(大連海事大學 輪機工程學院，遼寧 大連 116026)

一、輪機工程相關概念及其內涵

1.工程

工程(engineering)指的是應用科學(science)將自然資源以最優(yōu)化的方式轉化為人類所用。工程的含義有廣義和狹義之分，美國工程技術認證委員會(The Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET)將工程定義為一種專業(yè)領域，“在該專業(yè)領域中，通過學習、經驗和實踐獲得的數學和自然科學知識被應用于判斷，以開發(fā)出經濟地利用自然界的物質和力量造福人類的方法”。ABET的前身美國工程師專業(yè)發(fā)展委員會(The American Engineers’Council for Professional Development, ECPD)將工程定義為“創(chuàng)造性地應用科學原理來設計或開發(fā)結構物、機器、設備或制造過程，或單獨或組合使用它們的產品或系統(tǒng)；或在充分了解其設計的情況下建造或運行該產品或系統(tǒng)；或預測其在特定操作條件下的行為。上述所有方面都涉及預期的功能、運行經濟性以及生命和財產安全”。[1]因此，所有的工程活動都可以歸結為應用數學和自然科學及其衍生的固體力學、流體力學、熱力學、傳熱學、材料科學和計算機科學等工程科學，來解決實際問題。這些問題可能是多種多樣的，涉及不同的領域和復雜性，但解決問題的方法是共通的，即創(chuàng)造性地將思想、知識、經驗等融合在一起，以創(chuàng)建新的最優(yōu)解決方案。

2.工程師

工程活動的主要領導者和創(chuàng)造者是工程師(engineer)，同時工程師也是工程教育的主要培養(yǎng)目標。工程師同科學家(scientist)一樣，都要接受完整的數學和自然科學知識的教育。但科學家使用這些知識主要是為了去發(fā)現(to discover)新的知識，而工程師使用這些知識主要是為了發(fā)明(to contrive)和創(chuàng)造(to create)，即設計和開發(fā)有用的結構物、過程或設備。通常，一個完整的工程團隊(engineering team)應包括工程師、技術專家(technologist)、技術員(technician)和工匠(craftsman)。其中，工程師將數學和自然科學知識運用于有用的結構物、過程或設備的高效設計和建造，典型的活動包括概念設計、研究、項目規(guī)劃、產品創(chuàng)新、系統(tǒng)開發(fā)和工程團隊的監(jiān)督；技術專家聚焦于已經確立的工程原理和過程的直接應用，接受有限的數學和自然科學知識以及基礎工程理論，更多的興趣在硬件和過程，典型的活動包括例行的產品開發(fā)、生產監(jiān)督、技術銷售、人力和材料及設備的協調；技術員僅接觸一個較窄的技術領域，如制圖、機械加工、電子技術等，典型的活動包括制圖、預測、現場檢查、數據收集等；工匠包括焊工、車工、電工、木工等，往往采用學?！こ虒嵺`相結合的培養(yǎng)模式。

