高等教育與基礎(chǔ)教育一體化的海洋工程科技教育及實(shí)現(xiàn)途徑

馬仁鋒，黃紫橙b，王璽，吳芳，，蔣雨琦，劉雨瑩，江杉

(1.寧波大學(xué) a.地理與空間信息技術(shù)系 b.教師教育學(xué)院，浙江 寧波 315211；2.云南省投資控股集團(tuán)有限公司，昆明 650118；3.寧波市第四中學(xué)，浙江 寧波 315016)

一、引言

“向海而興、背海而衰、禁海幾亡、開(kāi)海則強(qiáng)”已成為全世界濱海國(guó)家或地區(qū)的廣泛共識(shí)之一，西方各臨海國(guó)家普遍重視海洋科學(xué)與工程技術(shù)教育與研究，尤其重視面向國(guó)民的海洋科學(xué)普及和海洋工程技術(shù)研發(fā)及其社會(huì)傳播[1]。美國(guó)、英國(guó)、日本、北歐等海洋發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)不僅擁有全球領(lǐng)先的海洋資源利用工程技術(shù)，而且建立了完善的海洋工程科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系[2]。中共中央在“十二五”規(guī)劃提出“堅(jiān)持海陸統(tǒng)籌，制定和實(shí)施海洋發(fā)展戰(zhàn)略，提高海洋開(kāi)發(fā)、控制、綜合管理能力”，“十三五”“十四五”規(guī)劃強(qiáng)調(diào)持續(xù)推進(jìn)“陸海統(tǒng)籌，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)需要海洋工程科技先行，習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)必須大力發(fā)展海洋高新技術(shù)，要依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新，努力突破制約海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展和海洋生態(tài)保護(hù)的科技瓶頸”[3]；《國(guó)務(wù)院關(guān)于“十四五”海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的批復(fù)(國(guó)函〔2021〕131號(hào))》亦強(qiáng)調(diào)“著力提升海洋科技自主創(chuàng)新能力”。海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)亟待通過(guò)基礎(chǔ)教育與高等教育協(xié)同行動(dòng)，形成海洋科學(xué)與工程技術(shù)人才培養(yǎng)的沃土[4]。海洋工程科技教育旨在基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律依托各學(xué)科開(kāi)展海洋工程科技的理論與實(shí)踐教學(xué)，發(fā)展跨學(xué)科的多種形式教學(xué)活動(dòng)，形成高等教育與基礎(chǔ)教育一體化的海洋工程科技教學(xué)內(nèi)容與實(shí)施路徑，從源頭培養(yǎng)適齡人群的海洋工程科技自主探索精神。

二、海洋工程科技的研究熱點(diǎn)與學(xué)科樹(shù)

(一)海洋工程科技研究熱點(diǎn)

海洋工程科技是應(yīng)用基礎(chǔ)海洋學(xué)科形成海洋工程的施工(運(yùn)營(yíng)/維護(hù))技術(shù)，包括開(kāi)發(fā)利用海洋資源與空間、保護(hù)海洋環(huán)境時(shí)必須建設(shè)的各類(lèi)海上構(gòu)筑物及附屬設(shè)施的施工(運(yùn)營(yíng)/維護(hù))技術(shù)[5]。海洋工程科技研究涉及海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)、海洋資源開(kāi)發(fā)技術(shù)、海洋空間利用技術(shù)、海水綜合利用技術(shù)、深潛技術(shù)、海洋探測(cè)技術(shù)等領(lǐng)域[6]，以此分類(lèi)概觀全球的海洋工程科技研究動(dòng)向。

