摘 要：船舶與海洋工程環(huán)境載荷課程在海洋工程教育中至關(guān)重要，旨在培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在海洋環(huán)境中的動力響應(yīng)和載荷特性。傳統(tǒng)教學(xué)方法以理論講授為主，存在授課時間不足、教學(xué)方法單一及學(xué)生參與度低等問題。該文通過引入實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、運用信息化教學(xué)手段、結(jié)合經(jīng)典案例教學(xué)和加強師生互動，提出一系列教學(xué)改革措施。實踐結(jié)果表明，這些創(chuàng)新方法顯著提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程人才奠定堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)創(chuàng)新；考核與評價；工程實踐；涉海人才培養(yǎng)；海洋工程與技術(shù)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）31-0062-05

Abstract： The course Environmental Loads on Ships and Marine Structures is crucial in marine engineering education， aiming to develop students' understanding and mastery of the dynamic response and load characteristics of ships and marine structures in marine environments. Traditional teaching methods rely heavily on theoretical lectures， facing issues such as insufficient class time， single teaching methods， and low student engagement. This paper describes a series of teaching reforms by introducing practical teaching sessions， utilizing information technology， incorporating classic case studies， and enhancing teacher-student interaction. Results show that these innovative methods significantly improve teaching effectiveness， stimulate students' interest and innovation， and lay a solid foundation for training high-quality applied engineering talents.

Keywords： pedagogical innovation; evaluatf8ef9fd15fcf2131d3c49b7794a3407fion and assessment; engineering practice; cultivation of talent in maritime affairs; ocean engineering and technology

海洋科技創(chuàng)新的關(guān)鍵是人才，人才不僅是海洋強國的第一戰(zhàn)略資源，更是推動海洋事業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)建設(shè)海洋強國遠(yuǎn)景目標(biāo)的根本保障[1]。習(xí)近平總書記指出，建設(shè)海洋強國，必須進一步關(guān)心海洋、認(rèn)識海洋、經(jīng)略海洋，加快海洋科技創(chuàng)新步伐[2]。為了走好涉海人才培養(yǎng)的第一步，高校中的涉海課程必須與時俱進，盡快順應(yīng)我國在新時代海洋強國建設(shè)方面的需求。船舶與海洋工程環(huán)境載荷是一門面向船舶與海洋工程領(lǐng)域本科生的基礎(chǔ)課程，其培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生理解和掌握船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在海洋環(huán)境中的動力響應(yīng)和載荷特性，并將所學(xué)應(yīng)用到實際工程設(shè)計當(dāng)中。因此，課程的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生在未來的職業(yè)生涯中能否有效應(yīng)對實際工程問題。

隨著海洋資源開發(fā)的深入和工程技術(shù)的不斷進步，業(yè)界對課程的教學(xué)目標(biāo)提出了更高要求。傳統(tǒng)的授課模式以教師講授為主導(dǎo)，即教師強制向?qū)W生灌輸理論知識，然而，這種方法難以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。因此，如何在課程中引入更多的實踐教學(xué)和案例分析，增強學(xué)生的實際動手能力和工程應(yīng)用能力，成為亟待解決的問題。本文針對船舶與海洋工程環(huán)境載荷教學(xué)中現(xiàn)存的授課時長不足、學(xué)生參與度低及工程案例缺失等問題分別提出了解決方案，并從多個角度、以多種形式對學(xué)生進行全方位考評，完善了現(xiàn)有課程考評體系，探索出一條能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高實踐能力和創(chuàng)新思維的路徑。

