新工科背景下船海類專業(yè)研究生“高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)”課程的重構(gòu)與設(shè)計

白旭 杜越 崔杰 嵇春艷

摘 要 “高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)”是船海類專業(yè)研究生的一門必修課程，在新工科的背景下，根據(jù)研究生教學(xué)的特點，對高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)課程進行設(shè)計與重構(gòu)。本文首先對新工科進行概述，其次提出了從課程教學(xué)中存在的問題與改進措施、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法與考核三個方面對高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)課程進行設(shè)計與重構(gòu)，從而提高課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生可以有效地把理論和實踐相結(jié)合。

關(guān)鍵詞 新工科 船海類專業(yè) 高等結(jié)構(gòu)動力學(xué) 重構(gòu)與設(shè)計

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.055

Reconstruction and Design of the "Advanced Structural Dynamics" Course for

Postgraduates of Ship and Marine Majors under the Background of New Engineering

BAI Xu， DU Yue， CUI Jie， JI Chunyan

（School of Naval Architecture & Ocean Engineering， Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang， Jiangsu 212003）

Abstract "Advanced Structural Dynamics" is a core course for postgraduates in ship and marine majors. Under the background of new engineering， according to the characteristics of postgraduate teaching， the advanced structural dynamics course is designed and reconstructed. This article first outlines the new engineering course， and then proposes the design and reconstruction of the advanced structural dynamics course from three aspects： problems and improvement measures in course teaching， teaching content design， teaching methods and assessment， to improve the teaching of the course quality so that students can effectively combine theory and practice.

Keywords new engineering; marine professional; advanced structural dynamics; reconstruction and design

江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)科是國家特色建設(shè)專業(yè)學(xué)科，是中國船舶工業(yè)重要的人才培養(yǎng)基地之一，學(xué)校一貫秉承船舶與海洋工程行業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略以及行業(yè)需求，培養(yǎng)復(fù)合創(chuàng)新型人才，重視把理論研究轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技術(shù)和科技成果。學(xué)校緊跟新工科背景下船舶行業(yè)和海洋工程制造業(yè)的需求修訂培養(yǎng)方案，積極完善人才引進政策;提高實踐課程比重，完善實踐課程體系，學(xué)生的實踐能力;培養(yǎng)學(xué)生的獨立創(chuàng)新意識，鼓勵學(xué)生積極參加學(xué)科競賽和科技創(chuàng)新活動。

“高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)”作為在海洋工程領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的學(xué)科之一，是研究結(jié)構(gòu)體系的動力特性及其在動力作用下動力響應(yīng)分析方法的一門技術(shù)學(xué)科，融合了多領(lǐng)域的研究內(nèi)容，如數(shù)學(xué)建模、測試技術(shù)等學(xué)科，在船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計、分析中，結(jié)構(gòu)動力學(xué)占據(jù)了重要地位，它不但是研究振動控制、健康監(jiān)測、抗震等課題基礎(chǔ)，而且對于改善結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)從而優(yōu)化設(shè)計有著重要作用，[1]是船海從業(yè)人員需要掌握的專業(yè)知識。該學(xué)科旨在為改進動力環(huán)境下工程結(jié)構(gòu)的安全與可靠性奠定基礎(chǔ)，具有鮮明的工程與應(yīng)用背景。

高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)教學(xué)團隊依據(jù)新工科背景對人才培養(yǎng)目標(biāo)的理解，重新梳理了課程的教學(xué)目標(biāo)，對船海類專業(yè)研究生“高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)”課程進行重構(gòu)與設(shè)計，從而提高學(xué)生對工程指導(dǎo)意義的認(rèn)知，增強高素質(zhì)工程意識和實踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)未來新工科社會發(fā)展要求的高素質(zhì)船舶與海洋工程的創(chuàng)新型人才。

1 課程教學(xué)中存在的問題與改進措施

“高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)”是作為船舶與海洋工程專業(yè)研究生的基礎(chǔ)必修課程來開展的。根據(jù)過去的教學(xué)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)存在以下現(xiàn)象：（1）學(xué)生的基礎(chǔ)相對薄弱，缺乏船舶與海洋專業(yè)的知識背景。受到研究生擴招的影響，學(xué)校有一部分研究生是跨專業(yè)攻讀船海碩士，這部分學(xué)生缺乏有關(guān)船海的知識背景，學(xué)起來也有些吃力;（2）學(xué)時緊張。不利于開展研究式教學(xué)。研究生教學(xué)階段，大部分時間以基礎(chǔ)知識的授課為主，缺少講授與實際課題項目有關(guān)核心知識點的時間，不利于船海類研究生培養(yǎng)科研思維能力以及增強理論聯(lián)系實際問題的能力。