根據結構物、過程或設備的產生過程和階段，工程師的主要職能可分解為[1]：

·研究(research)——使用數學和自然科學概念、實驗技術和歸納推理，尋求新的原理和過程。

·開發(fā)(development)——將研究結果用于有用的目的，新知識的創(chuàng)造性應用可能會導致新的工作模型、過程或機器的誕生。

·設計(design)——在設計結構物或產品時，選擇方法、指定材料并確定形狀以滿足技術要求和性能規(guī)格。

·建造(construction)——負責準備場地，確定可以經濟、安全地獲得所需質量的程序，指導材料放置，并組織人員和設備。

·生產(production)——負責裝置布局和設備選擇，選擇生產過程和工具，整合材料和組件的流程，并提供測試和檢查。

·運行(operation)——操縱和控制提供動力、運輸和通訊的機器、裝置或組織，確定運行程序，并監(jiān)督人員以獲得復雜設備可靠且經濟的運行。

·管理(management)——分析客戶需求，推薦設備以滿足具體需求，并解決相關問題。

工程教育國際合作組織CDIO倡導基于產品(product)、過程(process)或系統(tǒng)(system)的生命周期為環(huán)境來開發(fā)和部署工程教育，并認為工程創(chuàng)造物(產品、過程或系統(tǒng))的生命周期涵蓋構思(conceiving)、設計(designing)、實施(implementing)和運行(operating)四個階段[2]。構思階段包括定義客戶需求，考慮技術、法規(guī)和企業(yè)戰(zhàn)略等約束條件，并開發(fā)概念性的、技術和商業(yè)上的計劃；設計階段專注于創(chuàng)建設計，即描述實施階段的計劃、圖紙和算法；實施階段是指將設計轉換為產品、過程或系統(tǒng)，包括制造、編程、測試和驗證；最后的運行階段則使用已創(chuàng)造出來的產品、過程或系統(tǒng)來實現預期的價值，包括操作、維護、改進和拆解等。這四個階段的劃分也基本明確了工程師的職能領域。

3.輪機工程

根據專注領域的不同，工程學科有不同的分支，輪機工程便為其中之一。輪機工程是將工程科學應用于船舶動力裝置的開發(fā)、設計、制造、運行和維護的學科。這里所說的船舶動力裝置包括但不限于水面船舶、水下潛航器以及海洋結構物的推進裝置、輔助機械和系統(tǒng)、自動化和控制系統(tǒng)等。輪機工程隸屬于船舶與海洋工程一級學科，雖不單獨作為一個學科類別，但其研究方向體現了船舶與海洋工程、交通運輸工程、動力工程及工程熱物理、環(huán)境科學與工程、安全科學與工程、電氣工程、控制科學與工程、機械工程、材料科學與工程等工程學科的交叉與融合。相應的，由這些學科共同提供課程所組成的集合，也就形成了輪機工程專業(yè)。

二、輪機工程專業(yè)的再認識

在《普通高等學校本科專業(yè)目錄》中，輪機工程專業(yè)屬于工學學科門類的交通運輸類專業(yè)，主要面向船舶運輸領域培養(yǎng)船舶動力裝置的操作管理人才，側重于船舶動力裝置的管、用、養(yǎng)、修。人才培養(yǎng)的重要參考標準是國際海事組織《1978年海員培訓、發(fā)證和值班標準國際公約》(STCW公約)，并需要通過國家海事局組織的專業(yè)培訓合格證書和適任證書考試從而獲得職業(yè)資格。雖然STCW公約設定了國際通行的質量標準，然而就現狀看，一定程度上它也制約了輪機工程專業(yè)人才的培養(yǎng)[3]。除傳統(tǒng)的培養(yǎng)海上運輸人才的航海類院校外，部分工科優(yōu)勢高校依托原有的優(yōu)勢專業(yè)如能源與動力工程專業(yè)或船舶與海洋工程專業(yè)也開辦了輪機工程專業(yè)方向，前者如哈爾濱工程大學和江蘇科技大學，后者如上海交通大學、華中科技大學和哈爾濱工業(yè)大學(威海)。能源與動力工程專業(yè)和船舶與海洋工程專業(yè)衍生的輪機工程專業(yè)方向主要面向陸上就業(yè)，針對船舶設計和建造階段培養(yǎng)人才，側重于輪機系統(tǒng)設計以及船舶動力裝置的設計和制造。隨著傳統(tǒng)的輪機工程專業(yè)畢業(yè)生海上就業(yè)意愿的不斷下降，謀求在陸上相關領域就業(yè)是其主要選擇，然而現有的人才培養(yǎng)方案和課程體系卻沒有讓他們做好相應的準備。因此，交通運輸類下的輪機工程專業(yè)應考慮適當向能源動力類和海洋工程類專業(yè)方向轉型，謀求面向船舶動力裝置的開發(fā)、設計、制造、運行和維護全生命周期開展人才培養(yǎng)。

