明付仁 熊骋望 刘云龙 任少飞
[摘 要] 船舶与海洋工程“双一流”学科是我国兴海强国战略的重要基石，船舶与海洋工程专业主干课程则是该学科的强力支柱，通过创新驱动发展，不断探索科教融合培养模式，能够有力支撑该学科的世界一流地位。教学团队以学科特色为背景，以理论教学为起点，以科研项目为平台，以双向融合为目标，以思政教育为切入点，创建了“理论教学—应用实践—吸收反哺”的科教融合培养模式。通过该培养模式在船舶与海洋工程专业主干课程“船舶与海洋工程结构力学”教学中的应用实践，获得了较好的培养效果，为推进“双一流”学科船舶与海洋工程专业主干课程的科教融合提供了重要参考。
[关键词] 科教融合;“双一流”学科;船舶与海洋工程;思政建设
[基金项目] 2021年度哈尔滨工程大学高等教育研究课题“新船海工程背景下有限元方法的实践教学模式探索”
[作者简介] 明付仁（1986—），男，吉林长春人，工学博士，哈尔滨工程大学副教授，博士生导师，主要从事舰船结构毁伤与生命力研究。
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2021）47-0087-04 [收稿日期] 2021-08-24
习近平总书记在党的十九大报告中指出，要坚持陆海统筹，加快建设海洋强国。船舶与海洋工程学科作为国家一级重点学科，是建设海洋强国的重要基石，其核心是培养从事船舶、水下运载器及各类海洋工程结构设计、研究、生产制造等高水平研究型人才。该培养目标要求学生不仅具有扎实的专业基础知识，还需要具备较强的实践、创新、学科交叉融合、解决实际问题等“通用能力”。然而，目前的人才培养模式存在严重的“短板效应”，传统的“象牙塔”“闭门造车”式的课堂教学模式往往只强调单一的知识输出，教师的“填鸭式”教育、学生的刻板模仿学习、教育理念的落后老套、教育方式的呆板局限等，难以实现对学生专业认知、综合能力的系统提升，难以达到理想的人才培养效果。尤其在高端海洋装备制造业、先进海洋技术等领域对人才综合能力要求不断提升的当下，传统的单一课堂教学培养模式的弊端日益凸显，创新能力匮乏、机械呆板式复制人才、理论脱离实际、综合素质低下等问题仍然存在。
科教融合强调以一流的科学研究支撑一流的本科教学，形成科研与教学有效融合、相互支撑的局面[1，2]，突破传统课堂教学单纯为学生提供记忆和模仿认知经历的模式，通过培养学生的分析能力、创新能力、批判思维能力和评价能力，为学生提供多样化的认知经历，能够不断提高学生解决实际问题的“通用能力”，打造高水平研究型人才的培养创新模式[3-5]。“善歌者，使人继其声。善教者，使人继其志。”通过将科研成果转化为教学资源，形成科研与教学有效融合且相互支撑的局面，能够为“双一流”高水平研究型大学的人才培养探索出新的道路[6-8]。
“船舶与海洋工程结构力学”作为船舶与海洋工程主干课程之一，是一门理论性非常强且强调工程应用的基础课程，主要教学目的是让学生掌握船舶与海洋结构的力学分析方法，根据结构的特征和受力状态，分析结构的响应变形和应力状态;反过来，通过结构的许用应力，确定结构的设计状态和形式，解决先进船舶与海洋工程结构物设计与制造的力学难题。本教学团队以科教融合为驱动，在教学内容上，教师以船舶与海洋工程典型结构模型为切入点，结合实际船舶结构的边界条件和初始受载条件，抽象出理论数学模型进行求解;反过来，通过运用理论计算得到的结果对船舶与海洋工程实际生产设计等进行指导;在教学方式上，注重采取翻转课堂、线上线下混合式教学等多种教学模式，通过讲解我国在船舶与海洋工程领域取得的重大进展和时代科学家事迹，实现与思政案例的有机结合，邀请行业内的知名专家走进课堂，激发学生的学习兴趣和源动力，避免枯燥乏味;在教学成果上，教学团队不仅帮助学生打牢基础理论知识，更是要突破理论的禁锢和限制，面向实际问题、解决实际问题，实现理论与实践并举，形成学生独立自主解决实际问题的“通用能力”。践行科教融合理念，在课程教学与实践过程中，重点从以下几个方面进行了探索研究。
