沿的、貼近課程教學(xué)的科研項目，引導(dǎo)學(xué)生進入真實的問題情境，以教學(xué)科研雙目標(biāo)為牽引，借助于計算結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件，逐步解決實際的科研項目，鍛煉自我解決問題能力;吸收反哺：以科研項目實踐認知反哺理論學(xué)習(xí)和理解的不足，融會貫通，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、解決實際問題的能力。這樣，通過融合教學(xué)和科研兩種活動，打破了傳統(tǒng)教學(xué)中以教師本位建構(gòu)的知識體系，為學(xué)生提供了多樣化的認知經(jīng)歷，促進學(xué)生和教師的互動建構(gòu)，提高了創(chuàng)新和多學(xué)科交叉融合解決實際問題的能力，取得了良好的教學(xué)培養(yǎng)成效。

四、加強系統(tǒng)化理論學(xué)習(xí)和科研訓(xùn)練，接軌研究型教育，貫通本科和研究生培養(yǎng)方案

開展研究型教育是實現(xiàn)高層次人才培養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造的重要途徑。通過布局科教融合育人機制，鼓勵本科生帶著問題去學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識，在摸索中認識問題、理解問題和解決問題，在本科生階段為學(xué)生埋下科學(xué)的種子，經(jīng)過四年的溫補養(yǎng)分和積蓄力量，在研究生階段才能茁壯成長。在課程實踐中，教學(xué)團隊立足于大團隊、大平臺、大項目支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)的目標(biāo)，將本科生科研實踐與科研團隊對接，讓本科生盡早接觸前沿科技的動態(tài)發(fā)展。此外，堅持落實貫穿本科生和碩博研究生的一體化培養(yǎng)方案：在大一、大二的低年級階段，鼓勵學(xué)生參與國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，走進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室參與和體驗科研過程，享受科研興趣萌生的樂趣;在大三、大四的高年級階段，提前安排本科畢業(yè)設(shè)計的立題和開題，鼓勵本科生在學(xué)有余力的同時，運用和拓展自己所學(xué)的知識，參與力所能及的科研項目，體驗以自我構(gòu)建的科研過程，享受科研成果產(chǎn)出的樂趣;落實本科生導(dǎo)師制度，為碩士生導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師與本科生的接洽搭橋，進行資源最大化利用，讓本科生在耳濡目染中成長和學(xué)習(xí);擇優(yōu)選擇博士研究生作為副班主任，帶動本科生進行科研實踐訓(xùn)練，形成本科—碩士研究生—博士研究生的梯隊合作培養(yǎng)模式;針對準(zhǔn)研究生，在大四年級優(yōu)先選修研究生課程，接觸碩博研究生的科研課題，提前為研究生的學(xué)習(xí)和科研積蓄能量。通過這些措施，切實加強本科生階段的理論學(xué)習(xí)和科研實踐的系統(tǒng)化訓(xùn)練，貫通本科—碩士研究生—博士研究生一體化培養(yǎng)方案，構(gòu)建研究型大學(xué)的人才培養(yǎng)模式。

五、結(jié)語

船舶與海洋工程專業(yè)是理論與實踐并舉的交叉融合型學(xué)科。踐行科教融合理念，文章剖析了船舶與海洋工程“雙一流”學(xué)科人才培養(yǎng)的困局，從思政建設(shè)、課堂模式、“通用能力”培養(yǎng)、接軌研究型大學(xué)人才培養(yǎng)模式等方面對科教融合新模式進行了探索研究，通過近些年的實踐，取得了良好的效果。將一流的科研成果、科研經(jīng)驗與高質(zhì)量的課程教學(xué)融合，以理論教學(xué)為起點，以科研實踐為過程，以雙向融合為目標(biāo)，能夠強有力地化解科研與教學(xué)的矛盾，呈現(xiàn)教學(xué)科研相長的局面，既可以增強教師與學(xué)生的成就感，也能夠有力促進“雙一流”學(xué)科建設(shè)，完成世界一流高水平研究型大學(xué)的核心使命。

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