“船體構(gòu)造與制圖”本科生課程教學(xué)改革研究

任少飛，高群濤，馮麗佳

（哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》指出：“積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂，大力推進智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式?！保?］同時，海洋強國戰(zhàn)略要求我們瞄準(zhǔn)高端海洋裝備制造業(yè)的“卡脖子”問題，而要解決行業(yè)發(fā)展中的瓶頸問題就要不斷加大人才培養(yǎng)的投入力度，擯棄傳統(tǒng)注入式培養(yǎng)模式的弊端，緊跟先進教學(xué)理念和混合教學(xué)模式的發(fā)展需求，不斷推動課堂教學(xué)方法改革，培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力、品學(xué)兼優(yōu)的高層次人才。這要求一線教師在本科生教學(xué)中加強對科教融合［2-3］、線上線下混合式教學(xué)模式下雙向互動式教學(xué)方法［4-5］、思想政治建設(shè)［6］等方面的不斷探索，以此營造良好的教學(xué)氛圍，搭建成熟完整的人才培育體系，逐步解決本科生培養(yǎng)中科教融合失衡、教學(xué)方法落后、思想政治建設(shè)不足等問題。

“船體構(gòu)造與制圖”是哈爾濱工程大學(xué)船舶與海洋工程專業(yè)本科生十大專業(yè)核心課程之一，其教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握各類艦艇及海洋平臺的基本構(gòu)造，并采用計算機軟件繪制船體型線圖，為學(xué)生將來從事船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計、建造、檢驗等工作奠定基礎(chǔ)，該課程也可為“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”等專業(yè)核心課程提供支撐。本課程分為24學(xué)時的理論教學(xué)和32學(xué)時的船體制圖教學(xué)兩大部分。其中，理論教學(xué)主要講解船體（底部、舷側(cè)、甲板、艙壁、首尾端）、海洋平臺（固定式、移動式）、潛器（殼體、艙壁、水艙）等不同海洋結(jié)構(gòu)物的構(gòu)造特點；船體制圖部分首先由教師講解如何根據(jù)船體參數(shù)繪制不同剖面型線圖，然后要求學(xué)生完成特定船舶型線圖繪制并計入期末考核成績。理論教學(xué)部分采用閉卷考試的方式進行考核，占期末成績的70%；船體制圖部分占期末成績的30%。

結(jié)合近年的教學(xué)經(jīng)驗，首先對“船體構(gòu)造與制圖”課程的內(nèi)容特點及教學(xué)中存在的問題進行分析，并從線上教學(xué)資源建設(shè)、科教融合育人模式探索、線上線下混合教學(xué)模式下互動式教學(xué)方法研究、思想政治建設(shè)等方面提出教學(xué)改革建議，逐步解決目前教學(xué)中存在的主要問題，并實現(xiàn)高校課程設(shè)置與行業(yè)需求的有效銜接，提高學(xué)生的課堂參與度和解決實際工程問題的能力，為我國船海事業(yè)發(fā)展培養(yǎng)具有過硬專業(yè)素質(zhì)和強烈責(zé)任心的復(fù)合型人才，使學(xué)生能夠適應(yīng)船海領(lǐng)域相關(guān)院所和企業(yè)的研發(fā)需求，從而實現(xiàn)以一流科學(xué)研究支撐一流本科生培養(yǎng)。

一、課程內(nèi)容特點及教學(xué)中主要問題

“船體構(gòu)造與制圖”是一門實用性極強的課程，教學(xué)內(nèi)容和難度與其他專業(yè)核心課程具有顯著不同。首先，“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”“流體力學(xué)”等專業(yè)核心課程以數(shù)學(xué)和力學(xué)為基礎(chǔ)，即對學(xué)生的基礎(chǔ)知識儲備具有較高要求，而“船體構(gòu)造與制圖”課程為通識課程，對專業(yè)基礎(chǔ)知識要求較低。其次，教學(xué)內(nèi)容涉及艦船、潛器、固定式海洋平臺、移動式海洋平臺等，知識點相對多而雜，這導(dǎo)致教學(xué)過程中學(xué)生的注意力不高、課程參與度較低，難以把握重點和難點知識，大幅制約了教學(xué)效果。經(jīng)教學(xué)團隊討論，本課程教學(xué)中存在以下主要問題。

