新工科教育改革背景下聲吶探測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)改革實(shí)踐

徐劍 張學(xué)峰

摘要：結(jié)合海洋技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求，以工程應(yīng)用為展開背景，引導(dǎo)學(xué)生建立本專業(yè)宏觀思維體系為目的，對(duì)聲吶探測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了研究，包括工程背景化課程教學(xué)內(nèi)容、自由命題化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、平衡平時(shí)/課上成績(jī)的考核方式等方面。教學(xué)改革后的課程有效提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和分析解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：新工科教育改革背景;聲吶探測(cè)技術(shù)課程;工科工程能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）15-0165-02

新工科建設(shè)思想中有一個(gè)重要的內(nèi)容就是“技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系”，偉大的工程實(shí)踐，往往誕生眾多的工程問題。這些工程問題的引入能夠強(qiáng)烈激發(fā)當(dāng)代大學(xué)生的工程理論求知欲，緊密聯(lián)系理論與實(shí)踐的能力。[1-3]

聲吶探測(cè)技術(shù)課程以海洋探測(cè)、海洋開發(fā)和國防建設(shè)為主要應(yīng)用背景，涉及海洋聲學(xué)原理、海洋定位技術(shù)、海洋大地測(cè)量等多個(gè)涉海技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)學(xué)科，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力[4-6]。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，可以進(jìn)一步加深對(duì)海洋科學(xué)導(dǎo)論、海洋技術(shù)導(dǎo)論等基礎(chǔ)課程的理解，結(jié)合所學(xué)聲學(xué)類課程知識(shí)增進(jìn)對(duì)聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的宏觀認(rèn)識(shí)，建立工科理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和發(fā)現(xiàn)、分析、解決實(shí)際工程問題的能力。如何科學(xué)地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，合理地選擇海洋技術(shù)專業(yè)的特色教學(xué)模式，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果，是該課程亟須解決和有待研究的重要課題。

一、課程授課情況

聲吶探測(cè)技術(shù)課程隸屬于海洋技術(shù)專業(yè)，不同于水聲工程專業(yè)的相關(guān)課程，其更加突出與海洋調(diào)查息息相關(guān)的專業(yè)特色，更加需要培養(yǎng)面向海洋聲吶數(shù)據(jù)獲取的專業(yè)人才，盡管前期的課程教案以及教學(xué)內(nèi)容在不斷的探索和創(chuàng)新下已經(jīng)取得了一些階段性的進(jìn)展，但是與國外的一流大學(xué)課程相比，在面向工程實(shí)踐的新工科背景下，仍然存在差距，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

（一）課程設(shè)計(jì)缺乏工程背景

以往的教學(xué)設(shè)計(jì)都是以教材章節(jié)內(nèi)容為順序進(jìn)行組織，忽略了實(shí)際工程應(yīng)用背景中聲吶探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與理論的聯(lián)系，脫離了專業(yè)背景。在研究生的課程中繼續(xù)以射線聲學(xué)、聲散射與折射這樣的章節(jié)題目與實(shí)際工程問題聯(lián)系較少，無法體現(xiàn)海洋技術(shù)專業(yè)中聲吶探測(cè)技術(shù)的特色，學(xué)生很難與聲吶在海洋探測(cè)中的應(yīng)用建立起直觀的聯(lián)系。

（二）實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生被動(dòng)參與

以往的教學(xué)組織形式都是采用在規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)，以班級(jí)為單位由任課教師指導(dǎo)完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種模式極大地限制了學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，束縛了學(xué)生的思維，導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和學(xué)習(xí)的能力，難以激發(fā)學(xué)生對(duì)本門課程興趣，更無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三）課程考核標(biāo)準(zhǔn)單一

以往的教學(xué)課程都是依靠期末考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等書面結(jié)果作為判定依據(jù)，而工科學(xué)生關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)驗(yàn)中問題的能力，理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力很難在書面結(jié)果中有完整的體現(xiàn)，在考核工科學(xué)生能力方面存在一定的誤判概率，缺少完備性，這樣的考核機(jī)制沒有將學(xué)生分析問題、解決問題的能力納入考核范圍，會(huì)影響部分學(xué)生的積極性。

