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新工科背景下船舶與海洋工程專業基礎課教學改革探索

2025-01-20 00:00:00郭志巍盛美萍王敏慶楊宏暉范金迪
高教學刊 2025年37期
關鍵詞:課程思政教學改革

摘"要:為進一步落實教育部關于新工科建設與改革實踐的要求,貫徹習近平總書記關于建設海洋強國戰略的思想,該文根據新工科背景下海洋強國戰略對新型工程技術人才能力的需求,提出從“人”“器”“術”“德”四個角度開展船舶與海洋工程專業基礎課教學改革探索的思路,并以船舶與海洋工程專業基礎課振動與噪聲控制技術課程為例,探討課程教學改革在教學團隊建設、教材規劃、教學手段探索、創新創業實踐教育,以及課程思政建設等方面的具體改革舉措實踐過程。該文研究成果以培養服務國家海洋強國戰略為使命,適應海洋開發、海洋工程、海洋保護需求的新型高層次復合型領軍人才提供參考和應用實踐。

關鍵詞:新工科;海洋強國;船舶與海洋工程;教學改革;課程思政

中圖分類號:G640"""文獻標志碼:A"""""文章編號:2096-000X(2025)S1-0051-08

Abstract:TofurtherimplementtherequirementsoftheMinistryofEducationontheconstructionandreformpracticeofnewengineeringdisciplines,andtoimplementthestrategicthinkingofGeneralSecretaryXiJinpingonestablishingapowerfulmarinecountry,thispaperproposesseveralexploringideastocarryouttheteachingreformofshipandoceanengineeringmajor'sbasiccoursesfromfouraspects:\"human\"\"equipment\"\"technique\"and\"morality\",whichisbasedonthequalifiedscientistsandtechniciansdemandofthemaritimepowerstrategy.Takingtheshipandoceanengineeringmajor'sbasiccourseVibrationandNoiseControlTechnologyasanexample,thispaperstudiesthespecificpracticalprocessesintheteachingteam'sconstruction,textbookplanning,teachingmethods'exploration,innovationandentrepreneurshippracticaleducation,andcurriculumideologicalandpoliticalconstructionincurriculumteachingreform.Theresearchresultsofthispapercouldprovidereferenceandapplicationpracticeforcultivatingnewhigh-levelcompoundleadingtalentswhoservethenationalmaritimepowerstrategyastheirmissionandadapttotheneedsofmarinedevelopment,marineengineering,andmarineprotection.

Keywords:newengineeringdisciplines;maritimepowerstrategy;shipandoceanengineering;teachingreform;curriculumideologyandpolitics

在中國古代科教文化積累基礎上,經過近百年來與西方近現代科學的吸收、融合與發展,我國的科技水平取得了重大進步,現已成為世界上唯一擁有完整工業體系的國家。然而我們還應該清醒地看到,在芯片、精加工、工業軟件、操作系統、互聯網和深遠海海洋技術等方面,我國還存在不小的差距。為了趕上新一輪工業革命的班車,支撐服務創新驅動與新興產業變革,順應時代科技潮流發展,2017年2月以來,教育部積極推進新工科建設[1],先后形成了“復旦共識”[2]、“天大行動”[3]和“北京指南”[4],并發布了一系列新工科建設實踐要求,以助力高等教育強國建設。新工科的新體現在三個層面,包括新型、新生、新興專業[5]。在“存量更新”新型專業建設范疇內,船舶與海洋工程專業是新工科建設需重點關注的一個專業。

黨的十八大報告中習近平總書記首次提出了建設海洋強國的戰略任務,為我國由海洋大國向海洋強國的轉變指明了前進方向,并提供了行動指南[6]。近年來,圍繞中國海洋強國戰略的理論探索與現實建設不斷在向前推進[7],未來仍需要進一步發展以有效提升我國海權實力與海洋經濟發展水平,真正實現中華民族的偉大復興。船舶與海洋工程專業培養具備扎實理論知識和實踐技能的高級工程技術人才,可為海洋裝備研制、海洋資源開發和海洋環境保護等提供重要的技術支持和保障,是我國實現海洋強國戰略所亟需發展的核心專業。

