以能力培養為導向的“應用—理解—再應用理解”教學模式探索

劉文璽 李廣靈

摘? 要：研究生教育是培養高尖技術人才的主陣地，培養理論功底扎實、自學能力過硬和實踐能力突出的高尖技術人才意義重大，也是當前院校研究生教育主要任務。文章針對船體結構隱身設計理論的特點和教學過程中存在的不足，以振動聲輻射數值模擬技術為基礎，提出“應用—理解—再應用理解”的艦船結構隱身設計理論教學模式，從“初步應用體驗認知與問題發現”“理論本質探究與理解”和“再次應用驗證與提高”三個階段，詳細闡述了該教學模式的具體組織實施方法。教學實踐表明，使用該模式教學，學員對課程教學的滿意度和實踐應用能力均得到了較大程度的提高。

關鍵詞：教學模式；自學能力；實踐應用能力；應用理解；隱身設計理論

中圖分類號：G624? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）08-0083-04

基金項目：海軍工程大學教學發展基金課題“應用-理解-應用的以能力培養為導向的教學方法探索”（項目課題：HG2021019）。

作者簡介：劉文璽（1977—），男，博士，博士后，海軍工程大學艦船與海洋學院副教授，研究方向為艦船結構隱身設計等；李廣靈（1993—），男，學士，海軍工程大學艦船與海洋學院助教，研究方向為機械設計制造及其自動化。

一、研究意義

研究生教育水平是衡量一所大學、一個國家教育發展水平的重要指標。教育部下發的《關于加快新時代研究生教育發展的意見》指出：“落實立德樹人根本任務，推動研究生教育內涵發展。”軍校研究生具有軍人和學生的雙重身份，作為一名軍人要達到“有靈魂、有本事、有血性、有品德”的新時代“四有”軍人要求，同時作為一名高校研究生，其專業素養及科研學術能力也必不可缺，這就需要軍校在開展常規研究生教育基礎上，更加重視實踐應用能力的培養［1］。

在高等院校教育中，從課程體系設計、課程內容設置、課程教學方法、課程實踐教學、師資力量建設等幾個方面，對高等教育中如何提高學員實踐應用能力研究已進行了許多探索［2］，并取得了良好效果。然而，隨著新一輪科技變革和產業變革，以人工智能、量子信息等為代表的新一代信息技術加速突破應用，對于人才培養又提出新的更高的要求，特別是軍校工科研究生專業課教學中，應該在注重培養學術能力的同時，更加注重專業知識的實踐應用和軍事理論的實踐應用能力培養［1］。這就要求工科研究生專業課教學既要落實相關專業理論知識教學要求，又要加強實踐應用能力的訓練。

對標新時代軍事教育方針，目前軍校工科研究生專業課程教學存在重課堂教學、輕實踐應用的現象，主要體現在：

1.課程教學對學員的實踐應用能力培養關注不夠，缺少實踐應用能力培養的統籌設計。課程對能力養成設計不夠全面，關注學術能力較多，對實踐應用能力關注較少。

2. 研究生課程實踐應用教學內容相對較少，實踐應用改革措施少，培養針對性不強。

為解決上述問題，本研究開展了研究生專業課程教學改革探索與實踐，以實現軍校研究生的培養目標，強化實踐應用能力培養［3］。

二、教學模式構建

船體結構隱身設計，理論基礎復雜，設計手段靈活多樣，開展船體結構隱身設計理論教學時必須使學員熟悉研究對象的特征和一般規律，才能比較真切地領悟到船體結構隱身設計理論和方法的本質。毛澤東在《實踐論》中指出：“通過實踐而發現真理，又通過實踐而證實真理和發展真理。”這無疑給開展船體結構隱身設計理論教學指明了方向。因此，本文按照“應用—理解—再應用理解”的知行統一觀，結合船體結構隱身設計領域的系統構建情況，采取“初步應用體驗認知與問題發現”“理論本質探究與理解”和“再次應用驗證與提高”的步驟，建立一個“實例引導、問題與理論研討、實踐驗證”的教學實施閉環，形成一種“從實踐中來，回到實踐中去”的知識學習和能力轉化模式［4］，如圖1所示。

