［摘 要］ 新工科教育是一種新型工程教育模式。新工科背景下復合型人才的培養(yǎng)，對于全面推動新時期工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高等教育系統(tǒng)供給側(cè)結(jié)構性改革尤為重要。“港口水工建筑物”課程改革探索，在教學內(nèi)容上重構基礎知識框架、新增新型水工建筑物工程案例、引入科學研究方法和設計理論；在教學方式上通過課堂主題報告與研討、科創(chuàng)設計等方式鍛煉學生的實踐能力?！案劭谒そㄖ铩闭n程改革旨在提升學生的綜合能力與創(chuàng)新能力，解決傳統(tǒng)教學模式與行業(yè)需求脫節(jié)的問題。

［關鍵詞］ 港口水工建筑物；新工科；教學內(nèi)容；教學方式

［基金項目］ 2022年度哈爾濱工程大學船舶工程學院教改項目“面向國家重大戰(zhàn)略需求的‘港口水工建筑物’課程改革與探索”（JG2022B0109）

［作者簡介］ 趙玄烈（1989—），男，山東菏澤人，博士，哈爾濱工程大學船舶工程學院副教授，主要從事海洋工程水動力學研究；周加春（1994—），男，江蘇徐州人，碩士，哈爾濱工程大學船舶工程學院2020級力學專業(yè)博士研究生，研究方向為海洋工程水動力學；耿 敬（1968—），女，江蘇宜興人，碩士，哈爾濱工程大學船舶工程學院教授，本科生院常務副院長，主要從事水利工程設計理論及建造技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）03-0045-04 ［收稿日期］ 2022-12-14

新工科是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育的改革方向，是新時期全面推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高等教育系統(tǒng)供給側(cè)結(jié)構性改革的探索和嘗試［1］。教育部在《深入推進“新工科”建設》中提到新工科建設正在改變高校教與學的行為，正在改變高校人才培養(yǎng)方案，正在改變學校的評價體系與資源配置方式，正在改變工科學生的人生命運，正在改變產(chǎn)業(yè)的競爭格局［2］。2017年2月，教育部高等教育司發(fā)布的《關于開展新工科研究與實踐的通知》指出，深化工程教育改革、建設工程教育強國，對服務和支撐我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級意義重大。當前，國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新［3］?！案劭谒そㄖ铩笔歉劭谂c海岸工程建設的理論基礎課程，為適應產(chǎn)業(yè)競爭格局，高質(zhì)量適配“一帶一路”等重大戰(zhàn)略，需要積極探索該課程改革方案，以培養(yǎng)適應工程建設發(fā)展且富有時代特點的有擔當、有作為的新工科人才，走出一條內(nèi)涵式發(fā)展之路。

一、“港口水工建筑物”課程教學現(xiàn)狀

（一）課程概述

“港口水工建筑物”是港口航道與海岸工程本科專業(yè)核心課程之一，詳細介紹了碼頭、防波堤與海岸建筑物、修造船水工建筑物三部分內(nèi)容。該課程要求學生能夠綜合運用工程力學、水力學、土力學和工程水文學等基本理論知識，在此基礎上掌握碼頭、防波堤、護岸、修造船建筑物等港口與海岸水工建筑物設計的基本理論和基本方法，具備解決工程實踐中關鍵技術問題的能力。學生對“港口水工建筑物”課程基礎理論知識的掌握情況和應用能力，將對個人發(fā)展?jié)摿εc崗位競爭力產(chǎn)生深遠的影響。在新工科背景下培養(yǎng)具有競爭力的一流工科人才，需要對現(xiàn)有教學內(nèi)容與教學方式深入分析，找尋不足并提出改革方案。

（二）教學內(nèi)容在工程發(fā)展需求中的不足

傳統(tǒng)港口水工建筑物包含碼頭、防波堤、護岸、修造船建筑物等眾多內(nèi)容，經(jīng)過科研人員的研究與探索，涌現(xiàn)出許多新型多功能水工建筑物結(jié)構形式并在實際工程應用中展現(xiàn)出了良好的效果。例如，生態(tài)護岸、波能利用式防波堤等，這些多功能新型港口水工建筑物在經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展等方面都更具有競爭優(yōu)勢。新型多功能港口水工建筑物在設計理念與方法上較傳統(tǒng)水工建筑物更加復雜，對相關領域的工程人員提出了更為嚴格的要求。傳統(tǒng)“港口水工建筑物”課程內(nèi)容逐漸難以滿足國家重大工程建設對創(chuàng)新型人才的需求。