一 課程概述

船舶與海洋工程環(huán)境載荷是一門面向船舶與海洋工程專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課程。本課程介紹了在海洋環(huán)境風(fēng)、浪、流的作用下，船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物所受到的環(huán)境載荷和水動力性能的理論基礎(chǔ)和分析方法，并闡述這些理論和方法在實際工程中的應(yīng)用。主要包括海洋環(huán)境、海洋工程環(huán)境載荷、定位系統(tǒng)與立管系統(tǒng)、浮式海洋平臺運動和渦激共振問題等內(nèi)容。課程設(shè)定結(jié)合工程案例和練習(xí)，介紹理論原理在多種海洋工程結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)用，主要包括浮式生產(chǎn)儲卸油系統(tǒng)（FPSO）、半潛式平臺（SEMI）、張力腿平臺（TLP）、立柱式平臺（SPAR）、系泊系統(tǒng)和動力定位系統(tǒng)，以及海洋立管（圖1）。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生能夠全面且深入地理解船舶與海洋工程流體動力學(xué)性能的專業(yè)知識，并提升專業(yè)基礎(chǔ)水平、實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力水平[3]，為今后從事船舶與海洋工程領(lǐng)域的科研工作打下堅實基礎(chǔ)。

二 傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性及解決方案

本節(jié)所述“傳統(tǒng)教學(xué)模式”是指教師以新媒體幻燈片或板書為手段，單方面向?qū)W生灌輸知識的授課方式。不可否認(rèn)的是，傳統(tǒng)教學(xué)模式曾對教學(xué)活動產(chǎn)生過積極的進步性作用。然而，這種教學(xué)模式忽視了學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生得到的只不過是機械的“短時記憶”而非真正理解所學(xué)內(nèi)容[5]。而由于船舶與海洋工程環(huán)境載荷涉及多學(xué)科交叉，體系龐大、難度系數(shù)高，學(xué)生要想完全掌握其背后的解題思想需要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)功底。顯然，這種僅僅依靠教師單方面輸出知識的教學(xué)模式并不適用于此類課程。本節(jié)結(jié)合船舶與海洋工程環(huán)境載荷的課程特點，總結(jié)了三點現(xiàn)存主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。

（一） 授課時長不足

船舶與海洋工程環(huán)境載荷廣泛涉及海洋知識，包括海洋動力學(xué)和海洋浮式結(jié)構(gòu)動力學(xué)等，需要學(xué)生具備一定專業(yè)基礎(chǔ)并掌握數(shù)理計算方法。然而，并非所有學(xué)生都具備良好的專業(yè)素質(zhì)。在教學(xué)實踐中，考慮到學(xué)生對知識的接收效果，教師不得不根據(jù)課堂反饋實時調(diào)整授課重點和節(jié)奏，從而影響授課進度。受限于每學(xué)期僅有的幾十個課時的教學(xué)時長，課堂講授很難覆蓋全部內(nèi)容。因此，教師必須在理論講解和實際應(yīng)用之間權(quán)衡，內(nèi)容的廣度和深度更是無法兼顧，導(dǎo)致教學(xué)效果低于預(yù)期。

在教學(xué)實踐中，作者嘗試采用“模塊化教學(xué)”法解決這一問題。該方法將每一大類授課主題劃分為“基礎(chǔ)理論模塊”“應(yīng)用技術(shù)模塊”以及“案例分析模塊”。首先，聚焦于主題核心理論知識對原有內(nèi)容進行適當(dāng)簡化，形成基礎(chǔ)理論模塊；其次，準(zhǔn)備多個典型習(xí)題，形成應(yīng)用技術(shù)模塊，在授課過程中，教師以難度依次遞增的順序講解，針對課堂反饋實時調(diào)整對應(yīng)于不同知識點的練習(xí)，切實、及時地解決學(xué)生的疑惑；最后，收集典型和發(fā)生在近期的工程案例，引導(dǎo)學(xué)生理解和討論課堂知識。

為了切實提升授課效率，模塊化教學(xué)要求教師抓住核心內(nèi)容，精心梳理授課思路和框架，不斷發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題，預(yù)判學(xué)生疑惑，并針對歷年出現(xiàn)的經(jīng)典問題提供有效的解惑方案，盡最大限度地將問題在當(dāng)堂解決，不留后患。

