王哲　呂欣榮　徐敏義

［摘 要］ 結(jié)合大連海事大學(xué)輪機工程專業(yè)課程的建設(shè)經(jīng)驗，分析了新工科背景下輪機工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識課堂學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用需求，針對人才培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的普遍問題，融合“雙碳”背景下航運業(yè)的科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢，構(gòu)建了從輪機基礎(chǔ)類到船舶海洋應(yīng)用類知識橋梁的課程教學(xué)模式，著重從混合實踐求知、交互知識導(dǎo)入、去中心評價體系到挑戰(zhàn)性科創(chuàng)探索等方面進(jìn)行了革新。實踐表明，該模式有效鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)、應(yīng)變、協(xié)調(diào)與創(chuàng)新能力，是船舶輪機人才培養(yǎng)的有效途徑。

［關(guān)鍵詞］ 多模式教改；新工科培養(yǎng)；實踐革新

［基金項目］ 2022年度大連海事大學(xué)校級教學(xué)改革一般項目“新工科輪機熱工基礎(chǔ)課‘求知—講授—評價—科創(chuàng)教學(xué)模式改革研究”（2022Y26）

［作者簡介］ 王 哲（1986—），男，遼寧大連人，博士，大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院副教授，主要從低碳、零碳船舶能源動力類教育研究；呂欣榮（1973—），女，遼寧大連人，碩士，大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院副教授，主要從事輪機工程教育研究；徐敏義（1984—），男，遼寧大連人，博士，大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院教授，主要從事學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）07-0093-04［收稿日期］ 2022-05-12

引言

新工科教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)貫穿于理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、精神文化輸送、科學(xué)技術(shù)拓展和社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)中，是一種工程實踐和教育創(chuàng)新相結(jié)合的人才建設(shè)體系。它是國家面向未來工程技術(shù)發(fā)展新需求、創(chuàng)新強國與內(nèi)外競爭新戰(zhàn)略、“育人為本，德育為先”新形勢下，開展的高等人才教育革新［1］。因此，工程技術(shù)人才的培育和創(chuàng)新，在國民經(jīng)濟發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)突破、科學(xué)戰(zhàn)略布局、民族團結(jié)等方面起著舉足輕重的作用。大學(xué)是新工科教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場，是具有交流、個性化、協(xié)作、與社會需求相關(guān)等特點，能夠?qū)⑽幕夹g(shù)與現(xiàn)代工業(yè)原理結(jié)合起來的有效人才適應(yīng)性教育系統(tǒng)［2］。隨著全球科技的飛速發(fā)展和其他線上互聯(lián)模式技術(shù)的快速發(fā)展，為學(xué)習(xí)的探索與實踐提供了更廣闊的空間，也促使傳統(tǒng)以解決問題為主的工程教育走向變革發(fā)展與開拓創(chuàng)新。

在全球化的影響下，傳統(tǒng)輪機工程專業(yè)工程教育培養(yǎng)目標(biāo)亟須升級改造［3］。因此，為培養(yǎng)具備社會責(zé)任感、創(chuàng)新實踐能力、寬厚基礎(chǔ)、人文情懷和全球視野的輪機工程卓越創(chuàng)新專業(yè)化人才，需要遵循以下要求［4］：首先，在全球社會經(jīng)濟環(huán)境范疇內(nèi)，培養(yǎng)學(xué)生在船舶與海洋工程和輪機工程學(xué)科方面的發(fā)展，并進(jìn)行展望。廣泛地展望“雙碳”戰(zhàn)略下全球航運業(yè)低碳、零碳的發(fā)展趨勢，全球海事可持續(xù)性經(jīng)濟資源環(huán)境的變化影響，以及涉海相關(guān)的人道主義與社會發(fā)展政策等，使其準(zhǔn)備好應(yīng)對未來世界變化的挑戰(zhàn)。其次，培養(yǎng)學(xué)生利用基礎(chǔ)數(shù)理、工程學(xué)知識及跨學(xué)科綜合知識體系去解決船舶與海洋工程研發(fā)和實際工程問題的能力，并加強在此過程中的創(chuàng)新思維演繹。廣泛地拓展跨學(xué)科思維方法，如廣泛整合人工智能、納米材料、3D打印及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，與傳統(tǒng)船舶海洋結(jié)合，以應(yīng)對未來工程技術(shù)領(lǐng)域多學(xué)科發(fā)展與多領(lǐng)域技術(shù)交叉創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。最后，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神、溝通交流和主動適應(yīng)終身學(xué)習(xí)的能力，成為輪機工程技術(shù)和管理的引領(lǐng)者，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)、科研和企事業(yè)部門服務(wù)。通過課堂衍生出的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)科創(chuàng)精神、實習(xí)就業(yè)等創(chuàng)造機會，打破校園理論學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實踐的屏障。因此，以培養(yǎng)擁有創(chuàng)新力、應(yīng)變力、協(xié)調(diào)力、社交力的船舶與海洋工科人才為目標(biāo)，面向大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院全體本科生的專業(yè)必修課，構(gòu)建前期靈活互動、中期混合實踐、后期能力提升，具有主動求知、交互教學(xué)、去中心化評價、挑戰(zhàn)性科創(chuàng)的“求知—講授—評價—科創(chuàng)”教學(xué)模式，為工程質(zhì)量認(rèn)證、專業(yè)課教育革新及教學(xué)大綱更改提供了參考和依據(jù)。