在新工科改革及海洋強國戰略背景下,船舶與海洋工程專業面向國家海洋安全和智慧海洋等領域,亟需培養以服務國家海洋強國戰略為使命,德、智、體、美、勞全面發展的,適應海洋開發、海洋工程、海洋保護需求的高層次復合型領軍人才,因此,對相關課程教學方法提出了新的挑戰。

一"船舶與海洋工程專業基礎課教學改革思路探索

為解決新形勢下船舶與海洋工程領域國家國防及國民經濟重大需求,船舶與海洋工程專業基礎課教學亟需從“人”“器”“術”“德”等多個維度開展改革探索。所謂“人”,主要指承擔課程教學主題任務的教師;“器”主要指用于課程教學的外圍有效工具;“術”主要指可具體實施的課程教學計策與手段;“德”主要指課程思政教育建設。

(一)"以“人”為本,加強教師隊伍建設

國家發展與民族振興需要依靠人才,而人才培養、素質提高的重要一環需要依靠具有高素質水平的教師,因此提升教師隊伍建設,完善課程教學團隊對推動船舶與海洋工程學科教育改革創新具有重要作用,是新工科背景下培養新型高素質工程技術人員的關鍵所在。

船舶與海洋工程專業是一門具有強工程應用背景的專業,不僅與數學、物理、力學等基礎知識強相關,同時與工程應用具有強關聯性。因此,在每一門課程的教學團隊組建時,教師應不僅具有扎實的數理知識,同時還應具備優良的科研能力水平及豐富的工程實踐經驗。根據專業教學要求,應以“有理想信念、有扎實學識、有科研能力、有工程經驗、有道德情操、有仁愛之心”的標準選任任課教師。在此基礎上圍繞學生、關照學生、服務學生,把握學生成長成才規律,不斷提高學生專業基礎能力、工程實踐能力、科研創新能力及道德修養。

教師本人應具有敏銳的洞察力,以及對當前船舶與海洋工程學科發展形勢的準確判斷能力,授課內容要與時俱進,時刻面向國家需求不斷更新。隨著科學技術的發展,船舶與海洋工程領域研究不斷取得重大進展,課程的教學內容、教學思想和教學方法也要不斷更新。面對新的國際形勢,面向國家重大海洋戰略需求,在教學實踐中,授課教師應改掉傳統的教育觀念,要確立新工科背景下與新課程和新時代相適應的教學思想和教育觀念。

(二)"工欲善其事,必先利其“器”

我國著名教育學家孔子有言:“工欲善其事,必先利其器”,只有具備了完善的器具、做好了充足的準備工作,才能更好地做成一件事,對于船舶與海洋工程專業課程教學,亦是如此。

教材是學生學習的重要依據,是教師教學所依賴的一個重要教學工具,它包含了學生所需的大部分知識點、基本概念、方法和技能等。為了更好地培養新型工程技術人員所需的各項能力,需不斷地結合實際,優選、優化教材內容。通過國家級/省部級等高水平教材建設項目,以課程組的形式組織教學人員編著、重新出版高水平教材,全面提升教材質量。此外,重點規劃船舶與海洋工程專業主干課程教材、基礎學科和新興交叉學科教材,及時將科學技術最新進展融入教材內容,提高教材的豐富多樣性,以不斷適應船舶與海洋工程專業發展的需要,全面提升相關專業的教學水平與質量。

教具是教師在教學過程中使用的各種輔助教學器具,它可以有效地輔助授課,對理論知識的教學起到事半功倍的效果。教具可以豐富教學內容,將復雜、抽象的概念具體化、直觀化,以生動的演示促進學生對知識點的理解和掌握。結合船舶與海洋工程學科重實踐的特點,教具的設計應注重學生的參與度。在課堂演示時,更多地讓學生來進行操作,讓學生更全面地參與到教學之中,并有助于培養其動手能力和實踐能力。

船舶與海洋工程各門專業基礎課教學中具有很多抽象的內容,有些很難理解,而借助于仿真軟件的數值模擬過程,有助于將抽象的內容實例化、具體化,以更好地幫助學生理解其物理本質。仿真軟件的使用,可彌補傳統船舶與海洋工程教學中以理論講授為主難以深刻理解相關知識點的局限性,能更好地進行“耳聽”“眼看”“手動”“腦想”等多維感官立體化的理解,以有效提升學生在上課過程中知識的獲取能力。

