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(guó)興海強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要基石，船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)主干課程則是該學(xué)科的強(qiáng)力支柱，通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(tuán)隊(duì)以學(xué)科特色為背景，以理論教學(xué)為起點(diǎn)，以科研項(xiàng)目為平臺(tái)，以雙向融合為目標(biāo)，以思政教育為切入點(diǎn)，創(chuàng)建了“理論教學(xué)—應(yīng)用實(shí)踐—吸收反哺”的科教融合培養(yǎng)模式。通過(guò)該培養(yǎng)模式在船舶與海洋工程專(zhuān)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(shí)踐，獲得了較好的培養(yǎng)效果，為推進(jìn)“雙一流”學(xué)科船舶與海洋工程專(zhuān)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(xiàng)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(shí)踐教學(xué)模式探索”

[作者簡(jiǎn)介] 明付仁（1986—），男，吉林長(zhǎng)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(lèi)號(hào)] G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）47-0087-04? ? [收稿日期] 2021-08-24

習(xí)近平總書(shū)記在黨的十九大報(bào)告中指出，要堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)。船舶與海洋工程學(xué)科作為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重要基石，其核心是培養(yǎng)從事船舶、水下運(yùn)載器及各類(lèi)海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還需要具備較強(qiáng)的實(shí)踐、創(chuàng)新、學(xué)科交叉融合、解決實(shí)際問(wèn)題等“通用能力”。然而，目前的人才培養(yǎng)模式存在嚴(yán)重的“短板效應(yīng)”，傳統(tǒng)的“象牙塔”“閉門(mén)造車(chē)”式的課堂教學(xué)模式往往只強(qiáng)調(diào)單一的知識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)認(rèn)知、綜合能力的系統(tǒng)提升，難以達(dá)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(jìn)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(jī)械呆板式復(fù)制人才、理論脫離實(shí)際、綜合素質(zhì)低下等問(wèn)題仍然存在。

科教融合強(qiáng)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(rèn)知經(jīng)歷的模式，通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)新能力、批判思維能力和評(píng)價(jià)能力，為學(xué)生提供多樣化的認(rèn)知經(jīng)歷，能夠不斷提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)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]?！吧聘枵?，使人繼其聲。善教者，使人繼其志?！蓖ㄟ^(guò)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?yàn)椤半p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(mén)理論性非常強(qiáng)且強(qiáng)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(guò)來(lái)，通過(guò)結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力，確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀態(tài)和形式，解決先進(jìn)船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)與制造的力學(xué)難題。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)以科教融合為驅(qū)動(dòng)，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(diǎn)，結(jié)合實(shí)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(jìn)行求解;反過(guò)來(lái)，通過(guò)運(yùn)用理論計(jì)算得到的結(jié)果對(duì)船舶與海洋工程實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)等進(jìn)行指導(dǎo);在教學(xué)方式上，注重采取翻轉(zhuǎn)課堂、線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)等多種教學(xué)模式，通過(guò)講解我國(guó)在船舶與海洋工程領(lǐng)域取得的重大進(jìn)展和時(shí)代科學(xué)家事跡，實(shí)現(xiàn)與思政案例的有機(jī)結(jié)合，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的知名專(zhuān)家走進(jìn)課堂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和源動(dòng)力，避免枯燥乏味;在教學(xué)成果上，教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅幫助學(xué)生打牢基礎(chǔ)理論知識(shí)，更是要突破理論的禁錮和限制，面向?qū)嶋H問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐并舉，形成學(xué)生獨(dú)立自主解決實(shí)際問(wèn)題的“通用能力”。踐行科教融合理念，在課程教學(xué)與實(shí)踐過(guò)程中，重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探索研究。

