“海洋工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法改革探究

程勇 劉珍

[摘 要] “海洋工程基礎(chǔ)”是海洋工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，也是學(xué)生畢業(yè)后從事港口、海洋及海岸工程方面工作的理論基礎(chǔ)，其核心內(nèi)容為海洋環(huán)境中工程技術(shù)的應(yīng)用，因此傳統(tǒng)的課程教學(xué)方法難以適應(yīng)現(xiàn)代海事專(zhuān)業(yè)人才的需求。該文從專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建、豐富教學(xué)模式和理論與實(shí)踐相結(jié)合三個(gè)方面對(duì)海洋工程基礎(chǔ)教學(xué)方法改革進(jìn)行了初步的探討，以期待改善海洋工程基礎(chǔ)的教學(xué)模式。

[關(guān)鍵詞] 海洋工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè);教學(xué)方法;海洋工程與基礎(chǔ);模型試驗(yàn)

[作者簡(jiǎn)介] 程 勇（1986—），男，安徽宣城人，博士，江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院副教授，主要從事波浪與海上建筑物的流固耦合作用研究;劉 珍（1982—），女，山東陽(yáng)谷人，博士，江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院講師，主要從事海上結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能分析研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）17-0182-02 ? ?[收稿日期] 2019-11-13

隨著海洋資源的開(kāi)發(fā)和海洋空間的利用逐漸深入，社會(huì)對(duì)具有現(xiàn)代海洋工程基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用型高級(jí)人才需求出現(xiàn)了前所未有的高潮。然而一段時(shí)間以來(lái)，由于受到科學(xué)技術(shù)和科學(xué)設(shè)備系統(tǒng)等方面的限制，人類(lèi)對(duì)海洋資源的勘探腳步一直相對(duì)緩慢，海洋類(lèi)學(xué)科大約在20世紀(jì)60年代和70年代初才出現(xiàn)于一些大學(xué)內(nèi)，相對(duì)于其他學(xué)科的快速發(fā)展，海洋工程與技術(shù)教育是一個(gè)很新的領(lǐng)域。“海洋工程基礎(chǔ)”是海洋工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，包括對(duì)海洋環(huán)境載荷、海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)思想、海岸結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)原理、材料與腐蝕、海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能以及海洋儀器與模型試驗(yàn)等知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，本文結(jié)合海洋工程基礎(chǔ)的授課內(nèi)容和授課方式，對(duì)其課程教學(xué)方法改革進(jìn)行了初步探索。

一、結(jié)合海洋工程涉及內(nèi)容廣度，重新構(gòu)建專(zhuān)業(yè)課程體系

1.正確認(rèn)識(shí)海洋工程基礎(chǔ)。盡管目前海洋工程專(zhuān)業(yè)課程中對(duì)海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)受力進(jìn)行了大量介紹，但由于大學(xué)里的相當(dāng)一部分老師只是對(duì)其中的某些內(nèi)容熟悉，沒(méi)有從海岸到近海再到深海的全面認(rèn)識(shí)，以及沒(méi)有相關(guān)企業(yè)工作的實(shí)際經(jīng)歷，導(dǎo)致教師自身教學(xué)能力的相對(duì)落后，也影響了學(xué)生對(duì)海洋工程基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)熱情。另外，海洋工程基礎(chǔ)涉及到許多海上結(jié)構(gòu)物，而授課過(guò)程中的結(jié)構(gòu)模型相對(duì)單一，導(dǎo)致多數(shù)同學(xué)只能從老師PPT或電腦網(wǎng)頁(yè)上查找一些海洋工程結(jié)構(gòu)物，缺乏深入的了解和實(shí)際的上手操作機(jī)會(huì)。因此有必要在課堂教學(xué)過(guò)程中正確引導(dǎo)學(xué)生對(duì)海洋工程基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。在海洋工程基礎(chǔ)緒論教學(xué)中，有必要對(duì)海洋工程涉及的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)的介紹，重點(diǎn)闡述海岸、近岸及水下系統(tǒng)設(shè)計(jì)到海洋結(jié)構(gòu)物、數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)測(cè)試的重要作用。深刻剖析海洋工程的發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)階段發(fā)展方式和未來(lái)的探索方向。從海洋環(huán)境中的實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，論述海洋結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，以及所對(duì)應(yīng)力學(xué)性能的特殊性。