在船舶與海洋工程專業基礎課教學過程中,除了以上提到的教材、教具、仿真軟件等,還應從提升課件質量、利用在線課堂、善用通訊軟件等多個維度綜合考慮,以充分利用一切可用的器具來為課程的講授提供便利。

(三)"教亦多“術”,多維教學

在船舶與海洋工程專業基礎課教學時,應根據各門課程的實際特點,探索不同的教學方法。《孟子·告子下》中也提到“教亦多術矣”,意思是教學有多種多樣的方式和方法。通過多種教學手段綜合教學,有助于學生全方位地理解相關知識點。

1"豐富課堂形式,提升主觀認知效果

在現有常規成熟教學手段基礎上,結合船舶與海洋工程專業基礎課課程特色,探索新的課堂教學形式。可以拓展傳統的線下教學模式,依托中國大學慕課、學堂在線等平臺,錄制線上課程,豐富教學資源,推進個性化教學發展。船舶與海洋工程是一個涵蓋廣泛、多學科交叉融合的專業,需要未來的工程技術人員具有多學科知識背景和廣闊的視野。線上課程平臺可為學生提供船舶與海洋工程專業相關的不同學校、不同領域的相關課程,為新工科背景下復合型人才的培養提供了知識保障。

課堂不僅僅是教師傳授知識的平臺,更是學生積極參與、獲得技能才干的大舞臺。在課堂教學中,需加強學生的主體地位,激發學生的積極性和課堂參與度。例如可以使用翻轉課堂的形式,把學生由被灌輸知識的對象和外部刺激的被動接受者,轉變為信息加工、內化的主體以及知識意義的主動構建者。需加強學生之間、學生和教師之間的更多溝通和交流,確保學生真正做到深入學習,以及教師高效利用課堂時間進行學習經驗的交流與觀點的相互碰撞以深化學生對知識點的認知。

數值仿真是工科實踐教學中一個重要的手段,其作為理論和實驗之間的橋梁,既可以加深學生對理論知識的理解,又彌補了實驗不能隨時隨地進行的缺陷。在教學過程中,需注重仿真工具的使用,結合船舶與海洋工程專業特色以及基礎課特點,設置相關仿真分析任務,培養學生的動手能力和分析問題的能力。

此外,在授課過程中,可注重船舶與海洋相關的案例式教學。鮮活生動的案例,具有很強的現實感和參與感,容易引發學生的興趣和好奇心,激發學生的學習熱情。所選案例需具有一定的實踐性和創新性,在學生了解案例、分析案例的同時,運用自己所學的知識和技能,提出新的解決方案和思路。結合船舶與海洋工程專業特色,教師可舉例自身在參與科研攻關中的典型案例,增強學生對所學專業的認同感以及致力于服務海洋強國戰略的決心。

2"理論與實踐相結合

船舶與海洋工程是一個理論與實踐深度結合、互相促進的學科。在基礎理論課教學的過程中,應注重學生實踐能力的培養。結合船舶與海洋工程專業特色,設置與工程實際相結合的實踐,以問題和需求為導向,培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力。

鼓勵學生參加大學生創新創業大賽,這是一項以學生為主體的自主創新實踐活動,旨在培養學生的實踐能力和創新思維。該大賽要求學生組隊后提出創意、開展研究,并通過實驗來驗證創意的可行性。可以以船舶與海洋工程專業領域的科研攻關難點作為大創選題,激發學生群體的發散性思維,提出創新型方案。這不僅可為科研難點的攻克提供新思路、新方法,更能增強學生對參與科學研究的使命感和自豪感。

在寒暑假組織學生進入工廠、企業參與社會實踐,這是基礎理論課教學中不可或缺的重要組成部分。社會實踐為學生提供了與課堂教學不同的實踐機會,使他們可以親自參與社會活動,了解工作環境,通過一定的動手鍛煉提升自身的實踐能力。在社會實踐過程中,學生還會遇到各種各樣的問題和挑戰,這需要他們靈活應用所學知識來解決。通過這一過程,可激發學生解決問題的能力和創新意識。船舶與海洋工程專業所研究的內容服務于國家戰略急需,學生通過相關科研院所的社會實踐,可以了解到中國目前海洋裝備的發展現狀,以及軍工科研人員的日常工作和生活。這有助于增強學生的民族自豪感和擔當意識,并且使學生深刻領悟“工匠精神”的內涵,為培養服務于船舶與海洋工程領域的高素質人才奠定基礎。

