以能力培養(yǎng)為導向的船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容優(yōu)化研究

劉文璽 李廣靈 丁超毅

摘? 要：船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程包含結(jié)構(gòu)聲學設計基本理論和聲學設計常用方法及應用實例，課程在人才培養(yǎng)工作中具有夯實基礎(chǔ)、強化實踐能力的重要作用。文章首先分析了船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程與實船設計建造之間的關(guān)系、課程中實踐內(nèi)容所占的比例、課程對能力培養(yǎng)的要求，梳理了課程教學內(nèi)容在邏輯性和銜接性、與能力培養(yǎng)對應映射關(guān)系、與船舶設計與實際建造過程的關(guān)聯(lián)度等方面存在的問題，并以此為基礎(chǔ)，從四個方面提出了以能力培養(yǎng)為導向的教學內(nèi)容優(yōu)化策略，以期為其他聲學設計課程內(nèi)容優(yōu)化提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：船體結(jié)構(gòu)；聲學設計；能力培養(yǎng)；教學內(nèi)容優(yōu)化

中圖分類號：E251.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）26-0052-04

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程是為培養(yǎng)實際船舶結(jié)構(gòu)聲學設計人才而開設的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有緊貼崗位、緊貼實踐的特點。課程包含結(jié)構(gòu)聲學設計基本理論和聲學設計常用方法及應用實例，在人才培養(yǎng)中具有夯實基礎(chǔ)、強化實踐能力的重要作用。課程雖具有比較完善的教學內(nèi)容體系，但課程內(nèi)容與學生能力培養(yǎng)之間的映射關(guān)系還不夠清晰，需要教師按照新標準新要求對課程教學內(nèi)容進行優(yōu)化以此提升課程教學效果，促進學生對知識的理解。

一、船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程的特點分析

（一）課程緊貼實船設計建造

高素質(zhì)專業(yè)化新型工程設計人才的培養(yǎng)目標［1］，對船舶結(jié)構(gòu)聲學設計課程提出了明確的崗位任職能力培養(yǎng)要求［2］。船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程是繼基礎(chǔ)課程后，從基本知識、基本原理綜合運用的角度提升學生崗位任職能力的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程所涵蓋的船體結(jié)構(gòu)知識、基本原理、設計方法等內(nèi)容，需要通過“船體結(jié)構(gòu)”來呈現(xiàn)與運用，并且要緊貼實際船舶設計建造的特點。

（二）課程的實踐比例高

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容一般按“先理論后實踐”的邏輯框架設計，先開展原理知識講授，再通過數(shù)值仿真、模型試驗等方式進行實踐教學。該課程的實踐教學占比比較高，原理知識與實踐教學課時比可達2：1。課程的實踐教學，將充分利用仿真實驗、模型制作、現(xiàn)場試驗演示等多種形式，對學生的動手實踐能力進行全方位的培養(yǎng)與鍛煉［3］。

（三）課程聚焦能力培養(yǎng)

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程主要通過結(jié)構(gòu)聲學設計的基本原理教學、數(shù)值仿真試驗教學、模型制作、現(xiàn)場試驗演示等方式，聚焦學生崗位任職能力的生成培養(yǎng)。這要求學生通過課程學習，不僅熟悉結(jié)構(gòu)聲學設計的原理內(nèi)容，還要掌握將理論知識用于數(shù)值仿真試驗的方法，同時要具備根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果動手制作相關(guān)聲學性能優(yōu)良的試驗模型的能力［4］。

二、船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程教學內(nèi)容中存在的問題

（一）各課程內(nèi)容模塊之間的邏輯性和銜接性較弱

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程主要包括振動與噪聲的認知、結(jié)構(gòu)振動聲輻射基礎(chǔ)理論分析、結(jié)構(gòu)聲學設計常用方法分析和實船結(jié)構(gòu)聲學設計主要措施等內(nèi)容。由于課程涉及船體結(jié)構(gòu)、聲波理論、機械設計、船用材料等多學科交叉知識，在內(nèi)容安排上存在知識點多且散、課程模塊間相對獨立等問題，各課程模塊間在一定程度上缺少邏輯關(guān)聯(lián)，影響了各課程模塊授課的銜接性。