（一）教學任務部署

根據課程知識單元的授課安排，授課前，教員布置教學任務，明確單元教學目標、主要內容和組織實施方法。

（二）學員模仿操作，觀察現象，提煉問題

選擇部分章節內容，交給學員自學，教員指明學習的重點，提供相應的資料，明確學員需要完成的結構隱身設計任務。學員先學習知識的實際應用方法、相關的應用案例，結合數值模擬軟件，完成相對較簡單的結構隱身設計任務，需對所學知識的用途有較清晰的認識，總結并提出與結構隱身設計原理、方法等相關的問題。

（三）理論探究

結合學員體驗情況，聚焦單元教學目標和內容，以學員模仿操作中提出的主要問題為牽引，組織學員進行分組討論和理論辨析，教員與學員對問題進行討論，明確解決問題的關鍵，然后，以學員自學為主，進行相關理論知識的補充學習，教員在學員討論的基礎上進行理論知識的歸納總結，幫助學員在實踐中理解和掌握專業理論的本質內容［5］。

（四）實踐課題制定

結合教學目標和第二步的實踐內容、第三步的理論探究，制定下一步實踐應用的題目，明確學員實踐應用的目標、內容和要求。

（五）應用驗證轉化

依托專業實驗條件，組織學員開展實踐應用驗證，學員再次進行結構隱身設計的實踐，將學習的理論知識應用于解決具體問題，透徹理解所學知識在解決實際問題中的運用，發現理論認識的偏差和知識應用的不足，幫助學員將知識全面轉化成應用能力。教員結合學員實驗情況，進行單元教學效果的綜合評價。

三、組織實施方法

基于“應用—理解—應用”教學模式，利用院校豐富的船體結構隱身設計資源，開展船體結構隱身設計理論教學，主要方法如圖2所示。

（一）熟悉資源，初步體驗認知

使學員主動了解大學豐富數值模擬資源，對各種軟硬件的功能、組成、優勢等方面做全面的細致了解，確定此次實踐應用訓練中能夠采用的數值模擬工具。

（二）設定案例，探尋本質，提煉問題

教員將教學內容分成兩大部分，一部分以教員講授為主，另一部分交給學員自學，學員自學內容共2個模塊，其中，模塊1是艦船結構幾何模型聲學設計的基本原理及其應用，模塊2是結構振動數值模擬的基本原理及其應用。對每一個模塊，教員設定兩個結構隱身設計數值模擬案例，前一個相對簡單，后一個相對復雜。學員學習的2個模塊與教員講授的部分交叉進行。案例的選擇應重點突出三個方面，一是案例要有較強的啟發性。基于學員對船體結構隱身設計理論的初步認識，聚焦模塊教學重難點問題，按照透過現象探尋本質的認識規律要求，由淺入深，按照模塊教學內容的邏輯關系，設置幾個啟發性的問題，引導學員由初步認識逐步升華為對船體結構隱身設計理論的理性認識。二是案例設計要有較強的連貫性。案例要承接前面的內容，順應后面的內容，與前后存在明顯的邏輯關系，但是，這一階段的案例要比較容易實現，例如加筋平板結構隱身設計，滿足由淺入深的內容結構安排，能夠反映理論的物理現象。三是案例設計要有較強的實踐性。船體結構隱身設計理論教學的目的是將結構隱身設計理論和方法轉化為實踐應用能力，并應用于工程實際中，因此，在案例設計中，要盡可能設置實際設計中常遇情境和常見問題，或者引導學員不斷提出問題，目的是引導學員將理論知識轉化為實踐應用能力，進一步提升學員對理論知識的理解和掌握程度。教員應及時進行歸納總結，實現學員對理論知識從模糊到清晰、從局部到整體、從零碎到系統的認識。

（三）深入實踐應用驗證，促進能力提高

根據模塊教學內容，結合初步實踐應用，選擇結構形式、結構聲學特征、主要尺度等特征與工程實際有很大相似性的研究對象，如水下大型潛器等，再次進行實踐應用訓練，并且在訓練中要解釋首次實踐中產生的問題，做到充分理解，促進學員將已經理解掌握的理論知識轉化為船體結構隱身設計的實踐應用能力，并結合實踐應用的過程和結果，進行不斷地反思和深化理解，進而達成單元授課目標。

實踐應用課題的設計尤為關鍵，要結合單元教學內容的特點，增強實驗目標和內容的針對性和具體性，確保實驗課題內容與單元教學重難點內容相符，做到有實例、有理論、可操作、可驗證。