3"科教融合,協同培育

在新工科建設與改革背景下,科研能力是船舶與海洋工程新型技術人才的一個關鍵能力。在學生科研能力培養方面,可以將科學研究和科研成果的優勢轉化為育人優勢,以“基礎理論+科學研究+工程設計+外場實驗”為途徑,打造海洋特色鮮明的教學科研育人環境。

教學實踐時可依托單位及教學團隊承接的船舶與海洋相關科研項目,吸納部分學生深度參與科研活動,開展理論創新;為學生提供大量的外場實驗機會,組織學生參與大型湖上、海上實驗,訓練學生在方案設計、數據處理、算法驗證等方面的能力,汲取書本以外的知識,實現工程實踐和創新能力的跨越發展。

此外,可加強校企合作和科研成果轉化,積極推動學生參與企業交流實踐的多渠道平臺建設;鼓勵學生在高新技術領域創新創業,將所學所研有機融合,為新工科背景下船舶與海洋工程相關新興產業注入活力,建立科學研究鑄魂育才機制。

(四)"厚“德”載物,思政為根

在人才培養教學改革中,全面推進課程思政建設是落實立德樹人根本任務的關鍵舉措,也是提高人才培養效果的重要方法[8]。在船舶與海洋工程專業基礎課教學過程中應重視德才兼備教育,將思政教育工作放在教學工作的突出位置,牢記為國育才使命,以有效提升學生學習的主觀能動性。

船舶與海洋工程專業相對于其他常規專業具有新的特色,主要表現在其具有鮮明的海洋強國背景,一些船舶裝備國之重器的研制和船舶與海洋工程專業具有非常強的關聯性。因此在船舶與海洋工程專業基礎課程教學環節應更加重視課程思政,引導學生具有強烈的愛國意識與海洋強國、海防衛國情懷。

應深入貫徹落實習近平總書記新時代中國特色社會主義思想以及中共中央、國務院“三全育人”綜合改革的要求[9],建立“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的人才培養體系。以課程思政為根,以具有“紅色烙印、藍色情懷”的人才培養為抓手,致力于培養具有家國情懷、追求卓越的服務國家海洋強國戰略的船舶與海洋工程領域領軍人才。

在改革過程中重點解決思政教育在課堂中,特別是在船舶與海洋工程工科教學中難以融入的問題。在相關課程教學中,通過綜合運用知識關聯、案例介紹、教師引導及環境熏陶等多種融入方法,將愛國情懷、海防意識、學術道德、敬業精神和職業規范等多種思政元素有機地融入到相應的專業知識或技能教學之中。實現船舶與海洋工程知識技能教育與思想政治教育的有機統一,進而達到“價值引領”與“知識傳授”并重的教學目標。在課堂思政教育基礎上,進一步以社會實踐為載體,傳承紅色基因,培養藍色情懷。例如,通過深入相關部隊開展認識實習、走入科研院所開展生產實習、社會實踐,培養學生心系海防、胸懷天下的家國情懷。

二"以振動與噪聲控制技術課程為例的教學改革舉措具體實踐

減振減噪技術是船舶工業領域里總體設計的重要組成部分,振動與噪聲控制技術立足于減振降噪技術的發展和運用需求,主要講解聲與振動基礎、振動控制技術、噪聲控制技術。該課程已成為船舶與海洋工程專業核心基礎課程,是后續學生深造或從事相關研究的基礎,對培養學生的專業理論素質具有重要推動作用。

針對本文提出的船舶與海洋工程專業基礎課教學改革探索思路,在振動與噪聲控制技術課程中進行了全方位、立體化的教學實踐,取得有益效果。

(一)"多能互補團隊,科教融合培育

在振動與噪聲控制技術課程教學團隊建設時,吸納每位教師個人特長,組建了“多能互補型”教學團隊。團隊成員各具特長,有的擅長基礎與前沿理論、有的擅長學科交叉,有的擅長系統工程實踐、有的擅長專業仿真與實驗技術、有的擅長人文素養的培育。這些不同的能力組合在一起,為向新工科教學模式靠近,實現“學科交叉、理工融合、人文社科滲透、創新實踐”并培養船舶與海洋工程專業全能型人才提供了重要的人員保障。

