海洋工程與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐改革新探索
——以中山大學(xué)為例

龔喜，苗建明，陳啟超，利杰，謝鵬

（中山大學(xué) 海洋工程與技術(shù)學(xué)院，廣東珠海 519082）

海洋學(xué)科建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，加強(qiáng)人才培養(yǎng)、學(xué)科隊(duì)伍建設(shè)和科學(xué)研究等是學(xué)科建設(shè)最基本的內(nèi)涵[1]，其中，海洋工程與技術(shù)專業(yè)是一門培養(yǎng)具備海洋科學(xué)基本知識(shí)及海洋高新技術(shù)開發(fā)研究能力人才的專業(yè)。海洋的多樣性、復(fù)雜性以及開放性在一定程度上決定了海洋工程與技術(shù)專業(yè)多學(xué)科交叉、融合、滲透的特點(diǎn)[2]。海洋工程與技術(shù)專業(yè)的課程涉及力學(xué)、機(jī)械、港口海岸、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)，因此，這也對(duì)該專業(yè)的學(xué)生提出了更高的要求?？茖W(xué)理論方法創(chuàng)新和實(shí)習(xí)實(shí)踐相輔相成、融會(huì)貫通，是提高學(xué)生解決實(shí)際問題的重要手段和途徑。本文以中山大學(xué)海洋工程學(xué)院認(rèn)知實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)踐及大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)模式的教育改革過程為例，對(duì)海洋類專業(yè)的實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行新的探索和思考，以實(shí)現(xiàn)學(xué)?！暗虏偶娴?、領(lǐng)導(dǎo)氣質(zhì)、家國情懷”人才培養(yǎng)目標(biāo)[3]和新工科建設(shè)目標(biāo)，推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、《中國制造2025》等一系列國家戰(zhàn)略實(shí)施。

1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革目標(biāo)

中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)改革，是以提高學(xué)生的工程實(shí)訓(xùn)和理論創(chuàng)新能力為主線[4]，以加強(qiáng)工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)為基礎(chǔ)，以構(gòu)建粵港澳大灣區(qū)涉海企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)為重點(diǎn)，以優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容為導(dǎo)向，形成的一套具有“海洋工程技術(shù)”特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念?；诤Ｑ蠊こ膛c技術(shù)專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，在智慧船海結(jié)構(gòu)物、海洋機(jī)器人、水聲工程與信息、河口海岸與島礁工程等方面研究、設(shè)計(jì)、制造、管理、經(jīng)營等過程中，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)和自然科學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)、人文社科等知識(shí)和技能，了解該領(lǐng)域的理論、方法及工程技術(shù)，包括該領(lǐng)域的新材料、新工藝、新技術(shù)，注重力學(xué)、電路、控制、機(jī)械、通信、水文等多學(xué)科交叉，培養(yǎng)基于現(xiàn)代海洋工程與技術(shù)國際化標(biāo)準(zhǔn)體系的海洋工程新型人才。

2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革方案與實(shí)施

（1）海洋工程人才培養(yǎng)具有典型新工科特色，是一門系統(tǒng)工程，涉及多學(xué)科交叉融合發(fā)展，而革新創(chuàng)新培養(yǎng)計(jì)劃的課程體系是提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。課程體系不僅要考慮理論基礎(chǔ)，還需加強(qiáng)實(shí)踐，注重學(xué)校和企業(yè)之間的聯(lián)合培養(yǎng)，發(fā)揮企業(yè)在人才培養(yǎng)中的重要作用，針對(duì)企業(yè)需求開設(shè)課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生深入企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐和鍛煉的個(gè)性化要求[5]。在制定學(xué)校培養(yǎng)計(jì)劃原則和意見的總體框架下，對(duì)通識(shí)課程、專業(yè)課程、集中實(shí)踐課程的比例進(jìn)行調(diào)整，對(duì)必修課和選修課的歸屬進(jìn)行重組。課程設(shè)計(jì)注重多學(xué)科交叉融合，從探索新工科船海發(fā)展的新范式到課程體現(xiàn)前沿學(xué)科發(fā)展導(dǎo)向，從注重形式結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W(xué)習(xí)過程，注重理論教學(xué)的同時(shí)更看重實(shí)踐能力培養(yǎng)，以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的整體需求。