一、“求知—講授—評價—科創(chuàng)”框架設(shè)計

結(jié)合輪機工程學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)經(jīng)驗，以其特點和培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，探索構(gòu)建新的教學(xué)模式。如基于思維導(dǎo)圖，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；從單一的講授方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€互動的知識教學(xué)；從傳統(tǒng)的知識要點灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)殇浵窈驼n外的自我學(xué)習(xí)；從實驗教師的宣講引導(dǎo)，到虛擬實境的模擬；從集中式的團體測驗到分散式的多對多的去中心化評價；拓展基礎(chǔ)課內(nèi)核由理論學(xué)習(xí)輻射到科研型挑戰(zhàn)性科創(chuàng)項目指引。最終，從能力培養(yǎng)、教學(xué)產(chǎn)出、條件保障及基礎(chǔ)支撐多個維度，構(gòu)建前期聯(lián)動授課、中期混合實踐、后期能力提升，以主動求知、交互教學(xué)、評價體系和科創(chuàng)項目為準(zhǔn)繩的“求知—講授—評價—科創(chuàng)”新工科教學(xué)模式框架（見圖1）。該框架適用于絕大部分新工科課程的改革和優(yōu)化，尤其是面向高年級專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)拓展課等，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情，以及學(xué)習(xí)、應(yīng)變、協(xié)調(diào)等能力。

（一）主動求知的課程實踐革新

由知識灌輸?shù)街鲃忧笾墙逃母锏闹饕獑栴}。因此，通過培養(yǎng)自學(xué)能力和批判思維，借助影響最終成績評價的自學(xué)報告和課程內(nèi)容思維導(dǎo)圖的形式，從認(rèn)知觀念和原動力出發(fā)激發(fā)學(xué)生的求知熱情，是該框架的起始點。輪機工程專業(yè)基礎(chǔ)課具有較強的實操性，理論學(xué)習(xí)需要實踐的驗證與深化。因此，該階段的革新瞄準(zhǔn)了當(dāng)代年輕人接受力強、可塑性強等特點，建設(shè)高質(zhì)量的線上學(xué)習(xí)資源。例如：學(xué)校通用輪機模擬訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)和模擬訓(xùn)練等，取代傳統(tǒng)的講解、操作環(huán)節(jié)。通過這種方式，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性。通過對大學(xué)生思想政治教育的實踐，使其具有克服困難、勇于承擔(dān)的思想觀念，提高其思想道德素質(zhì)以及主動求知、自主學(xué)習(xí)的積極性，增強其對社會的責(zé)任感。

（二）交互教學(xué)的革新

傳統(tǒng)的照本宣科的課程極易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)等不良情緒。該革新從單一的灌輸知識轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮處煄ьI(lǐng)下的互聯(lián)網(wǎng)混合式實時交互、學(xué)習(xí)小組會議討論、直播答疑小結(jié)短視頻等，突破了時間和時空的限制。以輪機熱工基礎(chǔ)課為例，教學(xué)團隊通過對學(xué)生知識掌握情況的摸底，以學(xué)情分析問卷調(diào)研上的知識統(tǒng)計為基礎(chǔ)，進(jìn)行了有針對性的答疑解惑，并捋順了課程體系，完善了資料，以先進(jìn)的技術(shù)手段搭建了網(wǎng)絡(luò)課程平臺，最終構(gòu)建了線上線下優(yōu)化互動體系，實現(xiàn)了交互式教學(xué)。