（一）線上教學(xué)資源相對匱乏

綜觀船舶與海洋工程專業(yè)本科生的教學(xué)資源可以發(fā)現(xiàn)，目前針對“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”“流體力學(xué)”等專業(yè)核心課程的慕課及翻轉(zhuǎn)課堂等線上教學(xué)資源相對充足，且大多采用行業(yè)內(nèi)一線教師共同鉆研的成果。同時，隨著新時代教育要求的提高，上述課程已逐步開展或已完成課程教學(xué)改革，為學(xué)生提供了豐富的線上教學(xué)資源，幫助學(xué)生在課前進行預(yù)習(xí)和課后及時進行復(fù)試，有效鞏固了線下教學(xué)效果，對提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。作為船舶與海洋工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)通識課，“船體構(gòu)造與制圖”課程的內(nèi)容特點導(dǎo)致在線下教學(xué)中學(xué)生抓不住重點，難以形成整體知識體系，而線上教學(xué)資源可有效緩解這種局面，但目前線上教學(xué)資源屈指可數(shù)，尚未建立慕課及翻轉(zhuǎn)課堂等線上智慧課堂，與課程教學(xué)改革目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)，嚴(yán)重限制了教學(xué)質(zhì)量。

（二）科教融合的新工科培養(yǎng)模式探索不足

科教融合強調(diào)以一流科研成果支撐一流教學(xué)，通過引入科學(xué)及實際工程問題，以教學(xué)內(nèi)容為切入點進行講解，形成一流科研成果促進本科教學(xué)質(zhì)量的新局面，為學(xué)生提供更豐富的認(rèn)知和學(xué)習(xí)經(jīng)歷?！按w構(gòu)造與制圖”課程是一門實用性極強的通識課程，教學(xué)內(nèi)容在科研中被廣泛應(yīng)用，如根據(jù)船體制圖教學(xué)內(nèi)容結(jié)合大型有限元軟件建立艦船或海洋平臺三維有限元模型，進而計算海洋結(jié)構(gòu)物在流固耦合等載荷下動響應(yīng)特性。但目前教學(xué)中仍以課本知識為主，缺乏對科教融合教學(xué)模式的探索，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法相對單一，學(xué)生無法深入理解知識點背后的深層科學(xué)及工程問題，進而導(dǎo)致難以將所學(xué)知識與行業(yè)問題相結(jié)合，亟須通過科教融合加強實踐育人建設(shè)。

（三）線上線下混合教學(xué)方法相對落后

由于“船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué)”“流體力學(xué)”等專業(yè)核心課程涉及大量的理論計算分析，大多數(shù)學(xué)生在課堂教學(xué)中能夠保持較高的注意力和互動，且上述課程在教學(xué)中通過隨堂測試或習(xí)題課可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。然而，“船體結(jié)構(gòu)與制圖”課程線下教學(xué)中采用“滿堂灌”的教學(xué)方法，導(dǎo)致學(xué)生被動接受知識點［4］，嚴(yán)重影響了學(xué)生參與課程教學(xué)的積極性和主動性，而課程內(nèi)容特點決定了采用傳統(tǒng)的隨堂測試也難以保證教學(xué)質(zhì)量。此外，傳統(tǒng)注入式教學(xué)方法在線上授課時缺點尤為明顯，由于缺乏互動交流導(dǎo)致教師無法掌握學(xué)生的課堂參與度，教師成為課堂的唯一導(dǎo)演和主要演員，大幅降低了學(xué)生掌握課堂內(nèi)容的積極性。因此，有必要結(jié)合科教融合和互動式教學(xué)探索線上線下混合教學(xué)模式下的教學(xué)方法。

（四）亟待將思想政治教育融入課程教學(xué)中

德育是教育的靈魂。目前高校在專業(yè)課程教學(xué)中已逐步融入思想政治建設(shè)，其根本目的是為我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)意志堅定、專業(yè)知識過硬的有理想、有擔(dān)當(dāng)?shù)暮细窠ㄔO(shè)者和接班人。這要求學(xué)生不僅具備勇于獻身現(xiàn)代化建設(shè)的決心和本領(lǐng)，也要熱愛并忠于我國社會主義事業(yè)。我國船舶與海洋工程行業(yè)從淺海走向深藍(lán)，從依靠國外技術(shù)到逐步實現(xiàn)彎道超車，這是一代代船海人堅守興海強國的夢想、努力奮斗的結(jié)果，其發(fā)展歷程是優(yōu)秀的思想政治建設(shè)案例，不僅可以讓船舶與海洋工程專業(yè)本科生認(rèn)識到所學(xué)知識與國家富強的緊密程度，也可以增強學(xué)生投身我國海軍裝備和海洋開發(fā)的信念。然而，目前教學(xué)中缺乏思想政治教育等愛國主義教育。

二、課程教學(xué)改革建議

根據(jù)“船體構(gòu)造與制圖”本科生課程教學(xué)中存在的上述問題，結(jié)合近年來學(xué)科發(fā)展及學(xué)生培養(yǎng)需求，從以下幾方面闡述本課程教學(xué)改革建議。