此外,課程組主要成員均始終活躍在科研一線,依托聲學工程與檢測技術國家專業實驗室,將減振降噪技術運用于船舶、航空、航天和家電等各領域。課程組非常重視科研能力,一貫秉持科研與教學相結合的理念,以“做好減振降噪事,講好減振降噪課”為培育理念,及時將專業發展及科學研究中的新概念、新方法、新技術融入教材,融入課堂,為船舶與海洋工程高層次人才培養不遺余力。

(二)"打造國家級規劃教材

自本門課程教學伊始,課程組便極為重視教材建設,正所謂“工欲善其事,必先利其器”。課程教材便是振動與噪聲控制技術課程的核心重器,對傳播船舶振動與噪聲控制理論與思想、培育新時代減振降噪技術人才具有重要意義。在深入調查和研究國內外關于噪聲與振動控制相關的教育和教學理論,充分吸納國內外先進教學方法與教學資源基礎上,課程組編著了《噪聲與振動控制技術基礎》教材,課程內容由淺入深、由簡單到復雜、由局部到系統。該教材使學生不但能夠知其然,而且能夠知其所以然;不但能夠運用現有學到的噪聲與振動控制技術,同時能夠具備發展新的減振降噪技術的能力。

在此基礎上,根據專業建設發展需要,與時俱進,不斷改進,不斷更新教材內容,使其具有時代性、先進性、科學性和可操作性。目前課程教材已出版至第三版,近期正準備結合最新前沿理論及工程實際,進一步更新教材內容。現有最新教材將內容分為基礎篇、控制篇和運用篇三大部分,分層次系統性闡述課程所要講述的振動與噪聲控制相關方法與技術。

課程組為本課程教學編著的教材已被列入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材及普通高等教育“十三五”規劃教材[10],對船舶與海洋工程專業學生基礎能力的培養起到了至關重要的作用。

(三)"教學手段改革探索

為適應新工科背景下船舶與海洋工程教學發展需要,課程組除使用教學中常規板書、課件來教學外,結合課程特色,還探索了一些新的教學手段。

1"在線課堂,延展教學時空

為了進一步提升教學水平,作為常規課堂的延伸,課程組在學堂在線平臺建設了網絡在線開放課程[11]。通過在線課堂,學生可以隨時隨地學習,自主回顧課堂所學知識;遇到沒有聽懂的章節,還可反復觀看學習。在線課堂設有實時在線評估機制,每一章節后附有練習題,可檢驗學生對這一章節知識點的理解和掌握程度。設置有線上討論模塊,學生在學習過程中遇到任何問題都可發帖提問,教師和其他學生都可回復,并且遇到相同問題的學生也可從帖子回復中得到答案,實現了共同學習。此外,社會上科研院所及企事業單位工程技術人員也可通過在線課堂參與學習,這不僅擴大了授課范圍,還可使在校學生和已參加工作的工程技術人員共同學習,相互交流討論,促進學生了解當前船舶與海洋工程專業和減振降噪領域最新的工程技術成果和科技前沿。

2"翻轉課堂,提升主觀能動性

針對課程授課內容,設置了包括“樂器發聲機理調研”“航行器噪聲產生機理與特性調研”“前沿減振降噪技術調研”等由簡到難的多個主題討論。由學生自由組隊,針對每一主題,在課后分工協作查閱相關文獻資料,歸納、總結、提煉并制作成演講PPT,于課上進行講解展示。通過翻轉課堂的形式,不僅要求學生在團隊合作中要會組織、會配合,鍛煉了其團結協作的能力;而且提供給學生在課堂上演講展示的機會,鍛煉了其表達和溝通能力。

在翻轉課堂主題的設置中,緊扣課程內容以及船舶與海洋工程專業科技前沿。樂器發聲機理調研旨在讓學生通過對弦樂器、管樂器、打擊樂器等發生機理特性的探索,深化理解本門課程中弦、梁、板等彈性體結構振動及發聲的物理規律,并以生活中的樂器為載體,激發學生的探索興趣。航行器噪聲產生機理與特性調研聚焦船舶與海洋工程專業特色。振動噪聲是航行器設計中一個重點關注的方向,學生通過調研可以了解該領域的發展現狀及亟需解決的關鍵問題,增強學生的責任心與使命感。前沿減振降噪技術調研可以使學生在查閱文獻的過程中了解當前國內外最新的科技成果,拓寬視野,為今后致力于更深入的減振降噪研究奠定基礎。