海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)研究聚焦海浪能、潮汐和海流能、近海風(fēng)能、海洋熱和鹽度梯度能等利用技術(shù)[7]。首先是海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)的成本評(píng)估、經(jīng)濟(jì)效益與綜合應(yīng)用，如研究潮汐能源技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性[8]、海流能源提取裝置的應(yīng)用和費(fèi)用[9]、近海風(fēng)力渦輪機(jī)與波浪能轉(zhuǎn)換器共存的技術(shù)[10]；其次是海洋能轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā)、測(cè)試與優(yōu)化，如設(shè)計(jì)安裝在浮標(biāo)平臺(tái)上的疾動(dòng)壓電采集器[11]、測(cè)試水動(dòng)力微型渦輪機(jī)的水動(dòng)力水隧道[12]、模擬優(yōu)化交叉流流體雙渦輪系統(tǒng)[13]；再次是海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)與設(shè)施的環(huán)境影響評(píng)估，如提出適用于任何海洋能源項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)估框架[14]，評(píng)估海上風(fēng)力技術(shù)退役的環(huán)境影響[15]、鹽度梯度能源技術(shù)設(shè)施在建設(shè)運(yùn)營(yíng)和退役階段的環(huán)境影響[16]；也有學(xué)者探究海洋生物材料的能源轉(zhuǎn)換，如“殼聚糖和硅藻”摩擦電納米振蕩器[17]。

海水淡化技術(shù)研究多以納米復(fù)合膜的滲透蒸發(fā)作用為切入點(diǎn)[18]，廢水回用作為海水淡化的一種替代方案更注重其經(jīng)濟(jì)適用性，因此比較三種水回用類(lèi)型(飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè))膜處理的能耗和凈成本[19]，海水作用下膜表面存在結(jié)垢可能導(dǎo)致處理效率降低，因此考慮用氟化合物進(jìn)行膜表面改性以提高膜抗污染性[20]；海水淡化、氣體分離、儲(chǔ)氫和天然氣運(yùn)輸?shù)确矫娑夹柙敿?xì)研究天然氣水合物的相平衡條件，評(píng)估預(yù)測(cè)海水系統(tǒng)中天然氣、油水混合物平衡[21]；海洋存在著豐富的遺傳資源，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已廣泛應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)識(shí)別與表達(dá)海洋生物基因，如其應(yīng)用于石斑魚(yú)的基因多樣性和生長(zhǎng)性狀關(guān)系比較[22]；開(kāi)發(fā)海洋生物資源同時(shí)也需注重生物多樣性的保護(hù)技術(shù)研發(fā)，如評(píng)估海洋漁業(yè)保護(hù)區(qū)對(duì)皇后海螺的生物學(xué)影響[23]。

海洋空間利用技術(shù)研究多以港口、航道、人工島、跨海大橋、海底隧道、海底通信電纜等工程建設(shè)為技術(shù)研發(fā)核心目標(biāo)。首先，錨地和港口作為海上運(yùn)輸工具?？康?，提高其空間利用率是關(guān)鍵所在，如集裝箱班輪三步法以降低集裝箱碼頭的空間壓力[24]；海上人工島可用作修建深水港、海上機(jī)場(chǎng)、海上城市，也可為海上作業(yè)提供基地，但也需探究人工島對(duì)海洋保護(hù)與可持續(xù)性影響以及人工島建造方案如何重視或忽視氣候變化適應(yīng)[25]。其次，跨海大橋建設(shè)對(duì)實(shí)施國(guó)家資源、能源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要推動(dòng)作用，但位于地震易發(fā)區(qū)跨海橋梁可能受到地震與波浪作用，因此研究多利用水動(dòng)力附加質(zhì)量法、邊界元法、衍射理論、離心測(cè)試等研究方法對(duì)其進(jìn)行模擬、測(cè)算與檢驗(yàn)[26-28]。再次，海底隧道是為解決跨海交通問(wèn)題且又不妨礙船舶通航而建在海底之下供人員及車(chē)輛通行的建筑物。部分研究利用超高壓反應(yīng)法模擬圍巖抗剪強(qiáng)度變化以及孔隙水非均勻滲透作用的影響，評(píng)估海底隧道風(fēng)險(xiǎn)[29]，設(shè)計(jì)相似襯砌條件下的試件來(lái)評(píng)價(jià)襯砌抗腐蝕強(qiáng)度[30]，采用三維有限元模型和理論求解方法評(píng)價(jià)不同預(yù)加固措施效果[31]，提出海底隧道最小埋深確定方法，克服了水下大跨度隧道施工困難[32]。最后，海底通信電纜用于長(zhǎng)距離通信網(wǎng)，海底電力電纜用于跨海陸連接鉆井平臺(tái)或鉆井平臺(tái)間的互相連接等，研究利用下垂模型與空分復(fù)用法進(jìn)行設(shè)施優(yōu)化以及研制檢測(cè)電纜的自主水下航行器[33]、鯰魚(yú)的水動(dòng)力特性和體型特征設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)用于海底管道電纜檢測(cè)的自主水下機(jī)器人[34]。