（2）提高教師實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)能力，使其在實(shí)習(xí)實(shí)踐教育改革中發(fā)揮重要作用。教師的言行舉止、敬業(yè)精神、職業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)技能等都會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[6]。學(xué)院現(xiàn)有專職教師學(xué)科背景廣泛，主要包括船舶與海洋工程、流體力學(xué)、機(jī)械電子工程、電氣工程、水聲工程、河口海岸學(xué)、物理海洋學(xué)、水資源管理、自然地理學(xué)等學(xué)科。目前，學(xué)院還在積極招收各個(gè)專業(yè)方向的教師，逐步壯大師資隊(duì)伍。學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目均有導(dǎo)師專業(yè)指導(dǎo)，這在很大程度上提高了學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)過程的質(zhì)量。以學(xué)生為中心，通過教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)體系和培養(yǎng)建設(shè)方案，加強(qiáng)各兄弟院系的交流和學(xué)習(xí)，開展教研室的改革創(chuàng)新交流，組織教學(xué)實(shí)習(xí)主題比賽，有效提升師資隊(duì)伍的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)能力。

（3）結(jié)合最新科學(xué)研究，同步更新教學(xué)理論及課程內(nèi)容。打造優(yōu)良的工程實(shí)踐培養(yǎng)方案，離不開理論課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施[7]。為達(dá)到加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視實(shí)踐、與時(shí)俱進(jìn)的培養(yǎng)要求，課程建設(shè)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域目前最新的科學(xué)技術(shù)和研究方法，確保課程教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)最新技術(shù)同步[8]，并且不斷增加具有重點(diǎn)知識(shí)技能點(diǎn)的工程培訓(xùn)案例，并在修訂大綱中明確規(guī)定要結(jié)合工程實(shí)際，給出案例分析的具體內(nèi)容。通過不斷優(yōu)化海洋工程與技術(shù)專業(yè)“本—碩—博”課程培養(yǎng)方案和教學(xué)體系內(nèi)容，確保實(shí)踐教學(xué)整體過程緊密貼合社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，保證課程內(nèi)容聚焦學(xué)科前沿，解決實(shí)際工程問題，做到有的放矢。

（4）立足于粵港澳大灣區(qū)涉海學(xué)科人才發(fā)展，建立校企聯(lián)合跨學(xué)科的人才培養(yǎng)新模式。為了讓學(xué)生了解船舶與海洋工程裝備最新的技術(shù)和制造工藝，課程要求開設(shè)企業(yè)導(dǎo)師和認(rèn)證實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。結(jié)合粵港澳大灣區(qū)高端海洋裝備及海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，圍繞深遠(yuǎn)海和極地的發(fā)展趨勢(shì)，在實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)中開展第二課堂和課程思政建設(shè)。通過構(gòu)建校企聯(lián)合辦學(xué)新機(jī)制，可保障校內(nèi)實(shí)踐與校外實(shí)踐相輔相成、相互依存[9]。校企聯(lián)合跨學(xué)科交叉培養(yǎng)的新模式，可以更形象地讓學(xué)生了解海洋學(xué)科典型裝備特點(diǎn)，比如海洋石油、天然氣資源開采過程，大型船舶分段建造工藝過程，海洋聲學(xué)信息傳輸機(jī)理，水下機(jī)器控制技術(shù)等，這一系列課程教學(xué)內(nèi)容可以通過讓學(xué)生深入校企合作企業(yè)參觀學(xué)習(xí)的方式組織教學(xué)，其教學(xué)效果更加生動(dòng)和形象。

