劉文璽 李廣靈 丁超毅

摘? 要：船體結構聲學設計課程包含結構聲學設計基本理論和聲學設計常用方法及應用實例，課程在人才培養(yǎng)工作中具有夯實基礎、強化實踐能力的重要作用。文章首先分析了船體結構聲學設計課程與實船設計建造之間的關系、課程中實踐內(nèi)容所占的比例、課程對能力培養(yǎng)的要求，梳理了課程教學內(nèi)容在邏輯性和銜接性、與能力培養(yǎng)對應映射關系、與船舶設計與實際建造過程的關聯(lián)度等方面存在的問題，并以此為基礎，從四個方面提出了以能力培養(yǎng)為導向的教學內(nèi)容優(yōu)化策略，以期為其他聲學設計課程內(nèi)容優(yōu)化提供參考借鑒。

關鍵詞：船體結構；聲學設計；能力培養(yǎng)；教學內(nèi)容優(yōu)化

中圖分類號：E251.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）26-0052-04

船體結構聲學設計課程是為培養(yǎng)實際船舶結構聲學設計人才而開設的專業(yè)基礎課，具有緊貼崗位、緊貼實踐的特點。課程包含結構聲學設計基本理論和聲學設計常用方法及應用實例，在人才培養(yǎng)中具有夯實基礎、強化實踐能力的重要作用。課程雖具有比較完善的教學內(nèi)容體系，但課程內(nèi)容與學生能力培養(yǎng)之間的映射關系還不夠清晰，需要教師按照新標準新要求對課程教學內(nèi)容進行優(yōu)化以此提升課程教學效果，促進學生對知識的理解。

一、船體結構聲學設計課程的特點分析

（一）課程緊貼實船設計建造

高素質專業(yè)化新型工程設計人才的培養(yǎng)目標［1］，對船舶結構聲學設計課程提出了明確的崗位任職能力培養(yǎng)要求［2］。船體結構聲學設計課程是繼基礎課程后，從基本知識、基本原理綜合運用的角度提升學生崗位任職能力的專業(yè)基礎課程。課程所涵蓋的船體結構知識、基本原理、設計方法等內(nèi)容，需要通過“船體結構”來呈現(xiàn)與運用，并且要緊貼實際船舶設計建造的特點。

（二）課程的實踐比例高

船體結構聲學設計課程內(nèi)容一般按“先理論后實踐”的邏輯框架設計，先開展原理知識講授，再通過數(shù)值仿真、模型試驗等方式進行實踐教學。該課程的實踐教學占比比較高，原理知識與實踐教學課時比可達2：1。課程的實踐教學，將充分利用仿真實驗、模型制作、現(xiàn)場試驗演示等多種形式，對學生的動手實踐能力進行全方位的培養(yǎng)與鍛煉［3］。

（三）課程聚焦能力培養(yǎng)

船體結構聲學設計課程主要通過結構聲學設計的基本原理教學、數(shù)值仿真試驗教學、模型制作、現(xiàn)場試驗演示等方式，聚焦學生崗位任職能力的生成培養(yǎng)。這要求學生通過課程學習，不僅熟悉結構聲學設計的原理內(nèi)容，還要掌握將理論知識用于數(shù)值仿真試驗的方法，同時要具備根據(jù)數(shù)值仿真結果動手制作相關聲學性能優(yōu)良的試驗模型的能力［4］。

二、船體結構聲學設計課程教學內(nèi)容中存在的問題

（一）各課程內(nèi)容模塊之間的邏輯性和銜接性較弱

船體結構聲學設計課程主要包括振動與噪聲的認知、結構振動聲輻射基礎理論分析、結構聲學設計常用方法分析和實船結構聲學設計主要措施等內(nèi)容。由于課程涉及船體結構、聲波理論、機械設計、船用材料等多學科交叉知識，在內(nèi)容安排上存在知識點多且散、課程模塊間相對獨立等問題，各課程模塊間在一定程度上缺少邏輯關聯(lián)，影響了各課程模塊授課的銜接性。

（二）課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)的映射關系模糊

船體結構聲學設計課程內(nèi)容應當聚焦學生能力培養(yǎng)，遵循能力生成規(guī)律，建立與能力培養(yǎng)目標相符的映射關系。船體結構聲學設計課程內(nèi)容編排一般采取“先理論后實踐”的結構，但課程內(nèi)容與學生能力培養(yǎng)的映射關系還不夠清晰，特別是從能力培養(yǎng)的角度，缺少對教學內(nèi)容的全方位審視，缺少教學內(nèi)容對學生能力培養(yǎng)貢獻度的全面檢驗，部分課程內(nèi)容與所映射的能力沒有達到較好的對應，甚至在一定程度上存在教學目標要求和能力培養(yǎng)需求在課程內(nèi)容中缺乏支撐的問題。此外，課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)間的映射關系應根據(jù)課程實際來確定，而這種映射往往不是一對一關系，而是一對多、多對多的復雜映射關系。這就需要根據(jù)課程建設實際，提高學生培養(yǎng)目標與崗位需求的契合程度。