深潛技術(shù)多研究載人潛水系統(tǒng)、無(wú)人潛水系統(tǒng)、水下機(jī)器人等。首先關(guān)注深潛裝備運(yùn)作、續(xù)航與自動(dòng)化水平，如引導(dǎo)遙控潛水器(ROV)自主穿越水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)圍欄方法[35]、新漏斗型對(duì)接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水下自主潛水器的自主充電[36]。其次針對(duì)深潛過(guò)程潛水器控制與追蹤，為解決遙控潛水器軌跡跟蹤響應(yīng)不足與誤差大問(wèn)題設(shè)計(jì)基于滑模控制法的雙環(huán)滑?？刂破鱗37]、基于動(dòng)態(tài)滑模控制算法以用于自主水下航行器(AUV)系統(tǒng)的深度控制[38]，設(shè)計(jì)無(wú)模型比例導(dǎo)數(shù)(PD)控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的時(shí)變時(shí)延和物理信道執(zhí)行器飽和情況下ROV位置的跟蹤控制[39]。再次討論ROV追蹤錄影在浮游動(dòng)物分類(lèi)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究應(yīng)用作用[40]。最后探究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在深潛技術(shù)中應(yīng)用，提出適用于機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的水下圖像增強(qiáng)方案，增強(qiáng)并實(shí)時(shí)輸出水下機(jī)器人捕獲的圖像[41]；分析海洋環(huán)境對(duì)深潛技術(shù)的干擾及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[42]，提出量子行為粒子群優(yōu)化算法用于解決洋流環(huán)境中AUV運(yùn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃問(wèn)題[43]。

海洋探測(cè)技術(shù)研發(fā)側(cè)重海洋浮標(biāo)、水聲技術(shù)、海洋衛(wèi)星等。一是關(guān)注全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在海冰下探測(cè)[44]，基于GNSS-R海冰傳感概念、研制方法與實(shí)驗(yàn)技術(shù)[45]；二是探究海面強(qiáng)迫與洋流對(duì)探測(cè)過(guò)程的影響及改進(jìn)[46]；三是改進(jìn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)傳輸速率與準(zhǔn)確性以提高水下實(shí)時(shí)圖像或視頻質(zhì)量[47]，實(shí)時(shí)高速率海洋數(shù)據(jù)采集的高能效無(wú)線浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)[48]；四是研發(fā)水下聲學(xué)探測(cè)設(shè)備，聚焦實(shí)時(shí)測(cè)量水下聲景的海洋被動(dòng)聲學(xué)傳感器技術(shù)難題[49]。

(二)海洋工程科技研發(fā)成果及其轉(zhuǎn)化機(jī)制

21世紀(jì)以來(lái)，全球海洋工程科技成果倍出，海洋工程科技成果轉(zhuǎn)化效率直接影響海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)成效，事關(guān)海洋產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，關(guān)乎國(guó)家與區(qū)域海洋社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展[50]。欲使海洋工程科技的潛在生產(chǎn)力轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，需將科技成果進(jìn)行及時(shí)有效的轉(zhuǎn)化，更好地服務(wù)于海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？萍汲晒D(zhuǎn)化是為提高生產(chǎn)力水平而對(duì)科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)所產(chǎn)生的具有實(shí)用價(jià)值的科技成果所進(jìn)行的后續(xù)試驗(yàn)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、推廣直至形成新產(chǎn)品、新工藝、新材料，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)等活動(dòng)[51]。有學(xué)者將新技術(shù)商業(yè)化的全過(guò)程分解為構(gòu)思、孵化、示范、推廣和持續(xù)5個(gè)子過(guò)程[52]，海洋工程科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制可分為4個(gè)階段(如圖1)。政府與科技管理部門(mén)主要發(fā)揮頂層設(shè)計(jì)作用，引導(dǎo)科技研究方向，通過(guò)資金投入、制定政策激勵(lì)科研機(jī)構(gòu)與涉海企業(yè)，約束科技成果面向市場(chǎng)；高校與科研機(jī)構(gòu)在科學(xué)成果階段針對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展中存在的關(guān)鍵科技問(wèn)題，充分考慮成果市場(chǎng)需求，集中研究力量產(chǎn)出新科技成果；新科技成果進(jìn)入技術(shù)成果階段經(jīng)過(guò)科技中介機(jī)構(gòu)的小批量試制，鑒定成果的實(shí)效應(yīng)用性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)成果問(wèn)題，適應(yīng)實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用需要，并預(yù)測(cè)成果產(chǎn)業(yè)化后的市場(chǎng)效果。各要素通過(guò)技術(shù)產(chǎn)品階段的產(chǎn)學(xué)研合作進(jìn)行資源共享與協(xié)同互補(bǔ)，再次調(diào)整優(yōu)化科技成果，進(jìn)而由涉海產(chǎn)業(yè)、企業(yè)進(jìn)行大批量生產(chǎn)，最終在技術(shù)商品階段形成成熟產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售。