長期以來，我國傳統(tǒng)的開設輪機工程專業(yè)的海事院校一直按輪機工程(海上)和輪機工程(陸上)兩個專業(yè)招生，前者按本科提前批招生，后者按本科普通批招生。教育部2012版本科專業(yè)目錄發(fā)布后，這樣的專業(yè)劃分方法和叫法被禁止了。但按照招生傳統(tǒng)，輪機工程專業(yè)還是按海上方向和陸上方向分別從本科提前批和本科普通批招生?！皩捒趶?、厚基礎”的人才培養(yǎng)是當前本科教育改革的主要目標之一，輪機工程專業(yè)的人才培養(yǎng)也應該回歸到工程人才培養(yǎng)的基本框架之下。因此，傳統(tǒng)的輪機工程(海上)和輪機工程(陸上)不足以成為專業(yè)之分，而僅僅是輪機工程專業(yè)下的方向之分。也就是說，輪機工程(海上)和輪機工程(陸上)應遵循大致相同的學科邏輯和課程體系，而在就業(yè)導向之下也僅僅只是在局部的課程模塊上存在方向之分。這其中，輪機工程(海上)因為STCW公約證書的要求，筆者認為開設相應的STCW證書課程模塊將有效避免輪機工程專業(yè)在本科教育和職業(yè)教育之間的糾纏不休。

三、基于工程教育認證的輪機工程專業(yè)課程體系構建

1.工程教育認證標準

中國工程教育專業(yè)認證協會“工程教育認證標準”或其他國際實質等效的專業(yè)認證標準通常均規(guī)定了學生、專業(yè)培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊伍、支持條件和持續(xù)改進等方面的認證要求。專業(yè)培養(yǎng)目標是設置課程體系、準備支持條件和持續(xù)質量改進的根本依據。周期性的調研利益相關方，并根據內外部需求適時調整專業(yè)培養(yǎng)目標是工程教育認證的基本要求。工程教育認證定義專業(yè)培養(yǎng)目標為“對該專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)后5年左右能夠達到的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述”[4]。根據當前的國家戰(zhàn)略需求、行業(yè)發(fā)展現狀以及學生個體訴求來看，面向船舶動力裝置的開發(fā)、設計、制造、運行和維護全生命周期開展人才培養(yǎng)已經成為輪機工程專業(yè)轉型發(fā)展的必然要求。輪機工程專業(yè)從傳統(tǒng)的培養(yǎng)操作技能人才轉向面向船舶動力裝置全生命周期培養(yǎng)工程技術人才，相應的畢業(yè)要求也要滿足工程教育認證標準的設定。中國工程教育專業(yè)認證協會“工程教育認證標準”設定了工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理以及終身學習等12條畢業(yè)要求[4]。畢業(yè)要求支撐專業(yè)培養(yǎng)目標的達成，而課程體系是實現畢業(yè)要求的主要載體。從結構和內容上改革課程體系，是輪機工程專業(yè)轉型發(fā)展的當務之急。

2.成果導向的輪機工程專業(yè)課程體系設置要求

成果導向教育(outcome-based education, OBE)是近年來工程教育改革的主流理念，它以學生最后所取得的學習成果作為教學設計和教學實施的目標，人才培養(yǎng)目標和市場需求是根本出發(fā)點[5]。通過對英國、新加坡等傳統(tǒng)國際海事中心海事職業(yè)領域的梳理以及近年來我國航海類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)去向的分析[6]，輪機工程專業(yè)主要的就業(yè)領域為海上輪機操作、陸上航運管理和服務以及船舶動力裝置和系統(tǒng)的設計、制造、維修、檢驗等，熱能、動力和機械制造等部門也是重要的就業(yè)領域。因此，輪機工程專業(yè)的畢業(yè)要求和就業(yè)需求決定了其專業(yè)基礎類課程和專業(yè)類課程主要應涵蓋“機、熱、電、控”四個領域[3]。在面向未來的智能船舶和數字社會發(fā)展趨勢下，專業(yè)的數字化和信息化轉型尤其重要[7]，來自相應學科的電氣、計算機、信息和控制類課程應適當加強。此外，工程專業(yè)所要求的數學和自然科學以及工程科學的基礎類課程，以及考慮經濟、環(huán)境、法律、倫理等約束條件下解決復雜工程問題和人的發(fā)展所要求的通識教育課程，也構成了輪機工程專業(yè)課程體系的有機組成部分。

