船舶與海洋工程學科的科教融合培養模式探索

明付仁 熊騁望 劉云龍 任少飛

[摘 要] 船舶與海洋工程“雙一流”學科是我國興海強國戰略的重要基石，船舶與海洋工程專業主干課程則是該學科的強力支柱，通過創新驅動發展，不斷探索科教融合培養模式，能夠有力支撐該學科的世界一流地位。教學團隊以學科特色為背景，以理論教學為起點，以科研項目為平臺，以雙向融合為目標，以思政教育為切入點，創建了“理論教學—應用實踐—吸收反哺”的科教融合培養模式。通過該培養模式在船舶與海洋工程專業主干課程“船舶與海洋工程結構力學”教學中的應用實踐，獲得了較好的培養效果，為推進“雙一流”學科船舶與海洋工程專業主干課程的科教融合提供了重要參考。

[關鍵詞] 科教融合;“雙一流”學科;船舶與海洋工程;思政建設

[基金項目] 2021年度哈爾濱工程大學高等教育研究課題“新船海工程背景下有限元方法的實踐教學模式探索”

[作者簡介] 明付仁（1986—），男，吉林長春人，工學博士，哈爾濱工程大學副教授，博士生導師，主要從事艦船結構毀傷與生命力研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）47-0087-04? ? [收稿日期] 2021-08-24

習近平總書記在黨的十九大報告中指出，要堅持陸海統籌，加快建設海洋強國。船舶與海洋工程學科作為國家一級重點學科，是建設海洋強國的重要基石，其核心是培養從事船舶、水下運載器及各類海洋工程結構設計、研究、生產制造等高水平研究型人才。該培養目標要求學生不僅具有扎實的專業基礎知識，還需要具備較強的實踐、創新、學科交叉融合、解決實際問題等“通用能力”。然而，目前的人才培養模式存在嚴重的“短板效應”，傳統的“象牙塔”“閉門造車”式的課堂教學模式往往只強調單一的知識輸出，教師的“填鴨式”教育、學生的刻板模仿學習、教育理念的落后老套、教育方式的呆板局限等，難以實現對學生專業認知、綜合能力的系統提升，難以達到理想的人才培養效果。尤其在高端海洋裝備制造業、先進海洋技術等領域對人才綜合能力要求不斷提升的當下，傳統的單一課堂教學培養模式的弊端日益凸顯，創新能力匱乏、機械呆板式復制人才、理論脫離實際、綜合素質低下等問題仍然存在。

科教融合強調以一流的科學研究支撐一流的本科教學，形成科研與教學有效融合、相互支撐的局面[1，2]，突破傳統課堂教學單純為學生提供記憶和模仿認知經歷的模式，通過培養學生的分析能力、創新能力、批判思維能力和評價能力，為學生提供多樣化的認知經歷，能夠不斷提高學生解決實際問題的“通用能力”，打造高水平研究型人才的培養創新模式[3-5]。“善歌者，使人繼其聲。善教者，使人繼其志?！蓖ㄟ^將科研成果轉化為教學資源，形成科研與教學有效融合且相互支撐的局面，能夠為“雙一流”高水平研究型大學的人才培養探索出新的道路[6-8]。

“船舶與海洋工程結構力學”作為船舶與海洋工程主干課程之一，是一門理論性非常強且強調工程應用的基礎課程，主要教學目的是讓學生掌握船舶與海洋結構的力學分析方法，根據結構的特征和受力狀態，分析結構的響應變形和應力狀態;反過來，通過結構的許用應力，確定結構的設計狀態和形式，解決先進船舶與海洋工程結構物設計與制造的力學難題。本教學團隊以科教融合為驅動，在教學內容上，教師以船舶與海洋工程典型結構模型為切入點，結合實際船舶結構的邊界條件和初始受載條件，抽象出理論數學模型進行求解;反過來，通過運用理論計算得到的結果對船舶與海洋工程實際生產設計等進行指導;在教學方式上，注重采取翻轉課堂、線上線下混合式教學等多種教學模式，通過講解我國在船舶與海洋工程領域取得的重大進展和時代科學家事跡，實現與思政案例的有機結合，邀請行業內的知名專家走進課堂，激發學生的學習興趣和源動力，避免枯燥乏味;在教學成果上，教學團隊不僅幫助學生打牢基礎理論知識，更是要突破理論的禁錮和限制，面向實際問題、解決實際問題，實現理論與實踐并舉，形成學生獨立自主解決實際問題的“通用能力”。踐行科教融合理念，在課程教學與實踐過程中，重點從以下幾個方面進行了探索研究。