圖1 海洋工程科技成果轉(zhuǎn)化鏈

(三)海洋工程科技知識(shí)體系的學(xué)科樹(shù)

海洋工程科技作為多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，促使各分支學(xué)科研究縱深發(fā)展，應(yīng)根據(jù)海洋工程科技創(chuàng)新及海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，針對(duì)海洋工程科技研究熱點(diǎn)與成果創(chuàng)新問(wèn)題，建立并完善海洋工程科技人才培養(yǎng)體系，從而培養(yǎng)高質(zhì)量的海洋工程科技人才。結(jié)合教育部《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄(2020年)》以及《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科分類(lèi)與代碼》構(gòu)成海洋工程科技知識(shí)體系，選取與海洋工程科技相關(guān)的學(xué)科建立海洋工程科技學(xué)科樹(shù)(如圖2)。

圖2 海洋工程科技知識(shí)的學(xué)科樹(shù)

海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)中，學(xué)生掌握海洋交叉學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，獲取海洋學(xué)習(xí)的基本知識(shí)儲(chǔ)備；海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)為海洋理論的實(shí)際應(yīng)用提供海洋高科技支撐，使學(xué)生對(duì)海洋工程科技領(lǐng)域具備初步認(rèn)識(shí)；海洋資源與環(huán)境專(zhuān)業(yè)的海洋生態(tài)學(xué)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)等學(xué)科使學(xué)生關(guān)注海洋資源可持續(xù)利用和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。

海洋工程專(zhuān)業(yè)以船舶與海洋工程、海洋工程與技術(shù)及海洋資源開(kāi)發(fā)技術(shù)為核心，涉獵范疇可進(jìn)一步分類(lèi)。海洋可再生能源低碳環(huán)保且有助于能源安全，因而海底礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、海洋能開(kāi)發(fā)技術(shù)等海洋能源類(lèi)學(xué)科建設(shè)的實(shí)踐意義在于利用可再生海洋清潔能源技術(shù)滿足人類(lèi)日益增長(zhǎng)的能源需求；海洋生物類(lèi)學(xué)科要求學(xué)生掌握海洋生物資源、海洋環(huán)境保護(hù)與生命科學(xué)的基本理論與技能，具備研究、開(kāi)發(fā)和管理海洋微生物資源、天然活性產(chǎn)物、漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用及海洋環(huán)境的分析、評(píng)價(jià)與保護(hù)的能力；海洋信息類(lèi)學(xué)科主要探索海洋信息的認(rèn)知途徑、挖掘處理與應(yīng)用方法，研究對(duì)海洋信息進(jìn)行科學(xué)管理、統(tǒng)計(jì)分析及綜合服務(wù)的技術(shù)，培育海洋信息感知獲取、傳輸與處理的應(yīng)用能力，在此基礎(chǔ)上研制海洋傳感器與海洋探測(cè)系統(tǒng)；由于海洋環(huán)境特殊且極端，海洋材料類(lèi)學(xué)科基于材料腐蝕與防護(hù)的基本理論，致力于開(kāi)發(fā)船舶與海洋工程設(shè)施設(shè)備可使用的防護(hù)新材料；海洋機(jī)器人等海洋先進(jìn)制造類(lèi)學(xué)科將人工智能等高新技術(shù)成果引入海洋制造業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)更加智能化、自動(dòng)化、信息化的生產(chǎn)過(guò)程；海洋建筑工程作為應(yīng)用型學(xué)科，近年實(shí)踐重點(diǎn)在于海底隧道、跨海大橋及人工島建筑，關(guān)系海岸、海上和海底的設(shè)施建造與設(shè)備安裝，是其他科技的應(yīng)用平臺(tái)以及陸海聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