四、應用效果評價

上述教學模式已經應用在船體結構隱身設計理論課程。為了說明這種教學模式的教學效果，本文從實踐課題完成質量、教學氛圍、課程教學目標實現度等三個方面對近四年的情況進行比較，結果如圖3所示：

（一）實踐課題完成質量

由圖3可以看出，與采用該教學模式前相比，學員實踐課題的完成質量具有較大的提高，主要表現在以下兩個方面：一是實踐課題規定時限內完成率大幅提高，超過90%的學員能夠在規定的實踐時間內提交一份實踐總結，而在前兩年，只有少數幾名學員能夠在規定的時間內完成實踐總結報告；二是實踐總結的質量大幅提高，在前兩年，學員的報告幾乎就是實踐過程的流水賬，沒有主次之分，對實踐過程中出現的特殊現象不進行討論、探究，很少有學員在實踐報告的最后進行較深刻的總結并闡述自己的觀點、認識。與以往不同的是，學員現在的學習主動性顯著提高，對研究對象的特點、規律以及課題實踐的目標任務認識把握更加準確，學員實踐結果的可信度大幅提高。

（二）教學氛圍良好

采用該教學模式后，學員帶著問題參與教員的情境引導，學員的參與熱情空前提升。一方面，學員在參與討論之前，將自己提煉的問題依據與實踐課題關系的緊密程度，按照先后順序進行排列，并且對典型問題進行了標注和說明，例如存在的主要疑惑是什么、需要重點突破的是什么、這個問題的解決關系到實踐中哪一步能否順利進行等。另一方面，教員在與學員互動之前會提前了解清楚學員的問題、關心的重點內容，提前思考，從教員的角度理解學員關注的重點和問題的本質。正因為師生雙方已經做了充分準備，因此，在教與學、學與學的交流中，與以往相比更加活躍生動，教學效果更加顯著，學員實踐結果滿意度大幅提高。

（三）課程教學目標實現度高

通過傳統的理論考核和綜合能力考核兩種模式考核，考核結果表明，學員理解掌握的相關理論內容部分得分率大幅提高，而且針對具體問題的分析和方案設計能力也大幅提升。例如在理論考核中，要求學員結合自己的研究方向，簡述艦船結構聲學設計與國家安全之間的關系。由于學員經歷了“初步應用體驗認知與問題發現”“理論本質探究與理解”和“再次應用驗證與提高”的系統鍛煉，對該問題的回答既翔實、又符合工程實際，同時又有一定深度和廣度。另外，在教學實施過程中與學員進行深入交流時發現，學員普遍對概念理解、原理掌握、方法應用和實踐能力四個方面進步較快，表明該教學模式對于改進船體結構隱身設計理論教學組織實施方法，提高教學效果，促進學員能力形成發揮了重要作用。

五、結語

本文提出了以能力培養為導向的應用—理解—再應用教學模式，并應用于研究生專業基礎課“船體結構隱身設計理論”的實踐教學。實踐表明，按照教學任務部署、學員模仿操作提煉問題、學員理論探究、實踐課題制定、應用驗證轉化的模式制定具體的實踐教學組織實施策略，能夠充分調動學員學習的積極性，激發學員探究知識的熱情，培養學員在實踐中主動學習、理解并掌握專業基礎知識的能力，解決本課程教學中存在的理論知識學不懂、實際的結構隱身設計能力弱、理論與實踐脫節的問題，推動工科院校研究生教育實現內涵式發展。

參考文獻：

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

［2］ 江萍，楊華軍，等. 研究生光學仿真實踐教學與科學探索能力培養［J］. 大學物理，2021（08）：50-55.

［3］ 張碩峰，賈占紅，孫文燕，等. 探究式實驗教學在中藥藥理實驗教學中的應用初探［J］. 中醫教育，2017（01）：9-11.

［4］ 尹飛，趙俊，琚輝.? PBL 教學法在有機化學實驗教學中的應用［J］. 實驗室科學，2011，5（14）：49-51.

［5］ 潘蕾，周輝，井亞鵲，等. 專題式教學模式及其在通信類課程中的應用探討［J］. 科教導刊，2016（06）：97-98.

（責任編輯：淳潔）