（二） 學(xué)生參與度低

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師常常由于具備遠(yuǎn)多于學(xué)生的知識量而主導(dǎo)課堂話語權(quán)，學(xué)生作為知識層面的弱勢方而被動接收信息。這種授課形式可以輕松保證教學(xué)進度按照計劃推進，但忽略了學(xué)生與教師之間的互動，降低了學(xué)生的課堂參與感。由于課程專業(yè)性強且知識點繁多，因此學(xué)生極有可能無法一次性理解傳授內(nèi)容。加之，課堂很少提問、討論和操作實踐，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。長此以往，學(xué)生逐漸對課程失去興趣和耐心，最終可能使學(xué)生對整個專業(yè)產(chǎn)生消極看法。

對于上述問題，作者嘗試在課程設(shè)置中增加研討環(huán)節(jié)，并引入信息化實踐教學(xué)。研討環(huán)節(jié)主要分為兩部分。一方面，適當(dāng)增加課堂互動環(huán)節(jié)，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)并提出問題。例如，通過提問和小組討論的方式，讓學(xué)生切實參與到課堂探討中，加深學(xué)生對理論知識的理解和記憶。另一方面，參照“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，在每個主題或整個課程結(jié)束時，安排學(xué)生借助幻燈片等媒介講解拓展知識點，鼓勵其脫稿自述而非照本宣科，喚醒學(xué)生中“沉默的大多數(shù)”。所謂“信息化實踐教學(xué)”，即引導(dǎo)學(xué)生利用虛擬仿真實驗平臺和計算機仿真軟件，在虛擬工程環(huán)境中學(xué)習(xí)和驗證[6]。例如，利用計算機仿真軟件計算船舶在波浪中的運動和載荷情況，在虛擬環(huán)境中進行實驗操作和數(shù)據(jù)分析（圖2）。此外，還可以鼓勵學(xué)生在給定的計算機代碼上進行改進，并形成研究報告。

在計劃施行信息化實踐教學(xué)時，教師應(yīng)提前安排學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作，盡早熟悉仿真平臺的操作原理和流程，從而提高課堂教學(xué)效率。

（三） 工程案例缺失

根據(jù)中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院對海洋工程與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)方案的要求，船舶與海洋工程環(huán)境載荷的授課內(nèi)容應(yīng)當(dāng)面向國家重大戰(zhàn)略需求、國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展及行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求，掌握堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識，服務(wù)于船舶與海洋工程領(lǐng)域的職業(yè)發(fā)展需求，強調(diào)工程性、實踐性和應(yīng)用性[7]，緊密結(jié)合自身優(yōu)勢與海洋工程與技術(shù)特色，明晰培養(yǎng)定位，突出培養(yǎng)特色，為船海行業(yè)及相關(guān)部門培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才。如果脫離了工程案例，那么不僅無法考查學(xué)生對知識的掌握程度，更是有違于開課初衷。因此，在授課過程中，教師應(yīng)當(dāng)重視理論知識與工程案例之間的聯(lián)系，適當(dāng)以課堂知識解釋其在工程中的應(yīng)用，加深學(xué)生對知識的理解，進一步提升學(xué)習(xí)興趣。

作者將上述問題作為“模塊化教學(xué)”中“案例分析模塊”的補充。經(jīng)典教材因措辭嚴(yán)謹(jǐn)而廣受教師青睞，但由于其出版年份久遠(yuǎn)而缺乏對新技術(shù)、新工程案例的收錄，因此需要教師自行搜索和補充[8]。表1中列出了作者在教學(xué)實踐中講解的知識點及對應(yīng)的工程案例。此外，在課程設(shè)置中，教師還可以適當(dāng)增加實踐環(huán)節(jié)的比例，即教師在講解工程案例后，鼓勵學(xué)生合理假設(shè)下進行簡單計算和驗證，引導(dǎo)學(xué)生掌握基本理論。進一步地，教師還可以組織簡單的物理實驗，將課堂所學(xué)直觀地展示在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生對原理的思考（圖3）。

在開展工程案例講解前，教師可以借助新媒體介紹工程背景，并解釋理論在案例中的重要性，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