2.科學(xué)安排專(zhuān)業(yè)課程體系。海洋工程基礎(chǔ)是一種涉及多學(xué)科內(nèi)容的一門(mén)交叉學(xué)科課程，海洋工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不僅要掌握相關(guān)流體力學(xué)知識(shí)，還需具備與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械工程及環(huán)境地質(zhì)知識(shí)，才能有效地發(fā)現(xiàn)和解決工程中常見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題、更好的理解海洋環(huán)境中海洋結(jié)構(gòu)物的作業(yè)過(guò)程。這樣，對(duì)于高校大學(xué)生而言，確保在開(kāi)設(shè)海洋工程基礎(chǔ)課程之前，應(yīng)該完整地學(xué)習(xí)過(guò)一系列相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程，包括流體力學(xué)、機(jī)械制圖、結(jié)構(gòu)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理等。預(yù)先建立海洋工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和學(xué)習(xí)思路、才能增強(qiáng)學(xué)生在海洋工程基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的主觀能動(dòng)性。

3.深入結(jié)合課程教材。目前，市面上海洋工程基礎(chǔ)相關(guān)書(shū)籍出版年限較老，未能及時(shí)體現(xiàn)我國(guó)或者世界現(xiàn)階段海洋結(jié)構(gòu)物的發(fā)展水平，且教材中的內(nèi)容設(shè)計(jì)較廣，而在有限課程時(shí)間內(nèi)全部授完難度較大，不利于海洋工程基礎(chǔ)的教學(xué)。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合多套海洋工程教材，并與一些知名海工公司如南通中遠(yuǎn)船務(wù)、海門(mén)招商局等合作，緊密結(jié)合我國(guó)海洋工程發(fā)展歷史以及取得的豐富經(jīng)驗(yàn)，融合企業(yè)的研究成果以及不斷的發(fā)展趨勢(shì)和要求，編制相關(guān)講義，全面闡述了海岸、近海以及深海工程發(fā)展歷程及相關(guān)結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)思想。

二、豐富案例教學(xué)、真實(shí)模擬海洋環(huán)境中結(jié)構(gòu)物作業(yè)工況

1.案例選擇。案例選擇是為了實(shí)現(xiàn)特定的教學(xué)內(nèi)容、達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)目的。案例選擇時(shí)盡量做到統(tǒng)籌兼顧，好的案例既能完整地反映工程背景和工程問(wèn)題，緊密結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，又能啟發(fā)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的思考、爭(zhēng)論和進(jìn)一步探索，使得學(xué)生在案例教學(xué)過(guò)程中能夠更加深刻地理解相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、提高實(shí)踐能力。對(duì)于海洋工程基礎(chǔ)課程，筆者分別講述海洋環(huán)境的載荷特點(diǎn)包括地質(zhì)條件、風(fēng)浪流傳播特性、冰載荷生成機(jī)理等，海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)思想，海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能，海洋結(jié)構(gòu)物材料選擇和腐蝕特點(diǎn)以及海洋儀器標(biāo)定和模型實(shí)驗(yàn)測(cè)試，組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)際操作海洋結(jié)構(gòu)物的作業(yè)性能，更深入理解海洋環(huán)境特點(diǎn)和海洋結(jié)構(gòu)物工作原理。

2.鼓勵(lì)獨(dú)立思考，重視雙向交流。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過(guò)程大多都是老師講解，學(xué)生聽(tīng)和記筆記，教師只負(fù)責(zé)告訴學(xué)生如何做和解決問(wèn)題，忽略了課堂教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐的指導(dǎo)作用，一定程度上損害了學(xué)生的創(chuàng)造性和思維能力。在海洋工程基礎(chǔ)的案例教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)往往沒(méi)有唯一標(biāo)準(zhǔn)答案，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造思考，而這些思考應(yīng)以之前所學(xué)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行探索。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生由對(duì)海洋工程基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，關(guān)注學(xué)生們的實(shí)時(shí)反饋，增加學(xué)生的主觀操作性。

3.總結(jié)歸納。在運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)案例進(jìn)行討論和求解后，教師應(yīng)對(duì)整個(gè)求解方式和過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，幫助學(xué)生理清思路，強(qiáng)化重點(diǎn)，并根據(jù)學(xué)生的課上和課后答疑情況，對(duì)案例中蘊(yùn)含的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行再次深入闡述，也讓學(xué)習(xí)熱情高的學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)，使得教學(xué)效果得到進(jìn)一步提升。