3"課堂演示,激發探索興趣

基于一些學生非常感興趣、同時又可以實際參與并感受的生活設施、設備結構件、基本樂器和簡易振動聲學元件,通過設計、自制或改裝一些便于攜帶的演示測試裝置,隨堂互動演示,提高學生主動思考的能力,讓學生感受到學習的樂趣。

在講解單自由度系統的振動時,引入了生活中常見的彈簧公仔汽車擺件實物,如圖1(a)所示。在課堂演示時,教師展示彈簧公仔,并用手按壓彈簧公仔頭部后迅速松手,之后公仔頭部將會在彈簧的作用下發生往復的振動,但振蕩幅度越來越小最終停止振動。這時請學生描述所觀察到的現象并嘗試解釋其中的原因,以引導學生根據觀察到的物理現象建立數學方程。其中,將彈簧公仔的頭部簡化為一個具有質量的慣性元件,彈簧部分簡化為具有剛度和阻尼的元件,根據牛頓第二運動定律建立微分方程,即可獲得單自由度系統的衰減振動方程。以上這種由“實物模型”到“物理等效建模”進而到“數學方程建立”的教學過程能使學生更深刻地掌握課程知識點,如圖1所示。

在講解弦振動方程時,授課教師攜帶弦樂器尤克里里到教室,如圖2(a)所示。通過現場演奏、調音,并讓學生親自撥弄琴弦,以實際主觀感受不同粗細(S)、長短(l)的弦以及弦張緊程度(T0)的不同對演湊出聲音頻率的差異,讓學生更好地理解弦振動固有頻率與弦的幾何及材料參數之間的關系。在學生掌握先驗知識基礎上進而進行弦振動方程的推導及固有頻率公式的講解,更有助于學生更好地理解弦振動方程中各物理參量的意義,從而更深入地掌握弦振動的原理和特性,如圖2(b)、(c)所示。

此外,彈性體結構彎曲振動部分的知識相對而言比較晦澀難懂、公式較為復雜,如果僅僅依照純理論分析的方式進行教學,學生對其難以理解并且學習的積極性不高。故在該部分的教學中,課題組引入了空靈鼓這一樂器。在課程教學中,教師演示與學生動手實踐相結合,讓學生參與到彈性體結構彎曲振動原理和物理規律的探索之中,激發學生的主動性與積極性,將枯燥的理論教學轉化為課堂演示、師生互動的創造性學習。

4"軟件仿真,形象生動掌握規律

本課程在部分章節的講解中注重仿真軟件的使用,以船舶與海洋工程專業中振動聲學基礎知識和減振降噪技術為核心內容,在授課過程中通過增加仿真實驗,理論與仿真相結合,使學生快速高效地理解課程內容,加深對前期所學數學、物理知識的理解。

在上課時可以針對某一個難以理解的知識點現場利用仿真軟件建立仿真模型,將計算結果附以二維或三維圖形顯示,將學生只能通過想而理解的內容轉變為看、聽、想多種感官集合,充分調動學生學習的主觀能動性。例如在講解梁的振動時,通過有限元計算軟件仿真出具體的梁的振型圖(圖3),以充分理解什么是梁的縱振動、彎曲振動和扭轉振動等。課下可以適當地給學生布置仿真實驗任務,讓學生親自動手操作使用仿真軟件進行建模并計算,通過仿真數據可以對課堂所講的理論結果進行驗證。學生還可通過修改模型的不同參數進行仿真分析,探索某一參數的不同取值對物體振動特性的影響規律。

此外,在課堂上引出新工科背景下船舶與海洋工程專業對工業核心軟件的自主研發需求。主動向學生介紹課程組自主開發的船舶裝備聲振性能自研仿真軟件,以及探討利用該款軟件進行船舶聲振特性與規律研究的案例(圖4)。在該教學過程中弘揚和倡導自主創新精神,提升學生核心技術的自主研發意識,真正將“軟件國產化”的口號落到實處,以培養軟硬件結合、協同發展的人才。