一、注重思政建设，掌握前沿动态，蕴“力”于教学，激发学习和科研的兴趣和源动力
“船舶与海洋工程结构力学”更侧重于力学分析和数学模型建立，这方面的知识比例较大，对于学生的前期理论知识基础要求较高，而且在课程教学中相对来说也比较枯燥乏味，因此，课堂教学不仅要从基本概念、基本原理、基本方法方面进行教学，也要将思政建设融于教学，通过讲述钱学森、郭永怀等老一辈科学家在力学科研中的故事和爱国情怀，以及中国的大国工程创举，拓宽学生课堂学习的视野，丰富学习和钻研的思路，加深对学科、课程的理解，不仅可以传承老一辈科学家的精神，增强爱国主义教育，还能振奋学生的学习热情，激发学习和科研的兴趣。同时，也要从科研历史、前沿动态和发展趋势等方面进行教育，通过搜集和展示最新最前沿的科研成果视频资料，比如“悟空号”“蛟龙号”“海洋平台981”等先进的海洋工程领域研究成果，鼓励学生大胆思考，提出问题、分析问题和解决问题。开展“专家进课堂”活动，邀请行业内国内外知名专家学者，通过线上线下混合方式，给学生讲述自己的研究历程、研究进展、最新研究成果及科研心得体会，对本科生进行一次生动的思政教育。通过专家对国内外最新的科研进展和亮点的讲解，可以锚定学生发展的重点方向，启发学习中的兴趣和爱好。通过不断地“把脉”科研的前沿动态，使学生逐渐享受学习的过程，并从解决实际问题的探索中找到乐趣，点亮向科学前进的火炬。
二、锤炼逻辑思维和创新能力，开启启发式、批判式、归纳式课堂模式
“船舶与海洋工程结构力学”课程对基础知识运用能力要求较高，教学的重点在于逻辑思维的建立以及解决问题的方法和能力，而不是课本中条条框框的公式。在课堂教学中，为了强调逻辑思维的梳理能力，在讲课过程中强化和突出重要知识点，鼓励学生记录课堂笔记，针对其中的关键难点，组织学生与教师互动问答，养成提问题、提好问题的能力;在每章结束时，组织学生进行制作思维导图比赛，并进行自评和互评，挑选出完善、缜密的思维导图方案，帮助学生还原课程的大局观，突破课本的禁锢和限定，达到教育的本质目的。此外，以经典的桥梁和钢架结构事故作为案例，以小班分组研讨事故产生的原因并提出问题，引入最新版本的计算结构力学软件，鼓励学生针对这些实际问题进行计算分析，找出问题的根源，并根据计算结果得出结论;然后进行角色反转、翻转课堂，以小组的形式让学生讲解各组的研究成果，展示自我，同时，教师进行启发式分析问题、解决问题。在此过程中鼓励学生进行批判式创新，逐步养成多维思维解决问题的能力，实现“教师教學”向“师生研讨”与“学生探究”的平滑过渡，培养解决实际问题的实践能力。在期末考核过程中，增设主观发挥题目，包括讨论领域前沿相关热点、课程学习的建议与规划，以及科研小案例的分析与讨论等，重点考查学生课堂的理论学习、课后的科研实践等总结、归纳和分析能力，总体分值控制在10%以内，这样，学生可以针对课堂理论教学部分进行应用性讨论，开启批判式、归纳式探讨。此过程中能够综合运用所学到的知识，同时也能养成缜密的逻辑思维能力和创新能力，为高水平复合型研究人才的培养和成长提供重要的支撑。
三、推进“理论教学—应用实践—吸收反哺”模式，培养学生的分析、创新、批判和评价等通用能力