三、加強(qiáng)實(shí)踐操作，建立實(shí)訓(xùn)基地

當(dāng)前大多數(shù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)高校均缺乏現(xiàn)代海洋工程教材，需積極組織與開(kāi)展相關(guān)教師及知名海洋工程企業(yè)編寫(xiě)以工程為背景、以功能為目標(biāo)的海洋工程環(huán)境測(cè)試和結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力性能模型試驗(yàn)教材外，還應(yīng)有針對(duì)性的為企業(yè)培養(yǎng)人才，注重人才的實(shí)用性和高效性。開(kāi)展以“海洋工程基礎(chǔ)性試驗(yàn)、海工企業(yè)實(shí)習(xí)和海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)”三要素為主的實(shí)踐教學(xué)模塊。第一子模塊的課程為海洋環(huán)境條件的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、海洋結(jié)構(gòu)物制圖、海洋結(jié)構(gòu)物總體設(shè)計(jì)、海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該部分課程將安排到南通中遠(yuǎn)船務(wù)、海門(mén)招商局和滬東中華造船等海工企業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，主要幫助學(xué)生了解、認(rèn)識(shí)、描述海洋環(huán)境的載荷特點(diǎn)和海洋結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)特征;第二模塊課程為海洋設(shè)備與系統(tǒng)、船體結(jié)構(gòu)靜力學(xué)及流體力學(xué)，主要要求學(xué)生掌握海洋平臺(tái)裝備的概念和體系、結(jié)構(gòu)濕表面流體載荷計(jì)算以及結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力響應(yīng)分析方法;第三模塊為海洋工程基礎(chǔ)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，這部分內(nèi)容已被安排到具有專(zhuān)門(mén)的海洋工程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的南通中遠(yuǎn)船務(wù)和海門(mén)招商局重工，主要幫助學(xué)生掌握與實(shí)踐海洋工程領(lǐng)域及其應(yīng)用。建立層次分明、循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。第一子模塊任務(wù)為保住學(xué)生了解海洋工程基礎(chǔ)教學(xué)的意義以及其在專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中的地位，了解物理模型試驗(yàn)的因此分析及π定理;第二個(gè)子模塊幫助學(xué)生掌握海洋環(huán)境模擬和海洋結(jié)構(gòu)物性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)海洋工程的認(rèn)識(shí)，并從實(shí)驗(yàn)中觀察一些奇特現(xiàn)象，以補(bǔ)充課堂上理論;第三個(gè)子模塊幫助學(xué)生掌握試驗(yàn)中測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理是否正確的依據(jù)，進(jìn)一步掌握海洋環(huán)境載荷測(cè)試和傳播規(guī)律確定，完成整個(gè)海洋工程的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。建立包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)模塊。其中認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的時(shí)間大約為10天，由基礎(chǔ)課老師和專(zhuān)業(yè)課老師、校內(nèi)教師和校外聘請(qǐng)指導(dǎo)教師相結(jié)合，采用講座、錄像與現(xiàn)場(chǎng)參觀等方式給學(xué)生指導(dǎo);生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)間大約為15天，主要由校外企業(yè)老師帶學(xué)生進(jìn)行實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)觀摩海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和建造，并指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬小劍，劉珍，嵇春艷，李良碧.基于“卓越工程師教育培養(yǎng)方案”的海洋工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)與企業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建[J].教育教學(xué)論壇，2015，（48）：19-20.

[2]劉珍，嵇春艷，李良碧.基于“卓越工程師教育培養(yǎng)方案”的教材改革研究[J].中國(guó)電力教育，2013，（266）：129-130.

Abstract：Elements of ocean engineering is an important specialized courses in major of ship and ocean engineering and the knowledge accumulation for the port，marine and coastal engineering after students' graduation.Its core content is the application of engineering technology in Marine environment，so the traditional teaching method is difficult to adapt to the demands of modern maritime professionals.Based on the construction of course systems，enrichment of case and scenes teaching and combination of theory and practice，this paper describes the teaching method reform of elements courses of ocean engineering，and looking forward to enhance the teaching effects of this specialized course.

Key words：ocean engineering technology; teaching method; elements of ocean engineering; model test