（二）課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)的映射關(guān)系模糊

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容應當聚焦學生能力培養(yǎng)，遵循能力生成規(guī)律，建立與能力培養(yǎng)目標相符的映射關(guān)系。船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容編排一般采取“先理論后實踐”的結(jié)構(gòu)，但課程內(nèi)容與學生能力培養(yǎng)的映射關(guān)系還不夠清晰，特別是從能力培養(yǎng)的角度，缺少對教學內(nèi)容的全方位審視，缺少教學內(nèi)容對學生能力培養(yǎng)貢獻度的全面檢驗，部分課程內(nèi)容與所映射的能力沒有達到較好的對應，甚至在一定程度上存在教學目標要求和能力培養(yǎng)需求在課程內(nèi)容中缺乏支撐的問題。此外，課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)間的映射關(guān)系應根據(jù)課程實際來確定，而這種映射往往不是一對一關(guān)系，而是一對多、多對多的復雜映射關(guān)系。這就需要根據(jù)課程建設實際，提高學生培養(yǎng)目標與崗位需求的契合程度。

（三）課程內(nèi)容船舶設計與建造過程關(guān)聯(lián)度介紹不夠

將實際船舶設計建造過程和要求適當融入課程內(nèi)容中，這是教學內(nèi)容設置的應有之義。在制訂船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容時，應主動審查與船舶實際建造過程之間的關(guān)系，并與設計環(huán)節(jié)進行關(guān)聯(lián)，確保在設計時就考慮到實際建造過程的影響，優(yōu)化聲學設計，保證建造過程順利完成。由于船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容存在搭建不成熟、實驗條件有限等現(xiàn)實約束，使得該部分較為缺乏內(nèi)容介紹和實做內(nèi)容，相關(guān)內(nèi)容建設有待優(yōu)化完善。

三、以能力培養(yǎng)為導向的課程教學內(nèi)容優(yōu)化策略

（一）構(gòu)建“理實一體”的課程內(nèi)容體系

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容應突出學生能力培養(yǎng)，建立理論與實踐融為一體的課程內(nèi)容體系。一是構(gòu)建“理論+實踐”融為一體的教學內(nèi)容。為滿足對學生能力的培養(yǎng)需求，既介紹船體結(jié)構(gòu)、總體布置等“結(jié)構(gòu)”類的內(nèi)容，也涵蓋結(jié)構(gòu)聲輻射理論基礎(chǔ)、聲學設計常用方法等“設計理論基礎(chǔ)”類的內(nèi)容，因此，對教學內(nèi)容進行多次調(diào)整完善、優(yōu)化迭代，最終形成具備“結(jié)構(gòu)與設計理論結(jié)合、理實一體”特色的教學內(nèi)容體系。二是提高各個課程模塊之間的邏輯性。結(jié)合課程內(nèi)容認知規(guī)律，在進行課程內(nèi)容模塊具體設計時，充分考慮知識學習的前導順序，兼顧各內(nèi)容模塊之間的邏輯性和銜接性。按照“總體-結(jié)構(gòu)-局部-理論-方法-仿真”的邏輯思路，對應設計“總體布置”“結(jié)構(gòu)組成”“專用結(jié)構(gòu)”“聲學理論基礎(chǔ)”“結(jié)構(gòu)聲學設計方法”“結(jié)構(gòu)聲學設計實踐”“結(jié)構(gòu)聲學設計應用”七個相互獨立又彼此聯(lián)系的課程模塊，課程模塊與邏輯思路之間的關(guān)系如圖1所示。三是優(yōu)化課程教學內(nèi)容的層次性。按照“模塊-章節(jié)-知識點”的架構(gòu)，在每個課程模塊下設置多個章節(jié)及知識點，重構(gòu)層次性的教學內(nèi)容體系。比如在“結(jié)構(gòu)聲學設計方法”模塊中，下設“彈簧質(zhì)量鏈系統(tǒng)的局域化”“加肋圓柱殼的局域化”“船用機械基座的聲學設計”“隔振、吸振和振動阻尼”“變厚度板消波”五個典型知識單元，使教學內(nèi)容層次更加清晰、邏輯更加完善。