一、注重思政建設(shè)，掌握前沿動(dòng)態(tài)，蘊(yùn)“力”于教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)和科研的興趣和源動(dòng)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(shí)比例較大，對(duì)于學(xué)生的前期理論知識(shí)基礎(chǔ)要求較高，而且在課程教學(xué)中相對(duì)來(lái)說(shuō)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(jìn)行教學(xué)，也要將思政建設(shè)融于教學(xué)，通過(guò)講述錢(qián)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(ài)國(guó)情懷，以及中國(guó)的大國(guó)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(duì)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(qiáng)愛(ài)國(guó)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(shí)，也要從科研歷史、前沿動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)等方面進(jìn)行教育，通過(guò)搜集和展示最新最前沿的科研成果視頻資料，比如“悟空號(hào)”“蛟龍?zhí)枴薄昂Ｑ笃脚_(tái)981”等先進(jìn)的海洋工程領(lǐng)域研究成果，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。開(kāi)展“專(zhuān)家進(jìn)課堂”活動(dòng)，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)國(guó)內(nèi)外知名專(zhuān)家學(xué)者，通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下混合方式，給學(xué)生講述自己的研究歷程、研究進(jìn)展、最新研究成果及科研心得體會(huì)，對(duì)本科生進(jìn)行一次生動(dòng)的思政教育。通過(guò)專(zhuān)家對(duì)國(guó)內(nèi)外最新的科研進(jìn)展和亮點(diǎn)的講解，可以錨定學(xué)生發(fā)展的重點(diǎn)方向，啟發(fā)學(xué)習(xí)中的興趣和愛(ài)好。通過(guò)不斷地“把脈”科研的前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生逐漸享受學(xué)習(xí)的過(guò)程，并從解決實(shí)際問(wèn)題的探索中找到樂(lè)趣，點(diǎn)亮向科學(xué)前進(jìn)的火炬。

二、錘煉邏輯思維和創(chuàng)新能力，開(kāi)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(duì)基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用能力要求較高，教學(xué)的重點(diǎn)在于邏輯思維的建立以及解決問(wèn)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(qiáng)調(diào)邏輯思維的梳理能力，在講課過(guò)程中強(qiáng)化和突出重要知識(shí)點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生記錄課堂筆記，針對(duì)其中的關(guān)鍵難點(diǎn)，組織學(xué)生與教師互動(dòng)問(wèn)答，養(yǎng)成提問(wèn)題、提好問(wèn)題的能力;在每章結(jié)束時(shí)，組織學(xué)生進(jìn)行制作思維導(dǎo)圖比賽，并進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，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(dá)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(wèn)題，引入最新版本的計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件，鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)這些實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算分析，找出問(wèn)題的根源，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出結(jié)論;然后進(jìn)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(shí)，教師進(jìn)行啟發(fā)式分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。在此過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行批判式創(chuàng)新，逐步養(yǎng)成多維思維解決問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)“教師教學(xué)”向“師生研討”與“學(xué)生探究”的平滑過(guò)渡，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力。在期末考核過(guò)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(diǎn)、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(diǎn)考查學(xué)生課堂的理論學(xué)習(xí)、課后的科研實(shí)踐等總結(jié)、歸納和分析能力，總體分值控制在10%以?xún)?nèi)，這樣，學(xué)生可以針對(duì)課堂理論教學(xué)部分進(jìn)行應(yīng)用性討論，開(kāi)啟批判式、歸納式探討。此過(guò)程中能夠綜合運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)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(zhǎng)提供重要的支撐。

