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军校专业基础课程教学改革初探

2014-08-15张明敏

电气电子教学学报 2014年4期
关键词:声纳声学海洋

游 波,张 卫,张明敏

(海军工程大学 水声工程系,湖北 武汉430033)

根据军队院校体系调整要求,我校相关专业的培养目标由技术军官向初级指挥军官转变。本文以专业基础课程“海洋声学”为例,从教学目的、教学内容、教学方法和实践环节等方面提出系统的、可行的改革方案,阐述了教学中如何将素质教育与课程教学相结合,理论教学与实际装备作战使用相结合,以及如何突出学生的学习主体地位等问题,为同类院校专业理论课程的改革提供参考。

1 教学目的设计以作战需求为前提

信息化战争形态的转变对军官的知识结构和综合能力提出了更高的要求,既懂指挥又懂专业技术的高素质人才将成为部队核心战斗力。这就要求专业基础课程教学应该以信息化作战需求为前提,把学生能力素质培养放在首位。

本文以“海洋声学”课程为例,具体做法是将该课程教学目的分解成三个层次:①最基本的是传授专业基本知识和技能,使学生掌握声波在海洋中的基本传播规律和海洋条件对声传播的影响;②理解水下信息作战的基本原理,增强在复杂海洋环境变化中获取和掌控海洋声信息的能力;③通过教学活动、案例分析、分组研讨和模拟演练等环节,使学生把外在的知识和感受内化为内在的个性心理品质,激发他们对海军职业的认同感和责任感,初步培养起学生在信息战中,作为一名指挥军官对战场环境的准确判断力和灵活应变能力。

另外,作为理工类课程,在教学过程中通过学习方法、思维习惯、自学能力和合作学习的训练,培养学生严谨求实的科学精神和健全人格,从而为其一生的发展提供良好的基础。

2 教学内容突出实际作战应用

军队院校,除了拓宽军事素质、政治、历史、地理等通识教育课程外,还需要为军队任职岗位做好专业技术知识和能力等方面的准备,才能应对任职岗位科技含量不断增加的专业化要求以及军事职业复杂性不断增加的文化底蕴要求。因此,军校教育改革的重点仍在于专业素质和能力的培养[1,2]。

军队院校专业基础课的教学内容组织应当在内容的基础性和系统性上下功夫,拓宽专业基础,增大课程信息量;同时增加教学案例,突出专业基础理论在装备作战使用中的应用。“海洋声学”课程在地方院校着重讲授海洋中声传播规律,是一门普通的物理课。而海军院校的教学实践是将海洋声传播规律与实际水下信息战的应用背景紧密联系,使之成为一门战术应用背景鲜明的理论课[3]。

1)增加案例,突出军事应用

在保证课程具有系统性、完整性的基础上,在教学内容设计上适当减少理论推导,增加对海洋声学现象的物理解释,通过新增加的教学案例突出理论知识在声纳实际作战使用中的运用[4]。如在海洋中尺度特性(海洋锋、涡旋、内波)、海洋环境噪声(空间相关性)和海洋中的声道效应(混合层声道、深海声道、会聚区效应、浅海声道)等诸多知识点上设计实际作战使用案例。

2)拓宽基础,增大课程信息量

课程从海洋学、海洋物理、海洋化学和海洋地质等方面较为系统性地介绍海洋条件对声传播的影响,在教学实践中,我们一方面增加了对海洋声学现象的物理解释,加强了对基本分析方法和技能,实验数据和图表的正确使用,着力于军事应用等多个层次进行分析讲解,辅以精心制作的多媒体课件、网络课程上精选的课外扩展阅读材料等,拓宽基础知识又丰富课程信息量;另一方面将海洋声学技术的发展动向和声纳实际作战使用中遇到的新问题新情况引入教学,调整教学内容和重点,及时对教材内容进行更新和补充。

3)合理安排内容,优化组合设计

本课程教学内容体系包括海洋的声学特性、声传播理论、海洋中波导的声传播特性三大模块。课程从海洋的基本声学特性讲起,在分析海洋中的声传播理论的基础上,分析海洋中典型波导的声传播特性,并进一步分析在实际海洋中使用声纳的原则和方法。这一体系,层次分明,逻辑性强。

在海洋的声学特性章节,海洋学、海洋地质和海洋水文等方面的知识只作简要介绍,重点放在各种海洋条件对声传播的影响。对于海洋中声传播理论,选择射线理论和简正波理论作为讲授重点,其中简正波理论的数值解法和其他几种声场求解方法只作简单介绍;以海洋中几类典型波导作为教学案例,突出声传播理论的军事应用。这一系列优化组合体现出删繁就简,突出典型,精讲基础,重视应用的指导思想。

3 专题研讨突出学生主体地位

在专业基础课程教学过程中需要强调学生主动构建自己知识与能力结构的自主性。教师在课堂讲授时,需选择重构少而精的教学内容,正确把握教与学的量与度,为学生自主学习、发展个性留有足够的余地。专题研讨式教学方法是培养其独立学习的能力的行之有效的方法[6]。具体地说该方法首先将教学内容分成若干子专题,在每一部分再选取若干与子专题内容紧密关联的深入研讨。例如将声纳装备作战使用中有着重要应用的小型课题作为课外拓展题目。在课程开始时让学生分组选择并准备,在课堂实践时,研讨环节的安排与课堂教学同步进行,学生对课外拓展题目的研究报告是课堂讲授内容的补充和延伸。在实践时需注意以下几个问题。