3.輪機工程專業(yè)課程體系構建

根據工程教育認證要求，同時兼顧教育部對立德樹人根本任務的明確指示，以及國家海事局基于STCW公約對航海類專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，建議構建如圖1所示的輪機工程(海上)課程體系。

圖1 輪機工程(海上)課程體系設計

結合國際主流的航海類人才培養(yǎng)模式[8]，并考慮我國海事院校的現實約束條件，輪機工程(海上)可考慮實施差異化的人才培養(yǎng)模式，相應培養(yǎng)計劃的編排和課程體系的設計將有不同的表現形式。基于大連海事大學輪機工程(海上)目前的方向設置，可構建如圖2所示的輪機工程(海上)創(chuàng)新班型的模塊課程。普通班、卓越A、卓越C完全涵蓋STCW公約要求，畢業(yè)生參加STCW證書考試是強制要求。而面向海洋工程領域培養(yǎng)操作管理人才的海工班，畢業(yè)生參加STCW證書考試同樣是強制要求，但部分專業(yè)課程的設置強調了面向海洋工程裝備及系統(tǒng)的針對性。實驗班面向海洋強國建設和未來海事行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，畢業(yè)生不強制要求參加STCW證書考試，且課程修學達到設定的績點要求可獲得推薦免試攻讀研究生的資格。

作為對比，建議的輪機工程(陸上)課程體系設計如圖3所示。為適應今后的大類培養(yǎng)改革，第1～4學期的課程設置與輪機工程(海上)保持了完全一致，第5～8學期的專業(yè)基礎類和專業(yè)類課程也著重強調了船舶動力裝置的設計、制造和維修，以及強化了工程設計、建模、分析和計算等方面的知識傳授和能力培養(yǎng)。

四、輪機工程專業(yè)課程體系的特征

1.課程結構

基于工程教育認證標準對課程體系設置的基本要求，本文所構建的輪機工程專業(yè)課程體系主要包括通識教育、數學和自然科學、工程學科三大類。針對不同的專業(yè)方向和班型，各大類課程及其課程模塊的學分統(tǒng)計數據見表1。

圖2 輪機工程(海上)創(chuàng)新班型的模塊課程設計

圖3 輪機工程(陸上)課程體系設計

表1 課程類型和模塊的學分統(tǒng)計學分

(1)通識教育

通識教育簡單歸結為三個模塊：思政課程、外語教育和生涯發(fā)展。生涯發(fā)展課程模塊也許還可以進一步細分出其他的主題模塊，但始終要重點關注學生可遷移的職業(yè)技能和可持續(xù)的職業(yè)發(fā)展。此外，學生還可以結合自身興趣和未來發(fā)展自主選修人文藝術類和社會科學類各2學分的課程。依據不同的專業(yè)方向和班型，通識教育課程占畢業(yè)總學分的24%～29%，高于工程教育認證標準要求的15%。這主要是為了結合中國實際情況，堅持立德樹人，強調思政教育，同時外語教育也不可或缺，因此也不可能完全照搬國際上的認證指標要求。

(2)數學和自然科學

數學課程主要包括高等數學、線性代數、概率論和數理統(tǒng)計等；物理學課程主要包括大學物理和大學物理實驗；此外，學生還可以結合自身興趣和未來發(fā)展自主選修2學分的自然科學類課程。依據不同的專業(yè)方向和班型，數學和自然科學課程占畢業(yè)總學分的11%～14%，略低于工程教育認證標準要求的15%。在強調“寬口徑、厚基礎”的大背景下，整體的課程體系設計還需考慮如何適當提升數理基礎所占比重。