三、海洋工程科技知識(shí)體系的高等教育與基礎(chǔ)教育一體化發(fā)展基線

(一)海洋工程科技教育的現(xiàn)實(shí)

海洋教育作為海洋工程科技自身發(fā)展和再生產(chǎn)的前提條件，是海洋工程科技再生產(chǎn)的最有效形式，也是海洋工程科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的重要途徑。世界各國(guó)在竭力實(shí)現(xiàn)海洋長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略的同時(shí)，也在致力于發(fā)展海洋教育以提升國(guó)家海洋軟實(shí)力，美國(guó)、澳大利亞、英國(guó)、日本、韓國(guó)等部分濱海國(guó)家以及我國(guó)臺(tái)灣等地區(qū)已建立起多層次的海洋教育體系。北京大學(xué)海洋研究院編制的《2016年國(guó)民海洋意識(shí)發(fā)展指數(shù)(MAI)研究報(bào)告》顯示，中國(guó)各省份海洋意識(shí)發(fā)展指數(shù)平均得分僅有60.02分，約67%省份在60分以下[53]。因而參考海洋教育較為成熟的國(guó)家及地區(qū)的階段性海洋工程科技知識(shí)要求界定，并考慮中國(guó)海洋教育實(shí)情構(gòu)建海洋工程科技教育基線(見(jiàn)表1)。

表1 海洋工程科技相關(guān)知識(shí)的基本要求

(二)基礎(chǔ)教育階段海洋工程科技知識(shí)的基線要求及實(shí)現(xiàn)途徑

海洋工程科技知識(shí)在與現(xiàn)有課程融合的同時(shí)，也需注重不同教育階段知識(shí)的遞進(jìn)與深入。義務(wù)教育階段以海洋通識(shí)教育為主線，側(cè)重采用學(xué)科滲透方式，多維度實(shí)現(xiàn)海洋工程科技知識(shí)有效拓展，學(xué)生能夠領(lǐng)會(huì)海洋工程科技功能與具體應(yīng)用，建立正確人海關(guān)系認(rèn)知。高中階段海洋工程科技知識(shí)主要載于地理課程的海洋相關(guān)部分，使學(xué)生由整體到局部地認(rèn)識(shí)海洋，感知海洋工程科技與經(jīng)濟(jì)、國(guó)防及海洋可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，提高其海洋人文關(guān)懷度，了解人海相互影響的具體方面與表現(xiàn)。

基礎(chǔ)教育階段的海洋工程科技知識(shí)要求可借鑒我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的《海洋教育基本知能融入中小學(xué)課程綱要計(jì)劃》《“國(guó)民”中小學(xué)九年一貫課程綱要重大議題(海洋教育)》以及教育部發(fā)布的《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)》《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)》，以海洋音樂(lè)、詩(shī)歌、小說(shuō)、新聞等作為教育載體，將海洋工程科技元素融于多門(mén)學(xué)科教材內(nèi)容，除課堂教學(xué)外還需結(jié)合參觀、體驗(yàn)、實(shí)際操作等實(shí)踐性學(xué)習(xí)及現(xiàn)代化教學(xué)手段，為學(xué)生提供豐富生動(dòng)的海洋工程科技教育環(huán)境。

