“船舶与海洋工程专业”卓越工程师创新与学科交叉能力培养

黄海 张国成 张铁栋

摘要：针对“卓越工程师教育计划”探讨了卓越工程师综合创新型能力的培养方法，主要讨论了卓越工程师综合创新能力的要素分析、卓越工程师创新思维能力的培养等问题。卓越工程师综合创新能力的要素包括知识视野、创新意识、创新思维、创新技能和创新素质等要素。卓越工程师创新思维能力的培养主要包括优化课程体系，调整教学内容；建立注重创新能力提升的教学评价制度；实践能力的培养与加强；国际化课程的设置等内容。

关键词：交叉学科；卓越工程师；创新能力；创新意识

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）31-0139-03

《中国制造2025》于2015年5月8日由国务院正式公布，其中一条重要的思想是较大地提高制造业的数字化、网络化和智能化，掌握一批重点领域的关键技术，大幅度提升创新能力。因此，要实现船舶与海洋工程专业的“智能制造”就必然要加强对该学科卓越工程师在制造业、计算机、自动化控制领域等学科的综合培养，提高卓越工程师在交叉学科领域的创新能力。

一、引言

为了提高我国工程人才的培养质量，尤其为造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高素质各类型工程技术人才，国家教育部于2009年决定实施“卓越工程师教育计划”。该计划作为《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010—2020）》组织实施的一项重大项目，其目的在于全面促进我国从工程教育大国走向工程教育强国[1]。哈尔滨工程大学作为以“三海一核”为特色的重点大学，是该计划首批申请并获准实施的院校之一。经过几年以来的改革和试点研究，目前已经在教育教学理念、人才培养标准、校企合作机制、教师队伍建设、人才培养模式等方面取得了一定的经验和突破。

在2008诺贝尔奖获得者北京论坛上，华人图灵奖得主姚期智指出：多学科交叉融合是信息技术发展的关键：当不同的学科、理论相互交叉结合，同时一种新技术达到成熟的时候，往往就会出现理论上的突破和技术上的创新。目前，以信息技术和制造业深度融合为重要特征的新科技革命和产业变革正在孕育兴起，多领域技术群体突破和交叉融合推动制造业生产方式深刻变革，制造业数字化、网络化、智能化已成为未来技术变革的重要趋势。船舶制造也正朝着设计智能化、产品智能化、管理精细化和信息集成化等方向发展，世界造船强国已经提出打造智能船厂的目标。为了加快推进船舶工业、海洋资源开发乃至为国防建设提供技术装备，《中国制造2025》把海洋工程装备和高技术船舶作为十大重点发展领域之一，明确了今后10年的发展重点和目标，为我国海洋工程装备和高技术船舶发展指明了方向。

卓越工程师之所以“卓越”，其創新能力是一个优秀工程技术人才的基本特征和重要标志。创新能力主要指人们通过创造性思维和创造性实践，形成物质产品或非物质产品的能力。而实现船舶与海洋工程专业“智能制造”的卓越工程师就应该不仅在传统的船舶与海洋工程领域掌握全面的知识，发现或提出新问题、新概念、新见解、新方法，更应该通过对计算机、自动化控制和机械制造等领域知识的学习，通过创新活动解决智能制造的新问题、建立新理论、创造新技术、新产品，实现船舶制造业的数字化、智能化和网络化[2]。

本文将结合船舶与海洋工程专业的实际情况，从多学科交叉角度讨论船舶与海洋工程专业卓越工程师创新能力的培养目标和培养方案等问题。

二、学科交叉创新能力的培养方法分析

创新是人才必须具备的核心素质，其本质就是突破，即突破思维定式和陈规旧律。创新的目的是发展，即满足人类社会不断发展的需要。创新具有三个层面的内涵：一是对现实事物当前状况的更新，二是对现实事物当前状况的改变，三是创造新事物替代现实事物[3]。近年来，学科交叉创新已成为热门话题，但如何培养学生实现深层次上的学科交叉融合，从而实现创新性成果的高效，也是我们需要进一步探讨的话题。