1)基于问题,面向实践,精心设计题目

课外拓展课题题目的设计应源于教材,高于教材,与军事装备紧密关联。教师首先需要了解学生的实际能力和学习兴趣,再结合实际装备的作战使用问题,选择那些既能够拓宽知识面、又不涉及过于深奥的理论知识,鼓励学生动手动脑,并且能激发学生探求欲望的小型课题作为选题。

2)强调合作学习,重视课后指导

根据课外拓展题目对学生能力的实际要求,教师需要了解学生分组情况并提出有针对性的建议,并关心学生准备进度。对于学生合作时经常出现的能者多劳现象,教师要提醒组长发挥每个成员的作用,通过分工合作和讨论交流来完成研究任务。实践证明,合作学习作为一种好的学习方式,在共同提高和激发学习主动性方面效果明显。

教师要注意指导学生掌握专业文献资料的查阅和阅读方法,要重视加强有关于拓展题目的研究内容和思路的指导。由于参考资料大多来源于网络和书本,教师需要用深入的问题来启发学生,使其对知识的掌握由感知记忆的层次上升到思维和联想的层次,引发其进一步的思考和动手实践。例如“海洋中尺度特性”题目,学生在网上能够查到其海洋学特性,但对海洋中尺度特性对声传播带来的影响问题缺乏深入思考,教师在指导学生查阅专业文献资料后,可进一步将中尺度特性和声纳作战效能以及潜艇机动性能相联系,启发学生思考,激发他们深入钻研的兴趣。

教师需要加强学生从拓展课题的选题、资料查询、论证到汇报讲解全过程的指导,及时发现问题,并解决问题,从而让学生从中真正获益。

3)实现教学双方角色的转变

专题研讨式教学方式能够充分发挥学生学习的主体作用,让他们在讨论、争辩和交流中,自然地实现了教学双方角色的转变。

以海底反射系数的计算知识点为例,教材主要讲述了在几种常见的海底底质条件下不考虑海底吸收时声波的反射特性。学生通过查阅相关专业文献,结合我国四个海区底质分布情况,研究了在海底存在不同吸收系数时声波反射特性的计算和分析方法,并利用Matlab 语言编程实现。课堂上由学生代表对这部分内容进行系统阐述后,全班展开讨论,报告人在答辨过程中可进一步阐明,教师在下课前对报告内容进行补充总结,并对学生的讲授内容进行点评。

4 模拟对抗演练实践环节

如果说专业基础课程的专题研讨式教学方式仍然局限于纸上谈兵的话,那么针对军校毕业生第一任职岗位设计的模拟演练应该算得上是实兵演习了。水声工程专业的模拟演练不同于传统意义上测量验证类的课程实验,而是在对实际海洋环境、实际声纳装备和不同敌我态势下的作战模式进行模拟仿真基础上的真实对抗演练。该系统不是纯粹意义上的软件仿真,而是具备了战场态势的动态模拟、各型声纳装备模拟器和实时数据处理、通讯链接功能的“水声对抗模拟教学系统”。

该系统可以进行复杂情况下的编队联合反潜、舰-机联合反潜等模式的教学与仿真训练,使学生真切体验到海洋声学环境的变化对于声纳使用效能的影响,启发他们思考如何根据不同海洋环境中的声传播规律来正确操作使用声纳,在潜艇战和反潜战中有效提高声纳探测距离。这样的演练可以初步培养学生在复杂海洋环境变化中获取和掌控海洋声信息的能力、对战场环境的准确判断力和灵活应变能力,从而为打赢信息化条件下的海上战争打下坚实的基础。

5 结语

本文针对军队院校培养目标由专业技术军官向初级指挥军官转变的实际情况,以“海洋声学”课程为例,从教学目的、教学内容、教学方法和实践环节等几个方面,探讨了在专业基础课教学中如何将素质教育与课程教学相结合、如何将理论教学与实际装备作战使用相结合、如何实施专题研讨式教学方法、如何有效组织课程实践等问题,为同类高校的课程改革提供了参考。

[1] 蔡跃明,王向东等,军校工科研究生创新能力培养的探析,南京,电气与电子教学学报,2011年2 期

[2] 孙宗禹,素质教育与大学教学改革[J],北京,中国大学教育,2002.9.

[3] 张翔凌,姜应和,金建华,高等院校工科专业基础课教学方法与改革研究,南宁,大学教育,2013年第17 期.

[4] 程广利,蔡志明,胡金华,研讨式课堂在水声工程任职教育中的探索与实践[J],武汉,海军工程大学学报(综合版),2007,第4 卷,第1 期.

[5] 张婷,吴伟,大学物理研讨式教学的实践与思考[J],长沙,高等教育研究学报,2011,第34 卷增刊.

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