三 傳統(tǒng)考核與評價方式的局限性及優(yōu)化措施

考核是檢驗學(xué)生對知識掌握程度的最直接方式，能夠激勵學(xué)生發(fā)展動力、診斷學(xué)生發(fā)展問題、調(diào)節(jié)學(xué)生發(fā)展目標(biāo)、促進學(xué)生發(fā)展質(zhì)量[9]?？茖W(xué)、有效的考評方式，是提升課程質(zhì)量的關(guān)鍵。本節(jié)總結(jié)了傳統(tǒng)課程考評方式中存在的問題，并提出了適用于船舶與海洋工程環(huán)境載荷的優(yōu)化措施，全方位提升了課程考核與評價體系的科學(xué)性。

（一） 傳統(tǒng)考核與評價方式的局限性

本節(jié)所述“傳統(tǒng)考核與評價方式”是指僅將結(jié)課考試成績（或?qū)ⅰ捌綍r表現(xiàn)”和“結(jié)課考試”成績以一定比例組成的總成績）作為課程的唯一考評指標(biāo)。這種方式的優(yōu)勢在于，教師能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案明確地為卷面賦分，快速地完成對學(xué)生的考評。但是，對于船舶與海洋工程環(huán)境載荷這類知識點繁雜、單題計算量大、學(xué)科交叉明顯的課程，學(xué)生對知識的把握程度很難僅憑一張在規(guī)定時間內(nèi)完成的試卷反映出來。而課程設(shè)置的目標(biāo)是多維的，即培養(yǎng)學(xué)生在理論和實際兩個層面上的能力，過度依賴結(jié)課考試的考評方式既無法完全反映學(xué)生的理論功底，也沒有考查實操水平，因此，得到的只是一組畸形的數(shù)字。

（二） 優(yōu)化措施

一方面，要推動考評方式由單一走向多元。在形式上，要從多個角度考查學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的綜合表現(xiàn)；在內(nèi)容上，要根據(jù)時代和行業(yè)發(fā)展需求，豐富和完善現(xiàn)有考評內(nèi)容，將學(xué)生發(fā)展的多維指標(biāo)納入考評體系中，真正促進考評朝向?qū)W生發(fā)展方向[9]。另一方面，要結(jié)合課程設(shè)置初衷和學(xué)科特點，靈活調(diào)整考查內(nèi)容和形式，提升“過程性”[10]分?jǐn)?shù)在總成績中的占比，形成一套能夠反映學(xué)生在學(xué)習(xí)全過程中的考評體系，從根本上擺脫傳統(tǒng)考評思想的束縛。

作者針對船舶與海洋工程環(huán)境載荷課程，提出了一種多維度、多樣化的考評方式（以下稱“新考評方式”）。所述“多維度”和“多樣化”，分別指多元化的考評內(nèi)容和形式。新考評方式（表2）的考查內(nèi)容由結(jié)果向內(nèi)容和過程向內(nèi)容組成。

結(jié)果向考查以期末考試為主導(dǎo)，考查內(nèi)容覆蓋課程的核心知識點和日常強調(diào)之處，題型包括選擇題、簡答題和計算題，確保全面考查學(xué)生對試題的理解和思考能力。期末考試沿用傳統(tǒng)考評方式的組織形式，旨在初步評估學(xué)生對基礎(chǔ)理論和基本技能的掌握情況。因為其分?jǐn)?shù)占比相對傳統(tǒng)考評方式有所下降，所以不宜提前劃定考查范圍。