二、教學(xué)改革實(shí)施方案

（一）課程設(shè)計(jì)緊密圍繞工程項(xiàng)目展開

新工科改革的核心思想就是重視工程項(xiàng)目與理論的結(jié)合，為此，教研組利用國家留學(xué)基金委公派出國的機(jī)會(huì)，向加拿大New Brunswick大學(xué)Ian Church教授學(xué)習(xí)國際化聲吶探測(cè)技術(shù)授課經(jīng)驗(yàn)，并組織人員編制教案，利用信息化手段，將虛擬仿真軟件、Flash動(dòng)畫等課程教學(xué)教案，設(shè)計(jì)和優(yōu)化教學(xué)過程。新版教案緊密結(jié)合相關(guān)海洋領(lǐng)域單位（天津市海事局、哈爾濱工程大學(xué)、中國海洋大學(xué)、武漢大學(xué)、中海達(dá)海洋科技有限公司、海卓同創(chuàng)科技有限公司等）的實(shí)際工程項(xiàng)目背景，做到一節(jié)課兩個(gè)學(xué)時(shí)，解決一個(gè)工程問題、總結(jié)兩次45分鐘課堂內(nèi)容。

（二）課程實(shí)驗(yàn)自主命題自由討論

在課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)題目由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室允許的范圍內(nèi)自由選題，同時(shí)，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力與激情，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)及合作體驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)組隊(duì)，由“學(xué)會(huì)”向“會(huì)用”的轉(zhuǎn)變。每個(gè)小組在明確設(shè)計(jì)要求后自行查閱文獻(xiàn)資料，提出具體設(shè)計(jì)方案并選定合適的實(shí)驗(yàn)方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，教師不給出具體的設(shè)計(jì)方案，教師每周回答學(xué)生提出的問題或啟發(fā)學(xué)生提出問題，直至課程設(shè)計(jì)結(jié)束。

（三）課程考核多種方式結(jié)合

傳統(tǒng)的考核方式是由教師依據(jù)理論試卷分?jǐn)?shù)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)確定學(xué)生的課程成績(jī)，對(duì)于理論課考試，這一考核方式是適用的，但是對(duì)于研究生新工科形式下的培養(yǎng)目標(biāo)，這一考核方式就缺少對(duì)于工科學(xué)生解決實(shí)際問題的考察能力。為了解決這個(gè)問題，教研室將理論考試的比例從80%下調(diào)至60%，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)所占比重增加至40%，這部分的成績(jī)由三部分組成，包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告書面成績(jī)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)中互評(píng)成績(jī)與相關(guān)教師考評(píng)成績(jī)。

三、教學(xué)改革實(shí)施效果

在本學(xué)期教學(xué)改革實(shí)施以后，課堂有了全新的變化，學(xué)生不再需要老師去提醒課上的紀(jì)律，都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的學(xué)習(xí)熱情，助教反映，學(xué)生在聽課的時(shí)候全神貫注，極少有走神的時(shí)候。

考試的內(nèi)容分布在基礎(chǔ)知識(shí)方面占到了60%，主要分布在客觀題中，包括選擇填空和判斷，其中判斷題全對(duì)的人數(shù)接近20人，曲線斜率相對(duì)固定，說明學(xué)生經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)以后，在聲吶探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上是掌握的，但是選擇全對(duì)的人數(shù)并沒有判斷那么高的比例，說明在一些問題的理解上，學(xué)生還有提高的空間，這個(gè)空間就要依靠更多的實(shí)踐來增強(qiáng)。

考試的內(nèi)容分布在后40%中，全部為綜合應(yīng)用型試題，考察學(xué)生的聲吶探測(cè)課程的應(yīng)用能力，從下表中可以清晰地看出，學(xué)生對(duì)于主觀題的理解，從分?jǐn)?shù)和具體試卷角度看，不論是解題的思路還是答題方法，都是非常喜人的。相較于去年的傳統(tǒng)的講述形式的教學(xué)方法，新穎的利用工程背景展開課堂的教學(xué)方法，無論是從基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還是主觀問題的分析，都提升了一個(gè)檔次。

結(jié)語

從實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)工作的改進(jìn)與實(shí)踐可以看出，對(duì)海洋技術(shù)學(xué)科中海洋聲吶探測(cè)的專業(yè)人才的培養(yǎng)，在新工科的教育改革形式下不能僅局限在理論知識(shí)的傳授，應(yīng)更加結(jié)合理論與實(shí)踐，注重學(xué)研的有機(jī)整合，結(jié)合國際相關(guān)學(xué)科的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)考核等多方面進(jìn)行全面改革，這樣才能為聲吶探測(cè)技術(shù)原理的應(yīng)用培養(yǎng)找到正確的道路。

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