一、注重思政建設，掌握前沿動態，蘊“力”于教學，激發學習和科研的興趣和源動力

“船舶與海洋工程結構力學”更側重于力學分析和數學模型建立，這方面的知識比例較大，對于學生的前期理論知識基礎要求較高，而且在課程教學中相對來說也比較枯燥乏味，因此，課堂教學不僅要從基本概念、基本原理、基本方法方面進行教學，也要將思政建設融于教學，通過講述錢學森、郭永懷等老一輩科學家在力學科研中的故事和愛國情懷，以及中國的大國工程創舉，拓寬學生課堂學習的視野，豐富學習和鉆研的思路，加深對學科、課程的理解，不僅可以傳承老一輩科學家的精神，增強愛國主義教育，還能振奮學生的學習熱情，激發學習和科研的興趣。同時，也要從科研歷史、前沿動態和發展趨勢等方面進行教育，通過搜集和展示最新最前沿的科研成果視頻資料，比如“悟空號”“蛟龍號”“海洋平臺981”等先進的海洋工程領域研究成果，鼓勵學生大膽思考，提出問題、分析問題和解決問題。開展“專家進課堂”活動，邀請行業內國內外知名專家學者，通過線上線下混合方式，給學生講述自己的研究歷程、研究進展、最新研究成果及科研心得體會，對本科生進行一次生動的思政教育。通過專家對國內外最新的科研進展和亮點的講解，可以錨定學生發展的重點方向，啟發學習中的興趣和愛好。通過不斷地“把脈”科研的前沿動態，使學生逐漸享受學習的過程，并從解決實際問題的探索中找到樂趣，點亮向科學前進的火炬。

二、錘煉邏輯思維和創新能力，開啟啟發式、批判式、歸納式課堂模式

“船舶與海洋工程結構力學”課程對基礎知識運用能力要求較高，教學的重點在于邏輯思維的建立以及解決問題的方法和能力，而不是課本中條條框框的公式。在課堂教學中，為了強調邏輯思維的梳理能力，在講課過程中強化和突出重要知識點，鼓勵學生記錄課堂筆記，針對其中的關鍵難點，組織學生與教師互動問答，養成提問題、提好問題的能力;在每章結束時，組織學生進行制作思維導圖比賽，并進行自評和互評，挑選出完善、縝密的思維導圖方案，幫助學生還原課程的大局觀，突破課本的禁錮和限定，達到教育的本質目的。此外，以經典的橋梁和鋼架結構事故作為案例，以小班分組研討事故產生的原因并提出問題，引入最新版本的計算結構力學軟件，鼓勵學生針對這些實際問題進行計算分析，找出問題的根源，并根據計算結果得出結論;然后進行角色反轉、翻轉課堂，以小組的形式讓學生講解各組的研究成果，展示自我，同時，教師進行啟發式分析問題、解決問題。在此過程中鼓勵學生進行批判式創新，逐步養成多維思維解決問題的能力，實現“教師教學”向“師生研討”與“學生探究”的平滑過渡，培養解決實際問題的實踐能力。在期末考核過程中，增設主觀發揮題目，包括討論領域前沿相關熱點、課程學習的建議與規劃，以及科研小案例的分析與討論等，重點考查學生課堂的理論學習、課后的科研實踐等總結、歸納和分析能力，總體分值控制在10%以內，這樣，學生可以針對課堂理論教學部分進行應用性討論，開啟批判式、歸納式探討。此過程中能夠綜合運用所學到的知識，同時也能養成縝密的邏輯思維能力和創新能力，為高水平復合型研究人才的培養和成長提供重要的支撐。