（三）課程內(nèi)容船舶設計與建造過程關聯(lián)度介紹不夠

將實際船舶設計建造過程和要求適當融入課程內(nèi)容中，這是教學內(nèi)容設置的應有之義。在制訂船體結構聲學設計課程內(nèi)容時，應主動審查與船舶實際建造過程之間的關系，并與設計環(huán)節(jié)進行關聯(lián)，確保在設計時就考慮到實際建造過程的影響，優(yōu)化聲學設計，保證建造過程順利完成。由于船體結構聲學設計課程內(nèi)容存在搭建不成熟、實驗條件有限等現(xiàn)實約束，使得該部分較為缺乏內(nèi)容介紹和實做內(nèi)容，相關內(nèi)容建設有待優(yōu)化完善。

三、以能力培養(yǎng)為導向的課程教學內(nèi)容優(yōu)化策略

（一）構建“理實一體”的課程內(nèi)容體系

船體結構聲學設計課程內(nèi)容應突出學生能力培養(yǎng)，建立理論與實踐融為一體的課程內(nèi)容體系。一是構建“理論+實踐”融為一體的教學內(nèi)容。為滿足對學生能力的培養(yǎng)需求，既介紹船體結構、總體布置等“結構”類的內(nèi)容，也涵蓋結構聲輻射理論基礎、聲學設計常用方法等“設計理論基礎”類的內(nèi)容，因此，對教學內(nèi)容進行多次調(diào)整完善、優(yōu)化迭代，最終形成具備“結構與設計理論結合、理實一體”特色的教學內(nèi)容體系。二是提高各個課程模塊之間的邏輯性。結合課程內(nèi)容認知規(guī)律，在進行課程內(nèi)容模塊具體設計時，充分考慮知識學習的前導順序，兼顧各內(nèi)容模塊之間的邏輯性和銜接性。按照“總體-結構-局部-理論-方法-仿真”的邏輯思路，對應設計“總體布置”“結構組成”“專用結構”“聲學理論基礎”“結構聲學設計方法”“結構聲學設計實踐”“結構聲學設計應用”七個相互獨立又彼此聯(lián)系的課程模塊，課程模塊與邏輯思路之間的關系如圖1所示。三是優(yōu)化課程教學內(nèi)容的層次性。按照“模塊-章節(jié)-知識點”的架構，在每個課程模塊下設置多個章節(jié)及知識點，重構層次性的教學內(nèi)容體系。比如在“結構聲學設計方法”模塊中，下設“彈簧質量鏈系統(tǒng)的局域化”“加肋圓柱殼的局域化”“船用機械基座的聲學設計”“隔振、吸振和振動阻尼”“變厚度板消波”五個典型知識單元，使教學內(nèi)容層次更加清晰、邏輯更加完善。

（二）設計以能力培養(yǎng)為導向的“內(nèi)容—能力”映射關系

按照融合式培養(yǎng)標準的要求［5］，聚焦學生能力生成培養(yǎng)，對船體結構聲學設計課程進行教學內(nèi)容優(yōu)化，重點設計教學內(nèi)容對能力培養(yǎng)的映射關系［6］。一是按照能力培養(yǎng)的原則開展映射關系設計。根據(jù)人才培養(yǎng)目標，遵循能力生成規(guī)律，結合課程實際特點，多視角界定課程的專業(yè)能力標準，科學制訂學生通過課程學習應具備的能力要求。比如立足本課程實際特點，歸納設計了聲學設計的“振動與噪聲的認知”“結構振動聲輻射基礎理論分析”“結構聲學設計常用方法分析”“實船結構聲學設計”四種核心能力。

二是明確課程內(nèi)容與能力培養(yǎng)的多方映射關系［7］。明確課程內(nèi)容與哪些能力素質具有對應關系，每個課程內(nèi)容或教學計劃可能對應多種能力，保證教學內(nèi)容的不同模塊分別有所對應，通過學習，學生能在上述四種能力上取得不同程度的提高。其中，振動與噪聲的認知能力是引導學生完成對“總體布置”“結構組成”“專用結構”等聲學設計載體的認知和熟悉；結構振動聲輻射基礎理論分析能力是培養(yǎng)學生對“聲學理論基礎”等聲學原理的分析能力；結構聲學設計常用方法是對學生“結構聲學設計方法”等知識學習的能力培養(yǎng)；“實船結構聲學設計”是培養(yǎng)學生對“結構聲學設計實踐”“結構聲學設計應用”進行實踐操作的能力。