(3)工程學科

工程學科也包含三個模塊：工程科學、工程設計與綜合和工程實踐。依據不同的專業(yè)方向和班型，工程學科課程占畢業(yè)總學分的57%～65%。其中，工程實踐共28～49學分，占畢業(yè)總學分的16%～29%。剔除掉工程實踐課程，工程科學和工程設計與綜合課程占畢業(yè)總學分的36%～44%，高于工程教育認證標準要求的30%。整體而言，專業(yè)課程學分占比還是過高，還有必要進一步推動改革，減少專業(yè)課程比重，增加數理基礎和工程基礎類課程比重。此外，除卓越A班型，輪機工程(海上)其他班型的工程實踐學分占比均略低于工程教育認證標準要求的20%。但實際的培養(yǎng)計劃中，除了獨立設置的工程實踐課程，大部分工程設計與綜合類課程均設置有實踐(實驗)課時，因此這不是主要的障礙。但輪機工程(陸上)專業(yè)方向獨立設置的工程實踐課程學分占比僅16%，因此應考慮增設課程(項目)設計環(huán)節(jié)、船上認識實踐環(huán)節(jié)或增加企業(yè)實習時間來提升工程實踐學分占比，確保工程設計與實踐能力的培養(yǎng)。

2.課程內容

(1)通識教育課程

對于海事院校的工程教育而言，“海的味道、藍的底色”是區(qū)別于其他院校工程教育的根本特征和獨有特色。而這一特色如何體現，關鍵就在于其通識教育類課程要重點突出那一片“?！焙湍且荒ā八{”，相信這也是海事院?！敖鹫n”建設的天然優(yōu)勢。具體來說，譬如“軍事理論”課程，其課程內容在維護國家安全和提升個人軍政素質的總體框架下，如何更多地從海權、海軍、海洋安全保障等視角切入，從而突出涉海特色；人文藝術類課程，如何更多地凸顯海上權力史、航海歷史、航海文化、海洋文學等特征；類似的表現方式同樣適用于自然科學和社會科學類通識選修課程。在這方面，大連海事大學對于航海類專業(yè)的外語教育較早就開始采用行業(yè)自編的富有海事特色的基礎英語教程，將英語教育和海事教育相結合，不失為一個有益的嘗試。

(2)數學、自然科學和工程科學課程

輪機工程專業(yè)要求的數學和自然科學知識領域主要包括微積分、常微分方程、線性代數、解析幾何、概率與數理統(tǒng)計等數學基本知識，以及力學、振動、波動、光學、電磁學等物理學基本知識。而輪機工程專業(yè)要求的工程科學知識領域主要包括理論力學、材料力學、流體力學、工程熱力學與傳熱學、材料科學、電路與電子、計算機科學、控制科學等“機、熱、電、控”領域對數學和自然科學知識的運用而產生的新原理和新知識。然而，傳統(tǒng)的由學科提供課程、課程形成專業(yè)的教學設計導致的顯著問題是學時不夠用，來自某一學科領域的教師往往有很大的激情和沖動傳授給學生畢生所學，幫助學生構建學科知識大廈，完成學科思維的完整訓練，而學生卻沒有足夠的時間和精力較全面地了解和學習一個學科的知識。并且實際情況是，學生面向未來的職業(yè)領域和工程實踐，往往只需要從多個學科各攝取一點知識，來組裝自己的知識大廈和能力結構，從而完成復雜工程問題的解決。因此，成果導向教育模式強調以市場需求確定學生學習成果，并以此來反向設計課程體系和課程內容[5]。面對工程人才培養(yǎng)，任何一門課程都保有界限感尤為重要。只針對某一專業(yè)及其未來職場提供有針對性、直接相關的知識，而不是課程有什么就要教什么。這一原則也同樣適用于面向工程專業(yè)開設的社會科學類課程。譬如，就學生的經濟或法律素養(yǎng)的培養(yǎng)而言，相關課程的提供方就不得不考慮面向工程的大背景，而不在于經濟學或法學固有的知識體系。然而，這樣也可能導致的問題是學生知識的碎片化和思維能力的殘缺。如何在這一悖論之間取得精妙的平衡，就需要廣大輪機工程從業(yè)者和課程提供者開動智慧、群策群力了。