（一）匯聚船海領(lǐng)域一流學(xué)者智慧，打造符合專業(yè)特色的高水平線上教學(xué)資源

為提高課程內(nèi)容與行業(yè)需求的有序銜接并逐步解決線上教學(xué)資源匱乏等問題，整合船海領(lǐng)域一流學(xué)者智慧，按照船體構(gòu)造、潛器構(gòu)造、海洋平臺構(gòu)造、船體制圖等教學(xué)模塊分別建立適用于課程培養(yǎng)方案的線上教學(xué)資源，明確各模塊的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容，以及不同教學(xué)模塊間知識點的區(qū)別與聯(lián)系。其中，線上教學(xué)資源需重點關(guān)注對教材內(nèi)容進行豐富的多媒體教學(xué)資源、慕課及翻轉(zhuǎn)課堂等智慧課堂建設(shè)。多媒體教學(xué)資源以船舶與海洋工程行業(yè)特色為背景，以服務(wù)國家海洋強國戰(zhàn)略的海洋重器為牽引，以典型海洋結(jié)構(gòu)物圖片和視頻為載體，采用啟發(fā)式教學(xué)牽引出教學(xué)內(nèi)容，以此培養(yǎng)學(xué)生濃厚的專業(yè)興趣。在此基礎(chǔ)上，有序介紹不同海洋結(jié)構(gòu)物的構(gòu)造特征，避免在學(xué)生尚未形成整體概念的情況下介紹相關(guān)知識點，從而引發(fā)學(xué)生的厭學(xué)情緒。慕課及翻轉(zhuǎn)課堂等智慧課堂的建設(shè)應(yīng)借助教學(xué)團隊集體的智慧結(jié)晶，按照重要及難易程度對教材中的章節(jié)內(nèi)容進行劃分，教學(xué)團隊成員按照模塊化課程設(shè)置，結(jié)合多媒體教學(xué)資源，高標(biāo)準(zhǔn)完成智慧課堂教學(xué)資源建設(shè)，從而幫助學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，以此強化線下教學(xué)效果。

（二）建立適用于課程教學(xué)內(nèi)容的科教融合案例，探索基于科教融合的育人模式

根據(jù)教學(xué)團隊及國內(nèi)外公開發(fā)表的一流科研成果，遴選出與不同章節(jié)課程知識點密切相關(guān)的科研成果，并結(jié)合本科生知識體系構(gòu)架，將科研問題涉及的課程內(nèi)容進行梳理與分解，實現(xiàn)一流科研成果反哺教學(xué)育人。如以教學(xué)團隊長期研究的水下爆炸載荷下艦艇毀傷特性研究為例，通過分析水下爆炸載荷下船體毀傷位置、毀傷模式，向?qū)W生深刻講解軍艦采用雙層底的原因，以及為有效抵抗沖擊載荷下船體變形，通過增加船底板厚、設(shè)置大尺度縱桁等方法提高船體強度的途徑。同時，向?qū)W生詳細(xì)展示該科研案例中所建立的艦船三維數(shù)值計算模型，可以讓學(xué)生對船體構(gòu)造具有整體認(rèn)識，進而為船體不同位置構(gòu)造特征和船體制圖知識點講解奠定基礎(chǔ)，即科教融合育人模式可有效彌補目前該課程教學(xué)中學(xué)生難以形成整體知識體系等問題。此外，也可將公開發(fā)表的科研成果如波浪載荷下海洋平臺運動特性等用于課堂教學(xué)中，從而讓學(xué)生深刻理解動力定位裝置對海洋結(jié)構(gòu)物運動特性的影響，避免學(xué)生僅停留在了解海洋工程結(jié)構(gòu)物固定方法，而對其中科學(xué)原理知之甚少的弊端。通過“引入科研問題—分析科研問題—引出教學(xué)內(nèi)容”的方式進行講解，讓學(xué)生深刻理解教學(xué)內(nèi)容所蘊含的深層科學(xué)原理和工程問題，同時對行業(yè)前沿科學(xué)問題及技術(shù)發(fā)展方向有所了解，逐步探索基于科教融合的育人模式，切實提高新工科背景下人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（三）線上線下混合教學(xué)模式下師生雙向互動教學(xué)方法及評價體系研究