哈尔滨工程大学的船舶与海洋工程作为国家级重点学科历来重视多学科的交叉融合，包含船舶与海工程结构物设计制造、流体力学、工程力学、港口、海岸与近海工程、水力学及河流动力学等多个学科，并在这些学科和学科交叉方面取得了举世瞩目的研究成果，培养了一大批卓越工程师和创新型人才。为进一步培养多学科交叉的综合型卓越工程师，实现中国船舶与海洋工程的“智能制造”，已经并将要采取以下改革和试点措施。

（一）优化课程体系，调整教学内容

现有课程体系大体上按学科建立，课程教学内容主要建立在学科系统性和完整性之上，没有脱离传统的知识点选择和安排方式，涉及工程实际应用和多学科知识应用的环节相对较少。这就使学生缺乏解决工程实际问题的综合能力和设计能力的训练，也限制了对其他学科的了解和创新思维的培养。

哈尔滨工程大学船舶工程学院通过不断地探索和实践，现已形成较为完整的卓越工程师创新型人才培养体系，一方面建立基础专业和提高全面素质教育的教学模式。例如船舶与海洋工程结构方向的课程，它们主要包括船舶与海洋工程结构力学、船舶与海洋结构物强度、船舶结构规范设计、船舶波浪载荷、船舶结构有限元分析等。这些课程彼此制约，相互影响，在进行系统教学时，也须以整体综合的观点，运用系统的方法，来处理整个教学过程中所遇到的问题。以船舶与海洋工程结构专业课程体系为例，它以船舶与海洋工程结构力学课程为中心，加上船舶与海洋工程结构与构造，船舶与海洋工程结构有限元分析，船舶与海洋工程结构物强度，船舶结构疲劳，船舶结构规范设计，船舶结构系列实验，船舶与海洋工程专业英语，船舶振动，结构可靠性等十余门课程共同组成[4]。另一方面逐步从单一学科背景下的专业对口教育，向学科交叉与综合背景的通识教育基础上的宽口径专业教育转变，建立了以加强基础、淡化专业、提高全面素质为核心的教学培养模式。根据学科特点和学科前沿开设了一大批选修课：例如潜艇潜器操纵与控制、潜水器设计、遥控潜水器技术、水下目标探测识别技术等，这些课程围绕《中国制造2025》重点领域“海洋空间综合立体观测系统研究海洋的系列装备和技术”，围绕海洋无人平台和无人潜水器的前沿技术，以船舶操纵性和潜器设计为核心，涉及力学、结构设计、流体力学、自动化控制、液压传动、计算机科学、传感器与环境感知技术等多个学科领域。作者主要负责遥控潜水器方面的课程，它以船舶与海洋工程的潜器设计与控制为中心、向遥控潜水器所涵盖的自动化控制、计算机科学、液压传动、水下通信与探测等多方面扩展。在进行教学评价时注重考虑知识的获取、应用和创新、工程能力的培养和提高，通过对课程中学习过程和实践过程的强调，培养学生综合应用多学科知识、分析解决工程问题的能力。

在完善专业课培养体系的同时设置国际化课程和前沿性课程，通过国际性课程的专门学习讨论和学术主题的专题性报告使学生通晓国际规则，及时了解国际上科学研究的最新研究成果，以利于日后在国际环境下工作。同时，选取成绩优秀的学生专门采取基础课小班授课，学业导师指导学生规划学业目标，引导学生尽早进入实验室开展科技创新活动，并聘请国内外知名专家进行授课，以培养优秀学生的创新能力。

学生通过对基础课程和选修课程的学习，不仅系统地掌握了专业的基础知识，而且通过选修课的学习拓展了视野，了解了学科前沿、船舶和海洋工程知识在实际工程和科学研究领域的应用，培养了学生的创新意识和创新思维，通过交叉学科的学习为成为卓越工程师打下基础。

（二）增设实践环节，培养与加强实践能力

20世纪90年代以来，我国的海洋经济以两位数的年增长率快速发展，到现在已经逐步进入海洋经济时代，社会对船舶与海洋工程的卓越工程师要求越来越高，这就要求高校加强实践环节的比重，培养人才时加强与企业生产的紧密联系，不断改进教学方法。提高实践教学环节的教学效果。为此，哈尔滨工程大学针对目前普遍存在的对学生的创新教育和创业训练重视和投入不足，工程教育中产学联合培养环节基本缺失等问题，通过实验课程、创新训练项目、参与研究项目和社会创新实践等多方面改革，使卓越工程师的时间培养环节构成一个有机的整体，形成一個完整的系统。