三、推進“理論教學—應用實踐—吸收反哺”模式，培養學生的分析、創新、批判和評價等通用能力

在課堂理論教學的同時，為學生提供科創平臺。根據教師從事的科研項目，整理出相對閉環且與教學目標接近的科研問題，分配給小組學生，為他們提供科研思路和科研條件。學生通過查閱文獻，實地調研，開展針對實際問題的針對性研究，逐步地解決問題。學生通過科研實踐，及時發現并彌補自身理論學習的不足，深化對理論知識的理解;反過來，學生對知識點的掌握和強化又會支撐科研成果的產出，使得解決問題的“通用能力”得到不斷提升。在近年的課程實踐中，教學團隊經過不斷地強化自我認知，探索形成了“理論教學—應用實踐—吸收反哺”的科教融合模式。理論教學：通過基于教師和學生互動的本位建構，激發學習興趣，錘煉邏輯思維，讓學生形成模仿、記憶、消化吸收及升級探索的認知經歷;應用實踐：鼓勵學生參與前沿的、貼近課程教學的科研項目，引導學生進入真實的問題情境，以教學科研雙目標為牽引，借助于計算結構力學軟件，逐步解決實際的科研項目，鍛煉自我解決問題能力;吸收反哺：以科研項目實踐認知反哺理論學習和理解的不足，融會貫通，養成自主學習、解決實際問題的能力。這樣，通過融合教學和科研兩種活動，打破了傳統教學中以教師本位建構的知識體系，為學生提供了多樣化的認知經歷，促進學生和教師的互動建構，提高了創新和多學科交叉融合解決實際問題的能力，取得了良好的教學培養成效。

四、加強系統化理論學習和科研訓練，接軌研究型教育，貫通本科和研究生培養方案

開展研究型教育是實現高層次人才培養和創新創造的重要途徑。通過布局科教融合育人機制，鼓勵本科生帶著問題去學習基礎理論知識，在摸索中認識問題、理解問題和解決問題，在本科生階段為學生埋下科學的種子，經過四年的溫補養分和積蓄力量，在研究生階段才能茁壯成長。在課程實踐中，教學團隊立足于大團隊、大平臺、大項目支撐高質量人才培養的目標，將本科生科研實踐與科研團隊對接，讓本科生盡早接觸前沿科技的動態發展。此外，堅持落實貫穿本科生和碩博研究生的一體化培養方案：在大一、大二的低年級階段，鼓勵學生參與國家創新創業活動，走進創新創業實驗室參與和體驗科研過程，享受科研興趣萌生的樂趣;在大三、大四的高年級階段，提前安排本科畢業設計的立題和開題，鼓勵本科生在學有余力的同時，運用和拓展自己所學的知識，參與力所能及的科研項目，體驗以自我構建的科研過程，享受科研成果產出的樂趣;落實本科生導師制度，為碩士生導師和博士生導師與本科生的接洽搭橋，進行資源最大化利用，讓本科生在耳濡目染中成長和學習;擇優選擇博士研究生作為副班主任，帶動本科生進行科研實踐訓練，形成本科—碩士研究生—博士研究生的梯隊合作培養模式;針對準研究生，在大四年級優先選修研究生課程，接觸碩博研究生的科研課題，提前為研究生的學習和科研積蓄能量。通過這些措施，切實加強本科生階段的理論學習和科研實踐的系統化訓練，貫通本科—碩士研究生—博士研究生一體化培養方案，構建研究型大學的人才培養模式。

五、結語

船舶與海洋工程專業是理論與實踐并舉的交叉融合型學科。踐行科教融合理念，文章剖析了船舶與海洋工程“雙一流”學科人才培養的困局，從思政建設、課堂模式、“通用能力”培養、接軌研究型大學人才培養模式等方面對科教融合新模式進行了探索研究，通過近些年的實踐，取得了良好的效果。將一流的科研成果、科研經驗與高質量的課程教學融合，以理論教學為起點，以科研實踐為過程，以雙向融合為目標，能夠強有力地化解科研與教學的矛盾，呈現教學科研相長的局面，既可以增強教師與學生的成就感，也能夠有力促進“雙一流”學科建設，完成世界一流高水平研究型大學的核心使命。

參考文獻

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