基礎(chǔ)教育階段學(xué)生接觸海洋工程科技知識(shí)的途徑如表2所示?；A(chǔ)教育階段需將課堂教學(xué)與海洋問(wèn)題適當(dāng)結(jié)合，幫助學(xué)生聯(lián)系海洋基本概念與現(xiàn)實(shí)生活[54]；需重視開(kāi)發(fā)第二課堂活動(dòng)，采用沉浸式的海洋教育活動(dòng)，提高學(xué)生整體海洋素養(yǎng)[55]，非正式的學(xué)習(xí)環(huán)境如水族館能夠幫助學(xué)生了解海洋環(huán)境性質(zhì)和重要性[56]。

表2 基礎(chǔ)教育階段獲取海洋工程科技知識(shí)點(diǎn)的途徑以及相關(guān)要求

以中國(guó)港珠澳大橋的橋墩建造流程為例，其相關(guān)海洋工程科技知識(shí)及獲取途徑見(jiàn)表3?；A(chǔ)教育階段，學(xué)生可通過(guò)分析設(shè)計(jì)圖紙、觀摩實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)、3D動(dòng)畫(huà)演示、觀察3D打印模型、操作建造模擬實(shí)驗(yàn)、查找相關(guān)資料與觀看影片等進(jìn)一步了解港珠澳大橋橋墩的建造工程技術(shù)，感受科學(xué)、物理、化學(xué)、生物等跨學(xué)科海洋元素融合。如以橋墩建造學(xué)習(xí)固液體壓強(qiáng)、重力與浮力等物理知識(shí)；借助橋墩防腐方案學(xué)習(xí)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)；通過(guò)工程實(shí)施過(guò)程的海洋環(huán)境保護(hù)措施理解人類(lèi)與自然的和諧關(guān)系。

(三)高等教育階段海洋工程科技知識(shí)基線及其可能途徑

高等教育階段的海洋類(lèi)專(zhuān)業(yè)教育需完善其海洋教育規(guī)劃與專(zhuān)業(yè)學(xué)科結(jié)構(gòu)，深化海洋教育理論與實(shí)踐，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)海洋專(zhuān)業(yè)人才，加強(qiáng)海洋工程科技創(chuàng)新，促進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化并使其服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。海洋通識(shí)教育著重針對(duì)非涉海專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)展，目的在于普及海洋教育，引起學(xué)生對(duì)海洋的關(guān)注，提高其海洋意識(shí)，從而達(dá)到潛移默化的海洋教育作用。

高等教育階段海洋工程科技知識(shí)的廣度與深度開(kāi)始增加，課堂教學(xué)需以專(zhuān)業(yè)涉海程度作為劃分依據(jù)發(fā)揮主陣地作用，輔以參觀、體驗(yàn)、實(shí)際操作等形式的實(shí)踐性與體驗(yàn)性學(xué)習(xí)(見(jiàn)表4)，使學(xué)生的海洋工程科技認(rèn)知在多種活動(dòng)中獲得綜合性提升，也需構(gòu)建以海洋企業(yè)為主體、以市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的海洋工程科技創(chuàng)新體系，著力解決海洋工程科技發(fā)展的瓶頸問(wèn)題：

(1)海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)方面，著力探究海上風(fēng)能、波浪能以及太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為船舶與深潛裝備可用電力，努力追求降低能源轉(zhuǎn)換成本的同時(shí)追求設(shè)施的適用環(huán)境技術(shù)。

(2)海洋資源開(kāi)發(fā)技術(shù)方面，聚焦礦產(chǎn)、化學(xué)及油氣等資源的采掘、提取與設(shè)備制造新技術(shù)/裝備、新材料研發(fā)，以及海上碳捕獲、海底碳封存等技術(shù)。

(3)海洋空間利用技術(shù)方面，應(yīng)關(guān)注作為海事活動(dòng)基礎(chǔ)的海洋通信或交通運(yùn)輸，不斷探索提升海底與海上交通的穩(wěn)定性技術(shù)。

(4)深潛技術(shù)方面，聚力研發(fā)新型無(wú)人潛航器與水下機(jī)器人協(xié)助海洋勘探、鉆探、采樣、檢修、清理等工作技術(shù)，努力攻克其下潛深度與工作時(shí)長(zhǎng)，力求突破深潛裝備的無(wú)人化、自主化、智能化技術(shù)。