在实验课程方面增设船舶类专业和海洋工程类专业的实验课程，并进行实验教学模式的改革[5]。船舶类专业课的实验课程主要包括船舶性能实验和船舶结构试验两方面。其中船舶性能实验船模阻力实验、船模耐波性实验、船模自航实验、船模操纵性实验和螺旋桨敞水实验；船舶结构试验主要包括船舶结构振动实验和船舶结构力学实验等。在海洋工程方面，根据学科专业发展方向，学院在海岸工程、近海工程和深海工程三个方向，开设实验课程，包括海岸防护工程方面的模型实验、海洋平台及立管方面的模型水动力性能实验、潜水器方面的模型水动力性能和控制实验等。在试验教学模式方面尽量依托科研项目，采取产、学、研的开放教学模式，通过在科研项目中完成相关的实验教学以培养学生的实践和创新能力。

在实验课和专业课的基础之上鼓励学生自主进行科研立项，开展创新试验研究。创新实验的教学模式采取学生自主申请，专任教师指导，实验中心组织专家对学生立项进行评审、立项。通过提供实验经费、场地、仪器设备和实验指导等丰富实验教学内容，锻炼学生的创造性思维和动手能力，在创新活动中尤其鼓励学生在立项和试验的过程中尽量结合学科前沿、强调学科交叉，争取国家船舶与海洋工程设计大赛的科研立项。作者在指导学生在潜水器方面的创新实验过程中，注意以学生的兴趣和所学的基础知识为基础，结合自身和实验室在科学研究中的体会，从已有的科研项目出发，鼓励学生通过掌握潜水器方面的学科交叉和学科前沿进行项目设计，通过把握学生的设计方向和设计与实践方法，帮助他们实现国家船舶与海洋工程设计大赛的科研立项。

毕业设计是大学在校四年学习的收官之战，是学生通过对四年学习的专业知识和技能的总体应用并在毕业设计中进一步培养独立学习和工作的能力，毕业设计对卓越工程师的培养有重要意义[6]。为了培养卓越工程师在船舶设计智能化、制造智能化方面的创新能力，通过学院的指导教师以实际承担的课题为研究内容，使学生带着设计的问题进一步学习其他学科的知识，诸如自动化控制、计算机科学等，并运用所学过的船舶与海洋工程的基础知识解决多学科交叉的问题，以提高卓越工程师的新性思维（表1）。

（三）加强教师队伍建设

高层次的师资队伍建设是卓越工程师培养的龙头，在学科的创新和发展上，哈尔滨工程大学以创新学术团队建设为抓手，以中青年骨干教师的培养为重点，紧紧围绕学科建设，依托科学研究，培养人才，提高教师的学术水平。

学校根据学科建设发展的需要通过立项支持、加强教师的国际合作与交流，支持教师出国培训，组织教师根据科学研究和教学需要对交叉学科和前沿学科进行学习，在教师队伍中形成开放、流动、竞争的机制。充分发挥企业和研究机构兼职教授的作用，工业界的优秀科技人员也应该是理工科大学教师的重要选择对象，对学科发展确实需要的优秀人才应实行国内外招聘。在全校范围择优选拔青年骨干教师，进行重点支持培养，力争培养100名左右进入国际学术领域的青年拔尖创新人才，以提升学校的学术水平和人才培养质量。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”学校工作方案研究[J].高等工程教育研究，2010，（4）：30-43.

[2]宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育，2011，（7）：25-29.

[3]林健.卓越工程师创新能力的培养[J].高等工程教育研究，2012，（5）：1-17.

[4]任慧龙，冯国庆，李辉，李陈峰，刘宁.船舶与海洋工程方向卓越工程师人才培养模式探讨[J].教育教学论坛，2014，（4）：65-66.

[5]Yong Ma，Liang Zhang，and Shi-zhou You. The Research and Exploration of Experiment Teaching Reform of Nava Architecture and Ocean Engineering in Harbin Engineering University. 2011 International Conference on Economic，Education and Management. 78-81.

[6]姜玥.产学研结合提高本科毕业设计质量[J].教育教学论坛.2011，（32）：76-78.