5"船舶聲學部件測試,促進知識活學活用

減振降噪技術的應用涉及船舶與海洋工程領域的方方面面,課程組也承擔了部分船用聲學部件的聲振性能實際測試與評估工作。在教學過程中,輔助以實驗操作,可以使學生更好地理解所學內容,增強學生的學習積極性和主動性。在講解了“隔振”部分的知識后,組織學生參與船用隔振器產品隔振性能的檢測評估測試,使學生深入理解隔振器在實際產品中的應用及隔振量的測試方法。在學習完“阻尼減振”模塊后,組織學生進行船舶阻尼減振材料的測試,了解不同工程常用材料的阻尼損耗因子及其實驗測量方法。通過這些實驗,鍛煉了學生團結協作和動手操作的能力,提升了工程實踐能力,并引導學生更加關注未來專業知識的學習與綜合運用。

6"典型工程案例分析,提升工程實踐能力

結合船舶與海洋裝備領域典型部件振動與聲學問題,精心挑選工程實踐教學案例并融入技術發展趨勢,按“抽絲剝繭找機理”的思路,將相關典型復雜工程問題簡化為聲學或數學問題進行分析。在此基礎上,“因地制宜尋對策”,逐步引導學生主動思考、尋找對策、解決問題,舉一反三,理論與實踐相結合,將知識活學活用,以培養新工科背景下對應用創新型人才的迫切需求。

例如在“動力吸振”教學章節,以船舶動力吸振器為例,結合“動力吸振”章節的理論知識和工程實踐背景,闡述抑振降噪創新思路,并引導學生學會將復雜的工程問題轉化為數學模型的方法。首先引入船舶裝備吸振問題的重要性。船舶設備在運轉時產生的巨大振動噪聲,不僅會影響船用設備的使用壽命、儀器儀表的精度和工作人員的身心健康,而且還會影響艦船的生命力和作戰性能。船舶動力吸振器通常安裝在螺旋槳軸系、隔振系統和船舶艉部,以降低振動系統的振動峰值,從而達到降低水下輻射噪聲效果。如圖5所示,在問題引入后,闡述課程組前期開展的新型船體吸振裝置科研項目設計方案與思路;在此基礎上將設計模型等效為物理模型;進而引導學生建立其數學模型,對該數學模型進行求解以獲得方程的解;反過來最終評估所設計吸振模型的抑振效果。

通過以上工程案例引導式教學,在授人以“魚”的同時也更多地體現出授人以“漁”的培育理念。案例引導和啟發式教學可以使學生將所學的知識應用到工程實際,提升分析問題和解決問題的能力。通過對典型工程案例的分析,激發學生學習興趣和理論聯系實際的能力,并且引導學生以實現自我價值為導向,勵志于解決船舶與海洋工程領域“卡脖子”難題。

(四)"理論聯系實際,創新創業實踐

依托以振動與噪聲控制技術課程為核心而開展的陜西省高校創新創業教育課程建設“機器學習與振動信號處理”項目,課程組積極投身課程實踐教育專項教學改革工作。在理論教學基礎上,以激發學生自主學習與實踐的主動性為目的,進一步結合專業、強化實踐,以促進學生全面發展。在實際操作過程中,結合團隊科研資源,鼓勵有實踐意愿及學習興趣的學生在課程期間或者是課程結課后積極參加一線實踐,雖然這些舉措并不是課程的必修內容,但課程組為學有余力并想繼續在該領域深造的同學們提供了充足的實踐機會,對于他們進一步深入掌握課程知識點具有重要的實踐價值。

1"學生創新創業訓練實踐

圍繞船舶裝備聲學、振動、減振降噪技術相關主題,課程組教師積極帶領學有余力的同學參加大學生創新創業訓練計劃項目實踐,近幾年指導了包括“綠色環保型多用途智能水面無人船”“渦激振動的吸振減振裝置設計”“四槳推進低噪聲優化設計”等眾多項目,部分大創獲得國家級項目資助。在實踐過程中,以具體的工程需要出發,通過指導學生撰寫項目申請書、提出創新思路、制作實物、理論研究、仿真計算、實驗驗證和撰寫結題報告的整個過程,鍛煉學生團隊合作和理論聯系實際的能力以及開拓學術視野,有助于學生初步掌握正確的科研思路和方法。通過大學生創新創業大賽的訓練,可有效提升學生創新能力和創業意識,為培養新工科背景下國家需要的創新型人才服務。