(3)工程設計與綜合及工程實踐課程

現階段的課程體系，除了通識教育、數學、自然科學和工程科學課程面向具體專業(yè)的針對性不強之外，輪機工程專業(yè)類課程陳舊的內容、臃腫的結構尤其顯著制約人才培養(yǎng)的質量提升，這既有歷史傳統(tǒng)的問題，也與輪機工程教育從業(yè)者缺乏改革創(chuàng)新的活力和勇氣有關。適當刪減、整合專業(yè)類課程的門數和學分，給學生更多的自主學習空間，提升專業(yè)類課程的“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”，增強學生工程設計能力、工程實踐技能以及面向未來的數字化信息化素養(yǎng)的培養(yǎng)，都是需要業(yè)內同行深入思考的問題。

五、結語

(1)本文構建的課程體系針對輪機工程專業(yè)，對于當前存在的專業(yè)方向和班型之分，主要是通過課程模塊予以實現，即無論是海上方向還是陸上方向，第1～4學期設置了完全一致的培養(yǎng)計劃，這將明顯有利于人才大類培養(yǎng)方案的實施，既可以在輪機工程專業(yè)內部實施大類培養(yǎng)，也可以拓展至航海類專業(yè)，甚至可以進一步拓展至工科專業(yè)開展大類培養(yǎng)。遵循漸進式改革原則，本文方案現階段僅限于討論輪機工程專業(yè)內部的大類培養(yǎng)。同時遵循本科提前批和本科普通批分開招生的現實，本文也無意于破除輪機工程海上方向和陸上方向之間的壁壘?，F有的方案之下，基于前4個學期的學分績點和個人意愿開展班型的分流，相比于目前通過入學成績分班型是更科學合理的。實驗班作為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的試驗田，既可以小范圍的試點取消強制性的職業(yè)資格證書考試，也可以對輪機工程陸上方向的學生保持開放，甚至可以進一步向學校其他工科專業(yè)學生開放招生，從而在更大范圍內選拔最優(yōu)秀的學生，為未來的船舶與海洋工程領域培養(yǎng)學術科研人才。如果確實人才培養(yǎng)效果較好，適當擴大實驗班培養(yǎng)方案的招生規(guī)模也不是不行的。

(2)大連海事大學輪機工程專業(yè)現階段的人才培養(yǎng)方案主要是基于就業(yè)行業(yè)和領域來分班型和設計課程體系的，人才的培養(yǎng)定位還是操作管理人才。本文構建的人才培養(yǎng)方案，力求使培養(yǎng)定位面向船舶動力裝置的開發(fā)、設計、制造、運行和維護全生命周期，以增加畢業(yè)生就業(yè)的靈活性、發(fā)展的選擇性以及職業(yè)生涯的寬度，這也是符合工程教育的本質和國內外的主流趨勢的。

(3)對于需要參加STCW證書考試的班型而言，工程設計與綜合和工程實踐模塊課程還單獨列出了STCW證書課程模塊。這樣的設計一方面便于依據課程、課時、班數核定航海類師資數量，強化“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)和配備；另一方面也有針對國家海事局組織的專業(yè)培訓合格證書和適任證書考試進行培訓和備考的考量，為畢業(yè)生順利獲得職業(yè)資格提供便利；再一方面，獨立的STCW證書課程模塊也為其他院校、其他專業(yè)的工科畢業(yè)生尋求海上就業(yè)的職業(yè)資格進行培訓和考試提供便利；最后，將STCW證書課程單獨列出，也便于國家海事局開展課程認證和確認，為部分教學質量過硬的院校申請畢業(yè)生STCW證書考試豁免提供便利。

(4)課程具體的名稱可結合本校歷史傳統(tǒng)和未來發(fā)展擬定，開設學期也需要結合本校師資配備、班型設置、設施條件等統(tǒng)籌考慮。然而最為關鍵的，還是得以建設“金課”為目標，持之以恒地打磨課程內容、創(chuàng)新教學方法。在這方面，提供通識教育、數學、自然科學、社會科學等基礎課程的學科或院系同樣也應發(fā)揮主體作用，保持與學生所在院系和行業(yè)的溝通協調，提供有專業(yè)針對性的課程。