（三）教學模式在工程實踐能力中的不足

哈爾濱工程大學的“港口水工建筑物”課程教學模式是以板書與多媒體相結(jié)合，通過大班課堂講授為主，以提問、討論等方式為輔。在現(xiàn)有的教學模式下，多數(shù)學生對基礎理論知識的理解不夠深入，缺乏靈活運用理論知識的基礎，對工程結(jié)構設計與施工組織建設缺乏基礎概念，對港口水工建筑物未來發(fā)展方向和趨勢缺乏判斷與思考?，F(xiàn)有的教學模式難以讓學生將教學內(nèi)容的基礎理論知識轉(zhuǎn)化為工程實踐能力。要想培養(yǎng)出企業(yè)需要的可靠頂尖的新工科人才，需要在教學模式中搭建連通基礎理論與實踐應用的橋梁。

二、教學內(nèi)容改革

新工科是一項系統(tǒng)性工程，需要高校與企業(yè)緊密協(xié)作，以產(chǎn)學研協(xié)同育人，教學內(nèi)容則是人才培養(yǎng)的重要基石之一。哈爾濱工程大學“港口水工建筑物”課程內(nèi)容注重傳統(tǒng)水工建筑物的理論與案例講解，逐步與新工科背景下培養(yǎng)滿足新型水工建筑物發(fā)展的復合型高質(zhì)量新工科人才的培養(yǎng)方案脫鉤。為盡快解決這一不足，首先需要對教學內(nèi)容進行以下幾個方面的改革。

（一）剖析工程建設趨勢，構建基礎課程新框架

“港口水工建筑物”課程主要包含碼頭、防波堤、護岸和修造船水工建筑物等經(jīng)典內(nèi)容，無論是傳統(tǒng)水工建筑物，還是新型多功能水工建筑物，其基礎設計原理擁有較多相似之處。根據(jù)國家政策與水工建筑物工程應用前景分析港口水工建筑物發(fā)展趨勢，結(jié)合港口水工建筑物的發(fā)展歷史，分別從類型、功能、設計理論與方法等方面對港口水工建筑進行深入剖析?；凇案劭谒そㄖ铩闭n程內(nèi)容的內(nèi)涵、特征與邏輯構建滿足新型港口水工建筑物發(fā)展需求的基礎理論框架，明確理論框架與港口水工建筑物之間的導向關系，濃縮基礎理論教學課時，為新型多功能港口水工建筑物教學內(nèi)容和實踐實操教學內(nèi)容分配充足課時。

（二）聚焦國家重大需求，引入工程發(fā)展新概念

“港口水工建筑物”課程基礎知識的教學是服務于相關領域?qū)嶋H工程應用的設計與建造。這些理論知識可以滿足什么樣的水工建筑物建造需求？在這一過程中發(fā)揮了什么樣的作用？這些問題需要結(jié)合實際工程案例，通過對其設計需求、理論與方法的剖析進行闡釋。教學內(nèi)容改革的另一個重點就是在經(jīng)典的傳統(tǒng)水工建筑物基礎上面向國家重大需求引入新型多功能水工建筑物實際工程案例，錨定新型多功能水工建筑物發(fā)展方向。引入海洋能裝備、新型防波堤、生態(tài)護岸、“一帶一路”港口與島礁工程建設等相關內(nèi)容，豐富“港口水工建筑物”工程案例的教學知識庫，拓寬學生的認知視野。

（三）梳理前沿工程技術，掌握行業(yè)發(fā)展新態(tài)勢

港口水工建筑物的工程建設是服務于國家重大需求與社會經(jīng)濟發(fā)展，為滿足國家重大需求和經(jīng)濟發(fā)展不斷提出港口水工建筑物的結(jié)構新概念。以工程建設新概念與新型示范工程為基礎，分別從水動力特性、結(jié)構力學特性和多功能集成理念等角度出發(fā)，梳理新型多功能水工建筑物的工程前沿技術與科學研究前沿問題。根據(jù)國內(nèi)外研究聚焦的科學問題，切實分析材料、工藝、結(jié)構和多功能融合設計等與港口水工建筑物相關行業(yè)的發(fā)展新態(tài)勢。豐富港口水工建筑物前沿技術知識體系的教學內(nèi)容，幫助學生了解行業(yè)發(fā)展態(tài)勢，同時培養(yǎng)具有前瞻性思維的新工科人才。