（二）設計以能力培養(yǎng)為導向的“內(nèi)容—能力”映射關(guān)系

按照融合式培養(yǎng)標準的要求［5］，聚焦學生能力生成培養(yǎng)，對船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程進行教學內(nèi)容優(yōu)化，重點設計教學內(nèi)容對能力培養(yǎng)的映射關(guān)系［6］。一是按照能力培養(yǎng)的原則開展映射關(guān)系設計。根據(jù)人才培養(yǎng)目標，遵循能力生成規(guī)律，結(jié)合課程實際特點，多視角界定課程的專業(yè)能力標準，科學制訂學生通過課程學習應具備的能力要求。比如立足本課程實際特點，歸納設計了聲學設計的“振動與噪聲的認知”“結(jié)構(gòu)振動聲輻射基礎(chǔ)理論分析”“結(jié)構(gòu)聲學設計常用方法分析”“實船結(jié)構(gòu)聲學設計”四種核心能力。

二是明確課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)的多方映射關(guān)系［7］。明確課程內(nèi)容與哪些能力素質(zhì)具有對應關(guān)系，每個課程內(nèi)容或教學計劃可能對應多種能力，保證教學內(nèi)容的不同模塊分別有所對應，通過學習，學生能在上述四種能力上取得不同程度的提高。其中，振動與噪聲的認知能力是引導學生完成對“總體布置”“結(jié)構(gòu)組成”“專用結(jié)構(gòu)”等聲學設計載體的認知和熟悉；結(jié)構(gòu)振動聲輻射基礎(chǔ)理論分析能力是培養(yǎng)學生對“聲學理論基礎(chǔ)”等聲學原理的分析能力；結(jié)構(gòu)聲學設計常用方法是對學生“結(jié)構(gòu)聲學設計方法”等知識學習的能力培養(yǎng)；“實船結(jié)構(gòu)聲學設計”是培養(yǎng)學生對“結(jié)構(gòu)聲學設計實踐”“結(jié)構(gòu)聲學設計應用”進行實踐操作的能力。

三是突出問題導向開展映射關(guān)系設計。在設計以能力培養(yǎng)為導向的“內(nèi)容-能力”映射關(guān)系時，既要充分考慮各教學內(nèi)容模塊之間的邏輯關(guān)系，也要突出問題導向［8］，細致分析課程內(nèi)容對能力培養(yǎng)產(chǎn)生的實際貢獻率，進行能力映射關(guān)系的設計，特別是要解決學生到工作崗位后的“水土不服”問題，聚焦破解培養(yǎng)目標不清晰、課程體系比較散亂、教學內(nèi)容相對陳舊、實踐操作難度強度不足等突出矛盾。船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容模塊與能力培養(yǎng)的映射關(guān)系，如圖2所示。

（三）提高課程內(nèi)容與實際船舶設計建造契合度

院校教育重在理論教學和研究，設計院所長于實船設計建造，理論教學用于指導實船設計建造，而設計建造反哺理論教學和研究，也是制訂課程教學內(nèi)容的重要依據(jù)。實船設計通常分為三個階段：方案設計、技術(shù)設計、施工設計。一是理順課程內(nèi)容與“方案設計”的映射關(guān)系?！胺桨冈O計”類似于概念設計或頂層設計，為后續(xù)設計提供指導思想。為了使課程內(nèi)容與實船設計建造的“方案設計”更契合，教師應采取新增或優(yōu)化實際船體結(jié)構(gòu)聲學設計常用方法和典型案例等多個知識點的做法，提高課程內(nèi)容與實船設計建造的“方案設計”的匹配度，進一步理順課程內(nèi)容中實際船體結(jié)構(gòu)聲學設計常用方法對實船設計建造的“方案設計”的契合度。二是調(diào)整課程內(nèi)容與施工設計的關(guān)聯(lián)性。為了使課程內(nèi)容與實船設計建造的“施工設計”部分更契合，將實船設計中所要求的局部結(jié)構(gòu)振動特性數(shù)值仿真試驗等內(nèi)容融入課程實踐教學部分，新增6個實驗項目。融合本課程前期開展的教學改革舉措，經(jīng)系統(tǒng)論證，精細調(diào)整，并適度前瞻，提高了課程教學內(nèi)容與實船設計建造的緊密對接性。課程內(nèi)容與實船設計建造的對應章節(jié)及優(yōu)化方法如表1所示。