（三）課程評價革新

對于學(xué)生對課程知識體系的理解與掌握程度，不應(yīng)限于某次固定形式的考核，因此，需要進(jìn)行有針對性的評價。這一階段要求學(xué)生進(jìn)行能力拓展、模擬訓(xùn)練、案例再現(xiàn)等學(xué)習(xí)，通過對知識點和實際操作的學(xué)習(xí)，使學(xué)生提高對專業(yè)課程的認(rèn)識和靈活應(yīng)用能力。此時，再拓展課題公布、團隊討論、課程測試、組內(nèi)互評、小組比較等形式的課程規(guī)劃。以輪機熱工基礎(chǔ)課為例，筆者所在的課題團隊已建立了完整的知識能力和拓展訓(xùn)練測試庫，覆蓋全部專業(yè)課程的內(nèi)容。另外，安排靈活的創(chuàng)新性拓展和課題，彌補單一考核帶來的理論學(xué)習(xí)與實踐的偏差評價。通過布置面向工程實際的創(chuàng)新性課題、開展學(xué)生無領(lǐng)導(dǎo)小組討論及技術(shù)提案等環(huán)節(jié)，引入學(xué)生互評機制。

（四）綜合挑戰(zhàn)性科創(chuàng)革新

從以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，到不拘泥于專業(yè)課堂、不以考試結(jié)束為課程終點，體現(xiàn)了專業(yè)知識價值塑造、自身能力培養(yǎng)，并結(jié)合專業(yè)課的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、求職就業(yè)設(shè)計等，有針對性地對相關(guān)課程的課后項目進(jìn)行探索創(chuàng)新。以課題論證、項目報告等形式，以項目或問題為驅(qū)動，強調(diào)合理提升后期課程的挑戰(zhàn)度，增加課程難度，拓展課程深度，把傳統(tǒng)考試變?yōu)橛猩疃?、有難度、有挑戰(zhàn)度的以解決實際問題為目標(biāo)的考核。打通大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課之間的壁壘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在綜合挑戰(zhàn)性科創(chuàng)革新中把握高階性，將知識與能力素質(zhì)有機融合，培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)基礎(chǔ)知識解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維。

二、可行性與創(chuàng)新性分析

以大連海事大學(xué)輪機工程學(xué)院的熱工流力教研室開設(shè)的課程為例，針對上述教學(xué)創(chuàng)新模式的基礎(chǔ)支撐可行性、條件保障可行性、學(xué)生環(huán)節(jié)可行性、教學(xué)闡述可行性、培養(yǎng)能力可行性進(jìn)行評估。首先，由現(xiàn)代化教學(xué)團隊以及重要科研項目做支撐，使得該教改內(nèi)容有基礎(chǔ)保障。對于相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，建立了基于網(wǎng)絡(luò)化的高質(zhì)量的線上資源覆蓋整個學(xué)習(xí)階段的體系，同時在建設(shè)去中心化的評價方案上也進(jìn)行了相關(guān)嘗試。在教師環(huán)節(jié)，通過設(shè)置中期評價和組織科創(chuàng)競賽，彌補期末考試的弊端，通過教師端的科研項目保障上述條件的可行性。在學(xué)生環(huán)節(jié)，通過鼓勵學(xué)生主動求知，側(cè)重過程的自我評價，不拘泥于專業(yè)課堂，不以考試結(jié)束為課程的終點，并鼓勵學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，增加其學(xué)習(xí)熱情。在培養(yǎng)計劃中進(jìn)行修訂，著重增加由專業(yè)課程所促成的相關(guān)實踐評價、科創(chuàng)評價和課程評價的多維度分級。在教學(xué)產(chǎn)出方面，相關(guān)自學(xué)報告、學(xué)情分析與知識統(tǒng)計，充分體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新觀點，鍛煉了其自我管理能力，通過科研型挑戰(zhàn)性課題來鼓勵其科創(chuàng)精神。在能力方面，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力與批判思維，通過師生、生生之間答疑解惑溝通交流，鍛煉學(xué)生的溝通能力并樹立自我評價意識，最終提升其團隊協(xié)作與解決實際問題能力，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)、應(yīng)變、協(xié)調(diào)與創(chuàng)新能力。

三、課程實踐案例研究

上述“求知—講授—評價—科創(chuàng)”教學(xué)創(chuàng)新模式研究適用于大多數(shù)新工科類課程，本文以大連海事大學(xué)輪機工程專業(yè)“熱工基礎(chǔ)”課程為改革實踐案例，進(jìn)行課程實踐案例研究。