三是突出問題導向開展映射關系設計。在設計以能力培養(yǎng)為導向的“內(nèi)容-能力”映射關系時，既要充分考慮各教學內(nèi)容模塊之間的邏輯關系，也要突出問題導向［8］，細致分析課程內(nèi)容對能力培養(yǎng)產(chǎn)生的實際貢獻率，進行能力映射關系的設計，特別是要解決學生到工作崗位后的“水土不服”問題，聚焦破解培養(yǎng)目標不清晰、課程體系比較散亂、教學內(nèi)容相對陳舊、實踐操作難度強度不足等突出矛盾。船體結構聲學設計課程內(nèi)容模塊與能力培養(yǎng)的映射關系，如圖2所示。

（三）提高課程內(nèi)容與實際船舶設計建造契合度

院校教育重在理論教學和研究，設計院所長于實船設計建造，理論教學用于指導實船設計建造，而設計建造反哺理論教學和研究，也是制訂課程教學內(nèi)容的重要依據(jù)。實船設計通常分為三個階段：方案設計、技術設計、施工設計。一是理順課程內(nèi)容與“方案設計”的映射關系?！胺桨冈O計”類似于概念設計或頂層設計，為后續(xù)設計提供指導思想。為了使課程內(nèi)容與實船設計建造的“方案設計”更契合，教師應采取新增或優(yōu)化實際船體結構聲學設計常用方法和典型案例等多個知識點的做法，提高課程內(nèi)容與實船設計建造的“方案設計”的匹配度，進一步理順課程內(nèi)容中實際船體結構聲學設計常用方法對實船設計建造的“方案設計”的契合度。二是調(diào)整課程內(nèi)容與施工設計的關聯(lián)性。為了使課程內(nèi)容與實船設計建造的“施工設計”部分更契合，將實船設計中所要求的局部結構振動特性數(shù)值仿真試驗等內(nèi)容融入課程實踐教學部分，新增6個實驗項目。融合本課程前期開展的教學改革舉措，經(jīng)系統(tǒng)論證，精細調(diào)整，并適度前瞻，提高了課程教學內(nèi)容與實船設計建造的緊密對接性。課程內(nèi)容與實船設計建造的對應章節(jié)及優(yōu)化方法如表1所示。

（四）依托“三位一體”的教學資源建設推動教學內(nèi)容優(yōu)化

船體結構聲學設計課程的教學內(nèi)容優(yōu)化，離不開教學資源的支撐［9］，最終要落腳在教材、裝備和資源建設上。依托加強“教材-實驗-在線資源”的“三位一體”教學條件資源體系建設［10］，促進船體結構聲學設計課程教學內(nèi)容優(yōu)化。一是通過教材建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。在教材建設中，課程組先后編寫計算機數(shù)字船舶結構聲學設計、船體結構隱身設計基礎等教材或講義，這些教材從不同角度支撐著船體結構聲學設計教學，配套菜單式選擇、能夠支撐實踐教學科目的實驗指導書，推進船體結構聲學設計教學內(nèi)容優(yōu)化，并在多輪教學實施中不斷迭代更新。二是通過裝備建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。通過建設湖上聲學試驗場、建造大比例聲學試驗模型、成立聲學計算中心，加強實驗教學條件建設，推動該課程實踐教學內(nèi)容優(yōu)化。三是通過線上資源建設，推動教學內(nèi)容優(yōu)化。通過課程慕課錄制制作，完成慕課系統(tǒng)建設，并在其他相關課程的慕課中建設與聲學設計相關的部分在線資源，建設可供碎片化學習的微課資源，形成“慕課+微課”互補的線上教學資源體系，構建互相支撐、各有側重的教學資源。通過教學資源體系建設，為教學內(nèi)容優(yōu)化完善建立實現(xiàn)途徑，提供實施平臺，促進船體結構聲學設計課程內(nèi)容的整體優(yōu)化。

四、結語

本研究以船體結構聲學設計課程為對象，以教學內(nèi)容的特點和存在的問題為基礎，提出了構建“理實一體”的課程內(nèi)容體系、設計“內(nèi)容—能力”映射關系、提高課程內(nèi)容與實際船舶設計建造的契合度、持續(xù)推動課程教學內(nèi)容優(yōu)化等以能力培養(yǎng)為導向的船體結構聲學設計課程教學內(nèi)容優(yōu)化的策略。目前，以上所述的策略已應用到該課程內(nèi)容的優(yōu)化設計中，并取得了較好的效果。

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（責任編輯：向志莉）