“船體構(gòu)造與制圖”課程是一門實用性極強的基礎(chǔ)通識課程，教學(xué)過程中學(xué)生注意力不高，課程參與度較低，嚴(yán)重制約了教學(xué)效果。這要求教師在教學(xué)中要擯棄傳統(tǒng)的以教師為重點的“滿堂灌”教學(xué)方法，轉(zhuǎn)換為師生并重的課堂教學(xué)模式，通過師生雙向互動交流有效突破傳統(tǒng)課堂單純讓學(xué)生記憶的弊端，從而提高學(xué)生的主人翁意識。在雙向互動教學(xué)模式中，需要教師以高屋建瓴的思想引導(dǎo)和規(guī)劃學(xué)生的參與［5］，即教師首先要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容決定哪些內(nèi)容可以通過互動交流提高教學(xué)質(zhì)量，哪些內(nèi)容還是應(yīng)該以教師為“主演”，即要限定師生雙向互動式教學(xué)的具體內(nèi)容。互動式教學(xué)要注重持續(xù)性，即在不同教學(xué)模塊下、不同節(jié)次教學(xué)過程中均設(shè)置互動式教學(xué)環(huán)節(jié)，并將科教融合與互動式教學(xué)相融合。在互動方法上，需根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和線上線下混合教學(xué)模式，分別采用提問式教學(xué)、分組討論、案例教學(xué)等互動式教學(xué)方法［4］，鼓勵學(xué)生綜合運用所學(xué)知識進行分析和實踐。同時，與制圖案例設(shè)計類似，將課堂互動討論環(huán)節(jié)計入考核成績中，達(dá)到以考促學(xué)的教學(xué)目的。此外，結(jié)合隨堂測評、學(xué)生評價、教師聽課等方式及時評估不同互動式教學(xué)方法在線上線下混合教學(xué)模式下的實踐效果，形成適用于船舶與海洋工程專業(yè)一流本科生課堂教學(xué)的雙向互動式教學(xué)方法。

（四）強化新時代思政元素，提高學(xué)生服務(wù)國家海洋強國戰(zhàn)略的意識

我國擁有廣袤的海洋領(lǐng)土，為國家經(jīng)濟發(fā)展提供了豐富的石油、天然氣及礦產(chǎn)等資源。然而由于歷史等原因，我國與周邊國家領(lǐng)海紛爭不斷，嚴(yán)重威脅我國領(lǐng)土完整，保衛(wèi)領(lǐng)海主權(quán)的完整性迫在眉睫。從海軍司令乘漁船視察到如今擁有三艘航母的新時代海軍，從完全依靠國外技術(shù)到逐步形成領(lǐng)跑局面的深水半潛式鉆井平臺，船海事業(yè)的不斷發(fā)展為推動我國國防建設(shè)、社會經(jīng)濟發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，并見證了新中國從淺海走向深藍(lán)的偉大歷史進程。船舶與海洋工程行業(yè)的發(fā)展是新中國百年奮斗史的一個縮影，期間涌現(xiàn)出如“共和國勛章”獲得者黃旭華等一批時代楷模，他們獻身我國國防事業(yè)的光輝事跡激勵著一代代新中國建設(shè)者。在課程教學(xué)中以核潛艇、航母、“蛟龍”號等海洋重器為牽引，以船海領(lǐng)域杰出人物事跡為依托，融入愛國主義教育，不僅可以讓船舶與海洋工程專業(yè)本科生深刻認(rèn)識到課堂內(nèi)容的重要性，也可以讓學(xué)生樹立起牢固的愛國主義情懷，提高學(xué)生的榮譽感和使命感，強化學(xué)生服務(wù)國家海洋強國戰(zhàn)略的社會責(zé)任感和信念，為我國海軍裝備和海洋開發(fā)貢獻力量。

結(jié)語

哈爾濱工程大學(xué)具有船舶與海洋工程A+學(xué)科，為我國船海事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才。為不斷提高我校船舶與海洋工程專業(yè)本科生“船體構(gòu)造與制圖”核心課程的教學(xué)質(zhì)量，分析了課程特點和目前存在的問題，探討了線上教學(xué)資源建設(shè)、科教融合育人模式、線上線下混合教學(xué)模式下互動教學(xué)方法探索及思想政治建設(shè)方法，旨在建立豐富的線上教學(xué)資源以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，引導(dǎo)學(xué)生及時了解行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)和前沿科研成果，并提高學(xué)生的主人翁意識、教學(xué)參與度、學(xué)習(xí)興趣及德育素養(yǎng)。隨著高校不斷加強本科生教學(xué)工作投入力度以及提高教學(xué)資源和方法的迫切需求，我們將不斷總結(jié)和完善教學(xué)經(jīng)驗，為新工科背景下培養(yǎng)有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)?shù)拇芭c海洋工程專業(yè)優(yōu)秀人才做出貢獻。