（5）更新教學(xué)內(nèi)容和方法，提升教學(xué)質(zhì)量。學(xué)院利用“海路通”高性能計(jì)算集群，圍繞船舶與海洋工程設(shè)計(jì)原理、高性能船、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、水聲學(xué)原理和流固耦合動(dòng)力學(xué)等多門專業(yè)核心課程的教學(xué)與實(shí)踐，開發(fā)“數(shù)值水池”“虛擬船廠”“智慧海洋”等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的教學(xué)軟件，形成一整套海洋工程裝備虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)形成了集課堂教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、企業(yè)專家授課于一體的教學(xué)新方法，打造虛擬教學(xué)平臺(tái)，理論與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合[10]。開展虛擬仿真教學(xué)課程，注重學(xué)生設(shè)計(jì)能力的提升，通過專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了海洋學(xué)科機(jī)理研究的理論基礎(chǔ)，再通過仿真軟件設(shè)計(jì)、校驗(yàn)、復(fù)核及驗(yàn)證，能提升學(xué)生的科研水平和能力，基于船海結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、航行器流體力學(xué)仿真等一系列專業(yè)仿真軟件的仿真模擬計(jì)算和分析，學(xué)生真正做到了對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。

3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革保障能力建設(shè)

學(xué)院構(gòu)建了“全尺度虛擬仿真+綜合性能試驗(yàn)+海上中試試驗(yàn)+實(shí)海況海試實(shí)驗(yàn)”四位一體研究體系（如圖1所示），基于“海路通”高性能集群平臺(tái)、綜合性能試驗(yàn)設(shè)施“海路舟”、近海中試試驗(yàn)場“海路基”、海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室“海路帆”的“四位一體”海洋裝備協(xié)同研究平臺(tái)與體系，在提高海洋工程仿真、實(shí)驗(yàn)、中試、海試等科研服務(wù)保障能力之外，也同步為海洋工程與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革提供了平臺(tái)支撐。

圖1 “四位一體”海洋裝備協(xié)同研究平臺(tái)與體系

（1）“海路通”高性能集群基于海洋裝備實(shí)海況實(shí)尺度綜合性能的數(shù)值模擬研究和數(shù)值水池建設(shè)，并配合天河二號(hào)超算，充分利用中山大學(xué)的計(jì)算資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)展新理論、新方法和新技術(shù)，全面提升學(xué)生海洋工程裝備流體外形優(yōu)化、虛擬裝配、結(jié)構(gòu)仿真測(cè)試技能，以及新概念船舶及海洋裝備設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)實(shí)習(xí)實(shí)踐提供了理論依據(jù)和仿真驗(yàn)證[11]。仿真設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，可以有效降低設(shè)計(jì)和制造的成本和風(fēng)險(xiǎn)，利用平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，可以提升實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

（2）南校園拖曳水池在船舶與海洋科學(xué)啟蒙及海工專業(yè)培養(yǎng)上面有著突出的重要作用。無論是科學(xué)認(rèn)知實(shí)踐、海洋科學(xué)與工程概論等海洋工程“啟蒙”課程，還是船舶與海洋工程設(shè)計(jì)原理實(shí)驗(yàn)和海洋工程水動(dòng)力學(xué)等課程，從大一本科認(rèn)知實(shí)習(xí)到專業(yè)課程實(shí)踐，水池承擔(dān)了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和驗(yàn)證工作，提供了船模設(shè)計(jì)、加工及舾裝過程、螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)等開展實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)平臺(tái)，讓學(xué)生充分掌握靜力學(xué)、操縱性、耐波性、推進(jìn)、阻力、安全性實(shí)驗(yàn)等船海專業(yè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，全面提升了人才實(shí)訓(xùn)實(shí)踐培養(yǎng)質(zhì)量。

（3）根據(jù)粵港澳大灣區(qū)海洋儀器測(cè)試平臺(tái)的需求，集合南海海洋科學(xué)與工程廣東省研究所（珠海）海洋學(xué)科群的力量，注重從校內(nèi)到校外的實(shí)踐延伸，建設(shè)“珠海萬山海洋試驗(yàn)場”。通過努力，積極建設(shè)實(shí)踐現(xiàn)場觀測(cè)站，提高學(xué)生對(duì)海洋工程環(huán)境，特別是離岸環(huán)境的綜合了解，了解海岸帶力學(xué)、沉積、地形等環(huán)境因素對(duì)海岸帶工程的影響和重要性，掌握地形標(biāo)高、波浪、水位、流速、含沙量等環(huán)境要素的測(cè)定方法，培養(yǎng)野外工作實(shí)踐能力[12]。