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

在課堂理論教學(xué)的同時(shí)，為學(xué)生提供科創(chuàng)平臺(tái)。根據(jù)教師從事的科研項(xiàng)目，整理出相對(duì)閉環(huán)且與教學(xué)目標(biāo)接近的科研問(wèn)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(guò)查閱文獻(xiàn)，實(shí)地調(diào)研，開(kāi)展針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的針對(duì)性研究，逐步地解決問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)科研實(shí)踐，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)自身理論學(xué)習(xí)的不足，深化對(duì)理論知識(shí)的理解;反過(guò)來(lái)，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和強(qiáng)化又會(huì)支撐科研成果的產(chǎn)出，使得解決問(wèn)題的“通用能力”得到不斷提升。在近年的課程實(shí)踐中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷地強(qiáng)化自我認(rèn)知，探索形成了“理論教學(xué)—應(yīng)用實(shí)踐—吸收反哺”的科教融合模式。理論教學(xué)：通過(guò)基于教師和學(xué)生互動(dòng)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(jí)探索的認(rèn)知經(jīng)歷;應(yīng)用實(shí)踐：鼓勵(lì)學(xué)生參與前沿的、貼近課程教學(xué)的科研項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)的問(wèn)題情境，以教學(xué)科研雙目標(biāo)為牽引，借助于計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件，逐步解決實(shí)際的科研項(xiàng)目，鍛煉自我解決問(wèn)題能力;吸收反哺：以科研項(xiàng)目實(shí)踐認(rèn)知反哺理論學(xué)習(xí)和理解的不足，融會(huì)貫通，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這樣，通過(guò)融合教學(xué)和科研兩種活動(dòng)，打破了傳統(tǒng)教學(xué)中以教師本位建構(gòu)的知識(shí)體系，為學(xué)生提供了多樣化的認(rèn)知經(jīng)歷，促進(jìn)學(xué)生和教師的互動(dòng)建構(gòu)，提高了創(chuàng)新和多學(xué)科交叉融合解決實(shí)際問(wèn)題的能力，取得了良好的教學(xué)培養(yǎng)成效。

四、加強(qiáng)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(kāi)展研究型教育是實(shí)現(xiàn)高層次人才培養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造的重要途徑。通過(guò)布局科教融合育人機(jī)制，鼓勵(lì)本科生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)，在摸索中認(rèn)識(shí)問(wèn)題、理解問(wèn)題和解決問(wèn)題，在本科生階段為學(xué)生埋下科學(xué)的種子，經(jīng)過(guò)四年的溫補(bǔ)養(yǎng)分和積蓄力量，在研究生階段才能茁壯成長(zhǎng)。在課程實(shí)踐中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)立足于大團(tuán)隊(duì)、大平臺(tái)、大項(xiàng)目支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)的目標(biāo)，將本科生科研實(shí)踐與科研團(tuán)隊(duì)對(duì)接，讓本科生盡早接觸前沿科技的動(dòng)態(tài)發(fā)展。此外，堅(jiān)持落實(shí)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(jí)階段，鼓勵(lì)學(xué)生參與國(guó)家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，走進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室參與和體驗(yàn)科研過(guò)程，享受科研興趣萌生的樂(lè)趣;在大三、大四的高年級(jí)階段，提前安排本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的立題和開(kāi)題，鼓勵(lì)本科生在學(xué)有余力的同時(shí)，運(yùn)用和拓展自己所學(xué)的知識(shí)，參與力所能及的科研項(xiàng)目，體驗(yàn)以自我構(gòu)建的科研過(guò)程，享受科研成果產(chǎn)出的樂(lè)趣;落實(shí)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(jìn)行資源最大化利用，讓本科生在耳濡目染中成長(zhǎng)和學(xué)習(xí);擇優(yōu)選擇博士研究生作為副班主任，帶動(dòng)本科生進(jìn)行科研實(shí)踐訓(xùn)練，形成本科—碩士研究生—博士研究生的梯隊(duì)合作培養(yǎng)模式;針對(duì)準(zhǔn)研究生，在大四年級(jí)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(guò)這些措施，切實(shí)加強(qiáng)本科生階段的理論學(xué)習(xí)和科研實(shí)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(yǔ)

船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)是理論與實(shí)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(duì)科教融合新模式進(jìn)行了探索研究，通過(guò)近些年的實(shí)踐，取得了良好的效果。將一流的科研成果、科研經(jīng)驗(yàn)與高質(zhì)量的課程教學(xué)融合，以理論教學(xué)為起點(diǎn)，以科研實(shí)踐為過(guò)程，以雙向融合為目標(biāo)，能夠強(qiáng)有力地化解科研與教學(xué)的矛盾，呈現(xiàn)教學(xué)科研相長(zhǎng)的局面，既可以增強(qiáng)教師與學(xué)生的成就感，也能夠有力促進(jìn)“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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