在輪機工程專業(yè)課程的“求知—講授—評價—科創(chuàng)”教學(xué)創(chuàng)新模式的設(shè)計中，如圖2所示，分為以下4個設(shè)計部分：課前準(zhǔn)備、課上研討、過程考核和課后科創(chuàng)。教師應(yīng)著重加強課前準(zhǔn)備階段的工作，以船舶能量有效運用和分析節(jié)能減排問題為導(dǎo)向，使學(xué)生開展主動求知的線上線下實踐活動。通過學(xué)生撰寫預(yù)習(xí)報告，完成文獻(xiàn)回顧，提出船舶能量與轉(zhuǎn)化損失相關(guān)的創(chuàng)新性問題。在該階段，進(jìn)行代替課前預(yù)習(xí)的分小組討論工作，每一組針對某船舶主動力設(shè)備、輔助動力設(shè)備及船舶熱力電力設(shè)備，進(jìn)行能量來源、過程、使用的分析設(shè)計。在課上研討階段，多點交互知識導(dǎo)入的課前、課中、課后的教學(xué)活動合理安排，進(jìn)行知識點量化、公式推導(dǎo)，組織進(jìn)行課程要點量化、課中課后習(xí)題講解，委托助教及學(xué)習(xí)委員等，進(jìn)行小組知識點遍歷和學(xué)情分析。在過程考核階段，重在學(xué)習(xí)過程，以課后考核和階段性考核為目標(biāo)，進(jìn)行學(xué)生自我評價的去中心化考核評價，并結(jié)合平時表現(xiàn)、小組互評及課程作業(yè)等進(jìn)行綜合計算。與最終考核接軌，目的是讓學(xué)生掌握船舶實際能源設(shè)備與系統(tǒng)能量分析的相關(guān)原理。最后針對該課程，發(fā)布研究型挑戰(zhàn)性課后項目——“船舶網(wǎng)絡(luò)化余熱利用”探索的創(chuàng)新實踐活動，并關(guān)聯(lián)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，以挑戰(zhàn)促進(jìn)大學(xué)生專利或論文的產(chǎn)出，這對未來創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有極大幫助。

新一代具有寬厚基礎(chǔ)、廣闊國際視野與強烈創(chuàng)新精神的現(xiàn)代船舶海洋與輪機工程技術(shù)管理的高層次人才，離不開輪機基礎(chǔ)教育、工程實踐、創(chuàng)新課程的培養(yǎng)。針對人才培養(yǎng)過程中面臨的普遍問題，結(jié)合目前“雙碳”背景下航運業(yè)的科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢，本文針對當(dāng)前新工科背景下輪機工程專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)、實踐應(yīng)用需求及面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，并以輪機工程培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，結(jié)合“輪機熱工基礎(chǔ)”課程的經(jīng)驗，探索嘗試新的教學(xué)模式。構(gòu)建了主動求知、交互教學(xué)、考核評價、科創(chuàng)項目等四階段新工科教學(xué)改革模式，達(dá)到了前期交互式聯(lián)動、中期混合實踐、后期能力提升的目的，為工程質(zhì)量認(rèn)證、專業(yè)課教育革新及教學(xué)大綱更改提供了參考和依據(jù)。該模式依托高水平師資和現(xiàn)代化教學(xué)團隊，以及重要科研項目具有高度靈活的應(yīng)用環(huán)境，可以應(yīng)對突發(fā)性事件的不利影響，鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)、應(yīng)變、協(xié)調(diào)與創(chuàng)新能力，是船舶輪機人才培養(yǎng)的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

［1］張懿鑫，管興華，張瑩.新工科背景下高校專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的發(fā)展路徑［J］.教育教學(xué)論壇，2022（1）：34-37.

［2］柯德慶，潘應(yīng)君，吳騰，等.新工科背景下高校工科教育教學(xué)對策探討［J］.教育教學(xué)論壇，2020（51）：363-364.

［3］王哲，韓鳳翚，李文華.疫情常態(tài)化下新工科專業(yè)課程教學(xué)模式革新探討［J］.當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究（電子刊），2021（22）：114-115．

［4］王哲，韓鳳翚，李文華.新工科背景下輪機工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探討［J］.教育教學(xué)論壇，2022（11）：89-92.

Discussion on the Education Reform Practice of “Knowledge-Teaching-Evaluation-Research” ： Taking the Fundamental of Thermal Engineering of Marine Engineering Basic Course as an Example

WANG Zhe， LYU Xin-rong， XU Min-yi

（Marine Engineering College， Dalian Maritime University， Dalian， Liaoning 116026， China）

Abstract： The needs of classroom learning and practical application of basic knowledge of marine engineering under the current new engineering background are analyzed. Aiming at the common problems faced in the process of talent training， combined with the development trend of scientific and technological innovation urgently needed by the shipping industry under the background of “dual carbon”， a course teaching mode that bridges the knowledge from basic marine engineering to marine applications is constructed. The method focuses on innovation from mixed practice knowledge seeking， interactive knowledge introduction， decentralized evaluation system to challenging scientific and technological innovation exploration. The application practice shows that this model effectively trains the students ability to learn， adapt， coordinate and innovate， which is an effective way to cultivate marine engineering talents.

Key words： multi-mode educational reform; emerging engineering education; practice innovation