（四）融入科學研究方法，奠定研究思維新基礎

新型港口水工建筑物的建造面臨諸多關鍵科學問題，只有這些問題得以解決，新型港口水工建筑物才有可能在實際工程中得以應用。在教學內(nèi)容中引入OpenFOAM、ANSYS、Python等計算流體力學軟件、結(jié)構分析軟件和科學計算軟件的使用方法與基本原理。該部分教學內(nèi)容的引入，可以使得學生在新型港口水工建筑物研發(fā)過程中面對科學技術難題時擁有解決方法與手段，全面提升學生的知識體系與綜合能力。以科學研究方法應用為著手點啟蒙學生的研究性思維，同時為培養(yǎng)研究型新工科人才奠定基礎。

教學內(nèi)容的改革是在基礎理論框架完善的基礎上精簡了傳統(tǒng)理論課時，引入新型港口水工建筑物并分析其設計與建造等過程，將理論與實際相聯(lián)系；增添行業(yè)發(fā)展新態(tài)勢與前沿知識體系，提高學生對新型水工建筑物的思考能力；傳授科學研究方法，解決關鍵科學問題。“港口水工建筑物”課程新的教學內(nèi)容設計包含了基礎理論、理論到實際工程的應用、新型水工建筑物的提出、關鍵科學問題的提出與解決幾部分內(nèi)容，以此為基礎培養(yǎng)具有行業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ男鹿た迫瞬拧?/p>

三、教學方式改革

合理的教學內(nèi)容是培養(yǎng)港口水工建筑物行業(yè)新工科人才的基礎，要想取得良好的教學效果，改革后的教學內(nèi)容需要適配合適的教學方式，這樣才可以充分激發(fā)學生的主觀能動性，以期更好地實現(xiàn)教學內(nèi)容改革的成效，完成擁有硬核、硬招、硬本領的新工科人才培養(yǎng)。針對上述“港口水工建筑物”課程的改革內(nèi)容，圍繞學生的主動學習與創(chuàng)新思考，提出了如下的教學方式改革方案。

（一）任務驅(qū)動思考，加深教學內(nèi)容新理解

以教師講授為主的教學方式不能充分發(fā)揮學生學習的主動性、積極性與探索性，在教學方式改革中有必要賦予學生課堂“主人公”身份，以身份促擔當。由教師對“港口水工建筑物”課程的綜述部分進行講解，并將教學內(nèi)容分為多個主題，學生分組分別與教學內(nèi)容主題相對應。組內(nèi)同學相互交流與溝通，從不同角度對同一個主題進行演講，教師在課堂中發(fā)揮糾偏、引申與點評的作用。教學方式的改革讓學生從被動地接受知識到主動學習、主動思考，可以有效地提升學生對“港口水工建筑物”課程知識的吸收與理解。

（二）剖析工程案例，拓展基礎知識新視野

聚焦新型多功能港口水工建筑物，以實際工程案例分析為課程著力點，引導學生對多領域集成設計應用的基礎原理進行主動思考，并領悟基礎知識在工程實踐中的靈活應用，同時使晦澀難懂的知識點形象化，變得通俗易懂。在工程案例分析中學生既有思想和情感的投入，又有對工程案例的基礎思考與分析歸納，易于實現(xiàn)由淺入深、由表及里、由現(xiàn)象到本質(zhì)的變化，提高學生的主動思考與判斷力，鍛煉學生分析問題、解決問題及整體分析的能力［4］。

（三）掌握研究方法，獲取持續(xù)發(fā)展新動能

依托工程案例資料，將科學計算軟件、流體力學軟件和試驗等研究方法融入“發(fā)現(xiàn)—分析—解決—驗證”問題的過程中。引導學生發(fā)現(xiàn)工程實踐中面臨的關鍵科學問題，通過專業(yè)軟件對科學問題的特性和規(guī)律進行探索，并對港口水工建筑物的結(jié)構參數(shù)進行優(yōu)化，讓學生了解各種研究方法在解決關鍵科學問題中的作用，培養(yǎng)學生的綜合研究能力。需要注意的是這些研究手段只應該作為研究的輔助手段，具體的教學中還應該注重軟件與儀器研發(fā)的基本原理學習。