（四）依托“三位一體”的教學資源建設推動教學內(nèi)容優(yōu)化

船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程的教學內(nèi)容優(yōu)化，離不開教學資源的支撐［9］，最終要落腳在教材、裝備和資源建設上。依托加強“教材-實驗-在線資源”的“三位一體”教學條件資源體系建設［10］，促進船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程教學內(nèi)容優(yōu)化。一是通過教材建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。在教材建設中，課程組先后編寫計算機數(shù)字船舶結(jié)構(gòu)聲學設計、船體結(jié)構(gòu)隱身設計基礎(chǔ)等教材或講義，這些教材從不同角度支撐著船體結(jié)構(gòu)聲學設計教學，配套菜單式選擇、能夠支撐實踐教學科目的實驗指導書，推進船體結(jié)構(gòu)聲學設計教學內(nèi)容優(yōu)化，并在多輪教學實施中不斷迭代更新。二是通過裝備建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。通過建設湖上聲學試驗場、建造大比例聲學試驗模型、成立聲學計算中心，加強實驗教學條件建設，推動該課程實踐教學內(nèi)容優(yōu)化。三是通過線上資源建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。通過課程慕課錄制制作，完成慕課系統(tǒng)建設，并在其他相關(guān)課程的慕課中建設與聲學設計相關(guān)的部分在線資源，建設可供碎片化學習的微課資源，形成“慕課+微課”互補的線上教學資源體系，構(gòu)建互相支撐、各有側(cè)重的教學資源。通過教學資源體系建設，為教學內(nèi)容優(yōu)化完善建立實現(xiàn)途徑，提供實施平臺，促進船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程內(nèi)容的整體優(yōu)化。

四、結(jié)語

本研究以船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程為對象，以教學內(nèi)容的特點和存在的問題為基礎(chǔ)，提出了構(gòu)建“理實一體”的課程內(nèi)容體系、設計“內(nèi)容—能力”映射關(guān)系、提高課程內(nèi)容與實際船舶設計建造的契合度、持續(xù)推動課程教學內(nèi)容優(yōu)化等以能力培養(yǎng)為導向的船體結(jié)構(gòu)聲學設計課程教學內(nèi)容優(yōu)化的策略。目前，以上所述的策略已應用到該課程內(nèi)容的優(yōu)化設計中，并取得了較好的效果。

參考文獻：

［1］ 宋晶，張碩. 軍隊院校應用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新初探［J］. 科技視界，2019（34）：127-128.

［2］ 劉代坤. 軍隊院校立起“為戰(zhàn)育人”導向應著力培養(yǎng)三類人才［J］. 各界，2019（16）：108-109.

［3］ 李成棟，張念，付琮琪，等. 基于專業(yè)論證提升大學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的新途徑——科研實踐［J］. 教育現(xiàn)代化，2021，8（18）：54-57+62.

［4］ 王顯祥，任靜麗，鄧居智. 以行業(yè)需求及創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導向的研究生實踐教學構(gòu)建與探索——以東華理工大學地質(zhì)資源與地質(zhì)工程為例［J］. 高教學刊，2021（06）：40-43.

［5］ 彭飛，牟金磊，王展智，等. 軍校融合式培養(yǎng)改革背景下的本科畢業(yè)設計模式研究［J］. 高等教育研究學報，2020，43（02）：18-22.

［6］ 朱龍，付道明. 教育高質(zhì)量發(fā)展背景下融合式教學的價值意蘊與發(fā)展路向［J］. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2022，32（10）：26-33.

［7］ 王軍，陳金陵，梁橋，等. 論轉(zhuǎn)型期地方院校土木工程專業(yè)融合式實踐教學［J］. 當代教育理論與實踐，2017，9（05）：73-76.

［8］ 閆學軍，盧忠民，周立斌. 基于問題的互動研討式教學模式實踐探索［J］. 教育理論與實踐，2013（21）：55-56.

［9］ 王蔚蔚，熊鑫，郭名靜. 基于云平臺的高校網(wǎng)絡教學資源建設方案初探［J］. 價值工程，2016，35（30）：209-211.

［10］ 張志宏，王沖，鄧輝. 流體力學教學資源庫的建設與應用［J］. 黑龍江教育（高教研究與評估），2015（09）：26-28.

（責任編輯：向志莉）