近年來，智能化技術(shù)在船舶與海洋工程領(lǐng)域逐步推廣，船舶行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強、技術(shù)要求更新快、多學(xué)科融合緊密、多方密切協(xié)同等特點，船舶領(lǐng)域還可以把智能制造技術(shù)、新型材料的應(yīng)用、低碳環(huán)保的理念相結(jié)合，開展相關(guān)課程。結(jié)合新工科的新標(biāo)準(zhǔn)、新要求，我們需要對課程進行設(shè)計與重構(gòu)。

針對上述的問題，相應(yīng)的教學(xué)改革措施也隨即提出，如：學(xué)校為了彌補跨專業(yè)研究生學(xué)習(xí)船海類學(xué)科知識的不足，學(xué)校為其開設(shè)了補修課程;為了擴展船海類學(xué)生的視野，可以把當(dāng)前研究取得的科研成果以及實際工程案例編入教材中，[2]豐富他們對高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)具備的工程指導(dǎo)意義的理解。還可以通過計算機仿真軟件進行試驗案例的分析并得到直觀的響應(yīng)動畫，讓學(xué)生對結(jié)構(gòu)動力的特點與動力響應(yīng)的認(rèn)知更加立體。[3]

因此，高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)教學(xué)團隊結(jié)合新要求把教學(xué)目標(biāo)修改為基于現(xiàn)存的教學(xué)改革和課程建設(shè)，將基礎(chǔ)知識教學(xué)與科研實踐結(jié)合起來，從而加快理論知識向科研成果的轉(zhuǎn)化，進一步發(fā)揮新工科時代教育理念在教學(xué)中的作用，達(dá)到提高學(xué)生獨立自主創(chuàng)新的目的。[4]通過本課程的教學(xué)與研討（包含自主學(xué)習(xí)），學(xué)生應(yīng)取得如下學(xué)習(xí)成果：（1）了解船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展以及動力學(xué)問題;（2）熟悉船舶與海洋結(jié)構(gòu)動力學(xué)的重點理論，掌握可靠性評估的分析方法;（3）掌握不同動力載荷作用下船海結(jié)構(gòu)動力學(xué)的校核與分析的過程，了解結(jié)構(gòu)動力學(xué)的試驗方法。

2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

新的課程教學(xué)目標(biāo)，可以將教學(xué)內(nèi)容分為5類：（1）基本理論與基礎(chǔ);（2）不同的動力載荷作用下船海結(jié)構(gòu)動力學(xué)案例分析;（3）船海結(jié)構(gòu)動力學(xué)的設(shè)計與控制;（4）結(jié)構(gòu)動力學(xué)可靠性分析;（5）結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗的方法與流程。

相應(yīng)的體現(xiàn)了新工科背景下對船海類專業(yè)研究生畢業(yè)的要求包括：（1）掌握結(jié)構(gòu)動力學(xué)的基礎(chǔ)理論、動力載荷的校核與分析;（2）了解船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)動力的設(shè)計與控制，掌握結(jié)構(gòu)動力學(xué)的可靠性分析方法;（3）了解動力學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r和新發(fā)展動態(tài)。

3 教學(xué)方法與考核

由于課時以及授課重點的多樣性，本教學(xué)團隊采用的教學(xué)方法主要有課堂講授、案例試驗教學(xué)、課程設(shè)計等多種。對于研究生的教學(xué)，以課堂講授為主，主要進行一些基礎(chǔ)理論以及經(jīng)典案例分析教學(xué);案例試驗教學(xué)、課程設(shè)計為輔，在案例試驗教學(xué)中，研究生可以自行組成小組團隊進行案例仿真分析，有利于鍛煉學(xué)生的合作能力。課程設(shè)計主要是讓學(xué)生進行船舶與海洋結(jié)構(gòu)動力的設(shè)計與控制，提高學(xué)生在創(chuàng)新方面的能力和意識。

豐富考核方式，注重平時考查，減小期末成績權(quán)重。高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)課程的最終成績由三部分組成，主要包含平時成績、課程設(shè)計成績以及期末考試成績。平時成績通過做實驗和對案例進行仿真分析（包括可靠性分析），以報告的形式進行評分，平時成績占比50%。期末考試考核以書面筆試的形式對基礎(chǔ)理論、分析進行考核，期末考試成績占比30%。課程設(shè)計成績占總成績比重20%。

4 結(jié)語

高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)在船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析中具有十分重要的作用，隨著新工科時代的到來，為課程教學(xué)提出了新的任務(wù)和要求，使研究生的教學(xué)更加注重創(chuàng)新能力和對科學(xué)的積極主動的探索精神的培養(yǎng)。本文基于新工科的背景針對船舶與海洋工程專業(yè)研究生《高等結(jié)構(gòu)動力學(xué)》課程結(jié)構(gòu)以及教學(xué)目標(biāo)進行了重構(gòu)和設(shè)計，有利于培養(yǎng)船海類高質(zhì)量、高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)

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