在课堂理论教学的同时，为学生提供科创平台。根据教师从事的科研项目，整理出相对闭环且与教学目标接近的科研问题，分配给小组学生，为他们提供科研思路和科研条件。学生通过查阅文献，实地调研，开展针对实际问题的针对性研究，逐步地解决问题。学生通过科研实践，及时发现并弥补自身理论学习的不足，深化对理论知识的理解;反过来，学生对知识点的掌握和强化又会支撑科研成果的产出，使得解决问题的“通用能力”得到不断提升。在近年的课程实践中，教学团队经过不断地强化自我认知，探索形成了“理论教学—应用实践—吸收反哺”的科教融合模式。理论教学：通过基于教师和学生互动的本位建构，激发学习兴趣，锤炼逻辑思维，让学生形成模仿、记忆、消化吸收及升级探索的认知经历;应用实践：鼓励学生参与前沿的、贴近课程教学的科研项目，引导学生进入真实的问题情境，以教学科研双目标为牵引，借助于计算结构力学软件，逐步解决实际的科研项目，锻炼自我解决问题能力;吸收反哺：以科研项目实践认知反哺理论学习和理解的不足，融会贯通，养成自主学习、解决实际问题的能力。这样，通过融合教学和科研两种活动，打破了传统教学中以教师本位建构的知识体系，为学生提供了多样化的认知经历，促进学生和教师的互动建构，提高了创新和多学科交叉融合解决实际问题的能力，取得了良好的教学培养成效。
四、加强系统化理论学习和科研训练，接轨研究型教育，贯通本科和研究生培养方案
开展研究型教育是实现高层次人才培养和创新创造的重要途径。通过布局科教融合育人机制，鼓励本科生带着问题去学习基础理论知识，在摸索中认识问题、理解问题和解决问题，在本科生阶段为学生埋下科学的种子，经过四年的温补养分和积蓄力量，在研究生阶段才能茁壮成长。在课程实践中，教学团队立足于大团队、大平台、大项目支撑高质量人才培养的目标，将本科生科研实践与科研团队对接，让本科生尽早接触前沿科技的动态发展。此外，坚持落实贯穿本科生和硕博研究生的一体化培养方案：在大一、大二的低年级阶段，鼓励学生参与国家创新创业活动，走进创新创业实验室参与和体验科研过程，享受科研兴趣萌生的乐趣;在大三、大四的高年级阶段，提前安排本科毕业设计的立题和开题，鼓励本科生在学有余力的同时，运用和拓展自己所学的知识，参与力所能及的科研项目，体验以自我构建的科研过程，享受科研成果产出的乐趣;落实本科生导师制度，为硕士生导师和博士生导师与本科生的接洽搭桥，进行资源最大化利用，让本科生在耳濡目染中成长和学习;择优选择博士研究生作为副班主任，带动本科生进行科研实践训练，形成本科—硕士研究生—博士研究生的梯队合作培养模式;针对准研究生，在大四年级优先选修研究生课程，接触硕博研究生的科研课题，提前为研究生的学习和科研积蓄能量。通過这些措施，切实加强本科生阶段的理论学习和科研实践的系统化训练，贯通本科—硕士研究生—博士研究生一体化培养方案，构建研究型大学的人才培养模式。
五、结语
船舶与海洋工程专业是理论与实践并举的交叉融合型学科。践行科教融合理念，文章剖析了船舶与海洋工程“双一流”学科人才培养的困局，从思政建设、课堂模式、“通用能力”培养、接轨研究型大学人才培养模式等方面对科教融合新模式进行了探索研究，通过近些年的实践，取得了良好的效果。将一流的科研成果、科研经验与高质量的课程教学融合，以理论教学为起点，以科研实践为过程，以双向融合为目标，能够强有力地化解科研与教学的矛盾，呈现教学科研相长的局面，既可以增强教师与学生的成就感，也能够有力促进“双一流”学科建设，完成世界一流高水平研究型大学的核心使命。
参考文献
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