（4）充分利用國內(nèi)設(shè)計(jì)排水量最大、綜合科考性能最強(qiáng)的“中山大學(xué)號(hào)”綜合科考實(shí)習(xí)船[13]，立足科研與教學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)踐的雙結(jié)合。為增加學(xué)生深遠(yuǎn)海實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)，在2020年“中山大學(xué)號(hào)”科考船返航后，學(xué)院積極為學(xué)生爭取上船實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，努力讓每一位學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與實(shí)習(xí)。有了海洋科考實(shí)習(xí)船，使面向深遠(yuǎn)海和極地的探索實(shí)踐更為便利。

4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革效果

中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)綜合改革初見成效：學(xué)院實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正在進(jìn)一步擴(kuò)大，“海路通”超算平臺(tái)使用量逐年增長，多個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面向?qū)W生投入使用，學(xué)院師資力量近幾年迅速增長，預(yù)計(jì)在未來幾年會(huì)有更大提升。目前，學(xué)生對(duì)于實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教育綜合改革情況反饋良好，學(xué)生在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)過程中受益良多，并積極向?qū)W院反映希望增加實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程。學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、全國海洋航行器設(shè)計(jì)制作等一系列比賽的人數(shù)與作品數(shù)量逐年增長，同時(shí)在省賽和國賽的賽場頻頻獲得優(yōu)異的成績。這足以體現(xiàn)學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革是一項(xiàng)正確的措施，值得繼續(xù)推進(jìn)。

（1）實(shí)習(xí)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化。將“驗(yàn)證型”和“設(shè)計(jì)—實(shí)踐型”兩方面有機(jī)結(jié)合，重點(diǎn)利用船海學(xué)科理工結(jié)合、數(shù)字仿真與物理模型結(jié)合和大科學(xué)裝置（海路計(jì)劃）的特色優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和全天候的實(shí)踐教學(xué)，使得培養(yǎng)的學(xué)生具備在海洋工程領(lǐng)域自主學(xué)習(xí)、分析問題與解決問題的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。

（2）實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量不斷提升。充分利用海洋工程與技術(shù)學(xué)院現(xiàn)有的教學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)資源，同時(shí)積極建設(shè)新的課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改善和利用已有的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件，牢牢把握能否增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題能力這條主線。其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能掌握、船海專業(yè)GB及GJB試驗(yàn)規(guī)程質(zhì)量體系培養(yǎng)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)操能力提升。

（3）實(shí)習(xí)實(shí)踐人才培養(yǎng)模式變革。堅(jiān)持“講—教—習(xí)”鏈?zhǔn)饺瞬排囵B(yǎng)模式，打造“專業(yè)理論基礎(chǔ)+基本專業(yè)技能+創(chuàng)新能力的訓(xùn)練、課堂教學(xué)+全天候無縫隙實(shí)踐教學(xué)”的新工科培養(yǎng)模式，充分促使學(xué)生主動(dòng)思考，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)靈活運(yùn)用的能力，使學(xué)生能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，成為學(xué)習(xí)的主體[14]。

5 結(jié)語

海洋工程與技術(shù)專業(yè)具有實(shí)用性、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，創(chuàng)新實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教育改革是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院將不斷完善學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施、增加學(xué)生實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)、提高教師的實(shí)習(xí)指導(dǎo)能力、修訂相關(guān)課程目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等。學(xué)院還將從升學(xué)和市場需求等方面對(duì)海洋工程與技術(shù)專業(yè)教學(xué)采取一定措施，逐步完善實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)相關(guān)管理體制，加快設(shè)施建設(shè)，提高學(xué)生項(xiàng)目參與度，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力。在未來的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，多學(xué)習(xí)，多思考，細(xì)化各種指標(biāo)，精準(zhǔn)實(shí)施教學(xué)，強(qiáng)化管理，不斷完善海洋工程與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系。