2"深入一線企業實踐

依托學校在長三角、珠三角開設的研究院以及課程組與相關企業的緊密合作關系,在結課后積極組織有意愿的同學參加深入一線企業實踐活動。結合課程特色,探究減振降噪技術在企業中的應用,將學生在課本上的所學落到實處,用實際行動踐行實踐育人的理念。

例如在寧波組織部分學生參加了“進百企”“千生走基層”等社會實踐行動。在課程組教師的全程指導下,由學生進行自主組隊、課題選擇、實地調研與考察、實踐內容撰寫、總結與成果匯報等各項工作。在實踐過程中培養學生的創新創業實踐思維,積極引導他們了解一線企業對于振動、聲學、減振降噪等相關領域的需求,學習企業將理論知識轉化為實實在在生產力的方法,并鼓勵他們基于所學的理論知識針對企業的實際需求提出自己的解決方案,以啟發他們理論結合實際的重要性。在此基礎上,以課程組與企業已開展的技術合作內容為抓手,鍛煉學生識別工程技術中關鍵困難點并解決關鍵問題的系統工程思維。通過深入一線企業開展實踐活動,可有效提升學生理論聯系實踐的能力,為其后續可能的創新創業提供關鍵性引導。

3"海洋裝備認知實踐

海洋裝備的認知實踐,也是新工科背景下船舶與海洋工程專業培養具有紅色烙印、藍色情懷的海洋科學領域領軍人才的重要一環。依托學校與海軍部隊、船舶與海洋相關科研院所等的戰略合作伙伴關系,課程組教師在學院協調下帶領部分有實踐意愿的同學們深入以上相關單位開展船舶與海洋認知實踐。一方面學習船舶的性能和特點,了解船舶與海洋科技的前沿技術等船舶與海洋通用知識;另一方面也重點學習船舶裝備振動及輻射噪聲控制方法及控制策略等課程專用知識。通過認知實踐,使學生對我國船舶裝備具有全面與直觀的了解,以增強其海防意識及其對海洋主權的責任感與使命感。使學生進一步加深對所學專業知識的理解,并將理論與實踐相結合,激發他們強烈的愛國熱情,培養獻身海防的國家情懷,為今后的學習和工作打下良好的基礎。

(五)"課程思政

在課程思政教學設計中,堅持以學生為中心,從學生的角度組織教學內容,致力于建立多層次、多模式、高效和開放的教學資源,并以案例-任務驅動式的教學模式引導學生自主學習,培養學生的工匠精神、中國精神、創新創業精神、奉獻精神、團隊精神和人文精神等。通過對課程中吸隔聲工程設計案例等的導向,讓學生參與其中,提高學生對課程的積極性與參與性。在教學方法與教學模式上,努力實現教學者從單一的知識傳授者,向學習環境的“設計者”和學習過程的“促進者”身份的轉換,提升學生的學習積極性和愛國主義熱情。

在課程改革過程中積極完善課程思政示范性教學內容。例如,在吸聲降噪部分穿插馬大猷院士及其弟子用穿孔板、微穿孔板理論在國際上為中國人贏得榮譽的故事,提升學生的民族自信與自我認可;在振動基礎部分穿插本團隊運用振動基礎知識解決大型運輸機異常噪聲難題的實例,鼓勵青年學生學好本領報效祖國;在彈性體振動章節講解中嵌入中國傳統文化教育,通過加入一部分中國傳統樂器的教學內容,增加學生對中國歷史和文化的了解,培養民族自豪感,并探索深化人文社科滲透到課程內容中的新工科教學模式。

通過思政素材的引入,培養學生具有正確的“三觀”、基本的文化素養及符合社會發展的道德標準,為培養德才兼備、全面發展的新工科復合型人才提供成長的土壤。

三"結束語

本文以新工科建設與改革實踐的需要,以及海洋強國戰略對人才的需求為牽引,從多個角度探討了船舶與海洋工程專業基礎課教學改革的探索思路,并以振動與噪聲控制技術專業課程為例探討了課程團隊建設、教材建設、教學手段改革、創新實踐與課程思政等多個方面對專業基礎課教學改革的作用。通過本文研究,以期對構建具有世界水平、中國特色的新工科背景下船舶與海洋工程人才培養體系提供一定的參考,并服務我國海洋國防發展與海洋經濟建設。期待我國早日從海洋大國過渡到海洋強國,提升我國海權實力與海洋經濟發展水平,真正實現中華民族的偉大復興。

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