(5)海洋探測(cè)技術(shù)方面，聚力研發(fā)海洋探測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，臨海各國(guó)瞄準(zhǔn)探測(cè)數(shù)據(jù)與圖像的精確性、目標(biāo)定位與追蹤的準(zhǔn)確度，持續(xù)研發(fā)探測(cè)裝置如何突破遠(yuǎn)距離與長(zhǎng)續(xù)航性能。

(6)船舶工程技術(shù)方面，致力研發(fā)船舶智能化、自動(dòng)化與清潔化的技術(shù)，研制二氧化碳零排放概念船等。

表4 高等教育階段獲取海洋工程科技知識(shí)點(diǎn)的途徑以及相關(guān)要求

(四)高等教育與基礎(chǔ)教育一體化的海洋工程科技教育模式

海洋工程科技教育應(yīng)形成貫通基礎(chǔ)教育與高等教育的一體化教育模式，從小學(xué)的基礎(chǔ)海洋教育到高校的海洋通識(shí)與專(zhuān)業(yè)教育，其海洋工程科技教育目標(biāo)、內(nèi)容與實(shí)施途徑需根據(jù)不同年齡群體的身心發(fā)展特征設(shè)置且呈連續(xù)遞進(jìn)趨勢(shì)，這要求高校與中小學(xué)間形成聯(lián)動(dòng)機(jī)制，高校、中小學(xué)之間加強(qiáng)交流與合作。青島市第三十九中學(xué)初步實(shí)現(xiàn)高等教育與基礎(chǔ)教育的多方面合作關(guān)系，為其海洋教育發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)師資與資源力量(見(jiàn)表5)；山東省大中小學(xué)海洋文化教育研究指導(dǎo)中心依托中國(guó)海洋大學(xué)整合海洋教育優(yōu)勢(shì)資源，建設(shè)大中小學(xué)海洋文化教育體系，推動(dòng)全省海洋教育發(fā)展進(jìn)程(見(jiàn)表6)；中國(guó)海洋大學(xué)設(shè)立的海洋教育專(zhuān)家工作站也為青島中小學(xué)海洋教育提供專(zhuān)業(yè)幫助。中小學(xué)海洋工程科技教育成效與經(jīng)驗(yàn)可為高校海洋工程科技教育研究提供參照，中小學(xué)可將高校海洋工程科技研究成果與設(shè)施作為教育內(nèi)容與途徑，高校還能為中小學(xué)教師提供海洋工程科技專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，師范教育也將促進(jìn)教師隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)發(fā)展。

表5 青島市第三十九中學(xué)踐行的海洋高等教育與基礎(chǔ)教育合作[61]

表6 山東省大中小學(xué)海洋文化教育研究指導(dǎo)中心項(xiàng)目[62]

四、結(jié)語(yǔ)

隨著海洋戰(zhàn)略地位的日益突出，國(guó)家對(duì)涉海專(zhuān)業(yè)人才的需求不斷增長(zhǎng)[63]，追求海洋工程科技創(chuàng)新已成為全球共識(shí)。海洋科技創(chuàng)新能力直接影響海洋資源開(kāi)發(fā)利用程度、海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平、海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力以及海洋生態(tài)環(huán)境的改善[64]。海洋工程科技教育作為培養(yǎng)相關(guān)人才的重要途徑，基礎(chǔ)教育階段通過(guò)學(xué)科滲透方式及多種途徑使學(xué)生掌握海洋工程科技基礎(chǔ)知識(shí)、增強(qiáng)海洋意識(shí)、培養(yǎng)其科學(xué)探究精神；高等教育階段應(yīng)明確其海洋工程科技教育培養(yǎng)目標(biāo)與定位，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合促進(jìn)海洋工程科技成果向生產(chǎn)方向的轉(zhuǎn)化；中小學(xué)與高校間也應(yīng)形成海洋工程科技教育一體化合作模式，助力海洋工程科技教育體系的銜接建設(shè)。根據(jù)科技創(chuàng)新的迫切性、市場(chǎng)需求的及時(shí)性及輻射效應(yīng)等進(jìn)行資源有效合理的分配[65]，協(xié)助培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次、綜合型的海洋工程科技人才，以支撐海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的深遠(yuǎn)發(fā)展。