過程向考查分?jǐn)?shù)通過授課過程中組織的各項考核賦予，考查內(nèi)容包括學(xué)生出勤、課堂和課后練習(xí)、研討環(huán)節(jié)（互動、“翻轉(zhuǎn)課堂”）、信息化實踐環(huán)節(jié)和物理實驗環(huán)節(jié)等。授課期間，教師可以安排課程和課后練習(xí)，此環(huán)節(jié)注重學(xué)生對授課內(nèi)容的理解程度，因此鼓勵學(xué)生簡述解題思路，相關(guān)練習(xí)在規(guī)定時間節(jié)點前提交即可。研討環(huán)節(jié)分為兩部分，其中，互動貫穿整個課程，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生及時在授課中以及小組討論中提出問題，從而引發(fā)學(xué)生思考。此時，教師可以尋找另一位學(xué)生解答，并最后予以糾正，以此反映出學(xué)生對此問題的接受情況?！胺D(zhuǎn)課堂”需要學(xué)生在教師給定的主題中自由選題，根據(jù)課堂、課后學(xué)習(xí)以及自身理解，結(jié)合幻燈片講述選題及相關(guān)拓展內(nèi)容，最后由教師和學(xué)生共同參與評價。“翻轉(zhuǎn)課堂”更加注重考查學(xué)生對選題的理解以及科學(xué)表述能力，因此鼓勵學(xué)生脫稿進行。信息化實踐和物理實驗環(huán)節(jié)的考評主要通過實踐/實驗報告來反映。該部分注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和寫作能力，因此報告應(yīng)當(dāng)完整記錄實踐/實驗的操作流程、原理以及結(jié)果。報告形式應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格參照科研報告形式完成，內(nèi)容至少包括背景及意義、目的、計算/實驗原理及方法、結(jié)果與討論、參考文獻。

“過程性”考評部分以引導(dǎo)和激勵學(xué)生向優(yōu)秀、先進和榜樣看齊為主，細(xì)化每個環(huán)節(jié)的得分項目，全方位考查學(xué)生的綜合能力素質(zhì)。在該考評過程中，應(yīng)制定考評標(biāo)準(zhǔn)，避免由于標(biāo)準(zhǔn)模糊而導(dǎo)致學(xué)生之間的分?jǐn)?shù)區(qū)分度低的現(xiàn)象。

新考評方式結(jié)合筆試、課堂表現(xiàn)以及實踐等多種形式，綜合考查了學(xué)生對基本理論的掌握程度、對知識的理解程度、科學(xué)表述和寫作能力、實踐能力以及課堂活躍程度等多個維度的情況，擺脫了應(yīng)試教育的“一考定音”思想，從而實現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的全面評價。這種多維度、多樣化的考評體系不僅關(guān)注學(xué)生的知識掌握情況，還強調(diào)對其實踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，有助于全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和工程應(yīng)用能力。

四 結(jié)束語

本文根據(jù)船海專業(yè)課——船舶與海洋工程環(huán)境載荷的特點，通過一系列教學(xué)創(chuàng)新，有效解決了授課時長不足、學(xué)生參與度低以及工程案例缺失引發(fā)的問題。此外，本文還提出了一種多維度、多樣化的考評方式，全面評估了學(xué)生的理論掌握程度和實際操作能力。本文提出的教育創(chuàng)新理念將“以教師為中心”的課堂模式轉(zhuǎn)向師生共同參與，將“以卷面考試為主導(dǎo)”的傳統(tǒng)考評方式轉(zhuǎn)向內(nèi)容多元、注重過程的新方式，以順應(yīng)新時代對理工科本科生的培養(yǎng)需求。隨著教學(xué)改革的不斷深入，作者將在本文提出的創(chuàng)新教學(xué)方法的基礎(chǔ)上繼續(xù)探索提升教學(xué)質(zhì)量的授課新模式，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的高素質(zhì)工程人才作出更大貢獻。

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基金項目：廣東省海上風(fēng)電聯(lián)合基金重點項目“海上漂浮式風(fēng)電與海洋牧場融合關(guān)鍵技術(shù)及其生物適應(yīng)性研究”（2022B1515250005）；2023年度中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程類項目資助子項目“船舶與海洋工程環(huán)境載荷的教學(xué)改革與探索”（76170-12220011）

第一作者簡介：王凱（1983-），男，漢族，浙江東陽人，博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向為海上漂浮式風(fēng)機全耦合設(shè)計與仿真，風(fēng)漁融合裝備的開發(fā)。

*通信作者：黃碩（1984-），女，漢族，黑龍江伊春人，博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向為船舶水動力性能預(yù)報，海洋可再生能源開發(fā)與利用，深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖牧場抗風(fēng)浪設(shè)計。