（四）引入創(chuàng)新思維，貫通知識復合新應用

既要掌握基礎知識與設計研究方法，又要能將這些教學內(nèi)容的知識系統(tǒng)靈活應用。開放性課程設計環(huán)節(jié)對于學生系統(tǒng)掌握課程知識，培養(yǎng)工程發(fā)展大局觀，形成工程思維具有重要意義。將創(chuàng)新思維與課程設計相結(jié)合，在學習基礎理論和掌握科學研究方法之后，通過實踐操作貫通基礎理論知識、科學研究方法和多學科的復合應用，熟悉與解決各環(huán)節(jié)之間的連通問題，讓學生可以真正全方位地掌握“港口水工建筑物”課程系統(tǒng)知識，增強自信心。同時，可以加強學生創(chuàng)新思維的訓練，培養(yǎng)能創(chuàng)新、能落地的新工科一流綜合型人才。

改革的教學方式與教學內(nèi)容相輔相成，合理的教學方式可以最大限度地發(fā)揮教學內(nèi)容的改革優(yōu)勢，培養(yǎng)出高質(zhì)量可靠頂尖的新工科人才。新的教學方式以學生的主動學習和創(chuàng)新思考為主要出發(fā)點，學生的主動思考與講解可以加深其對基礎知識的理解與掌握，實際工程案例的分析更加深了基礎知識靈活應用的領悟，科學研究方法的示范與應用切實增添了學生處理關鍵科學問題的能力，開放性的課程設計更是將各部分教學內(nèi)容緊密聯(lián)系起來。改革的教學內(nèi)容與教學方式的化學反應將使得學生在港口水工建筑物領域擁有系統(tǒng)性競爭力。

結(jié)語

在新工科背景下培養(yǎng)具有時代競爭力的復合型人才，需要高校的工科教育有效解決企業(yè)的技術需求問題。教學內(nèi)容與教學方式的改變是“港口水工建筑物”課程改革的一次積極嘗試。與傳統(tǒng)課程相比，教學內(nèi)容上增加了新型港口水工建筑物的工程案例與科學研究方法，拓展了學生的專業(yè)認知廣度與深度；教學方式上以學生為課堂主角，通過匯報、演示等方式加深基礎理論知識的理解，以創(chuàng)新型課程設計貫通各環(huán)節(jié)知識點綜合應用。改革后的“港口水工建筑物”課程可以培養(yǎng)出滿足工程發(fā)展和具有發(fā)展?jié)摿Φ男鹿た迫瞬牛瑫r也對專業(yè)任課教師提出了更高的要求。

參考文獻

［1］構建新工科背景下“產(chǎn)學研”協(xié)同育人機制［EB/OL］.（2021-12-02）［2022-11-14］.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1718021426306038869amp;wfr=spideramp;for=pc.

［2］教育部.深入推進“新工科”建設［EB/OL］.（2019-10-31）［2022-11-14］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_fbh/moe_2606/2019/tqh20191031/sfcl/201910/t20191031_406260.html.

［3］教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知：教高司函〔2017〕6號［A/OL］.（2017-02-20）［2022-11-14］.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

［4］伍儒康，艾超，李曉輝，等.創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新背景下流體力學課程的教學改革［J］.教育教學論壇，2020（22）：187-188.

Course Reform of Harbor Hydraulic Structure under the Background of

Emerging Engineering Education

ZHAO Xuan-lie， ZHOU Jia-chun， GENG Jing

（College of Shipbuilding Engineering， Harbin Engineering University， Harbin，

Heilongjiang 150001， China）

Abstract： New engineering education is a new model of engineering education. The cultivation of compound talents under the background of emerging engineering education is of great significance for improving the industrial transformation and upgrading and the supply-side structural reform of higher education system in the new era. This paper discusses the course reform of “Harbor Hydraulic Structure”. As for the course content， it reconstructs the theoretical framework of basic knowledge. The new multifunctional hydraulic structures are supplemented and relative scientific research methods are introduced. Moreover， for teaching methods， it applies the scientific" innovation design and students’ practical ability is improved through the implementation of seminar report and" scientific innovation design. The course reform of “Harbor Hydraulic Structure” is helpful to improve students’ comprehensive ability and innovation ability and solve the problem of disconnection between traditional teaching mode and industrial technology demand.

Key words： Harbor Hydraulic Structure; emerging engineering education; teaching contents; teaching methods