海洋技术专业的工程化辅助教学创新模式研究

唐达 王延林 王振宇 岳前进

摘要：针对海洋技术专业的培养目标，提出了专业课程的工程化辅助教学的创新改革模式，将在实际工程项目中的开发过程、研究成果和平台，通过多种方式融入教学中，让工程问题引领教学内容，激发学生的学习热情，提高学生的工程化意识、动手实践和创新能力。该教学模式已经历了两年的教学实践检验，取得了较好的效果。

关键词：新工科;工程化辅助教学;海洋技术;成果导向

中图分类号：G642.4     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）38-0093-02

新工科注重理念引领，提倡创新工程教育方式与手段，主张开放融合的工程教育。高等学校新工科的建设强调实践教学的改革[1]，提高学生的实践与创新能力。在课堂教学中，通过引入工程实例、基于项目教学和多元化教学模式等方法[2]，实现新工科的教学目标。许多科学和技术问题都来源于工程实践，而依据现有教材的课堂教学更专注理论和方法的理解，缺乏理论应用于实践的感性体验。因此，出现了工程化教学方法的研究，文献[3]通过“素材辅助、案例引导、问题聚焦”在结构力学课程中引入工程化教学方法。通过优化课堂教学、改革实验教学、社会实践和工程实践等方式探索控制类课程工程化教学模式的改革。实际上，工程中的问题往往是综合性的，多专业融合培养模式也是工程化教学的要求。海洋技术专业的一个目标就是为海洋工程领域培养技术人才。海洋工程领域人才需要有扎实的理论和技术基础，其所学的理论和技术也可以应用于海洋工程领域中。

一、海洋技术专业课程创新模式的思考

大连理工大学海洋科学与技术学院的海洋技术专业课程主要围绕海洋通用的装备及技术。培养方案强调海洋开发领域的应用基础与先进技术，以电子、材料、机械、控制、力学等多学科知识体系为支撑，培养学生对海洋科学基础知识的理解，掌握海洋资源开发的先进通用技術，具备海洋资源探索、测量与检测的能力，最终实现通才教育。因此，海洋技术专业开设了电子、信息与控制的相关课程，如传感器技术、测控技术、LabView虚拟仪器和信号处理技术等课程。这些课程有些是其他专业的基础课程，如“传感器技术”是测控专业的必修课程，“信号处理”是通信工程专业的必修课程，它们都需要各自领域相关的前序课程支持。因此，在海洋技术专业学生的教学中，一些课程的教学内容相对独立，缺少面向海洋技术专业的统一教学模式和规划，缺少各个课程之间的有机衔接。

二、工程化辅助教学创新模式实践

海洋技术专业的工程化辅助教学创新模式的基本思路是，将实际海洋工程项目中获得的科研成果及实验平台经过适当简化与整理，作为该专业课程的基础案例、练习对象或分析数据，增强学生对课程设置目标和应用领域的感性认识。以海上FPSO软钢臂单点系泊结构的监测项目为例，在这个项目的建设中，完成了如下三个方面的工作：

1.实现了对软钢臂连续多年的监测，如图1所示。监测系统包括多种类型的传感器、采集设备和集成软件。

2.基于上述项目，建立了用于研究软钢臂单点系泊系统的实验平台。它由大型六自由度运动平台、软钢臂单点系泊模型和相应的传感器、数据采集软件与硬件设备组成，如图2所示。

3.用于研究软钢臂动力学特性的软钢臂单点系泊系统的仿真环境。它是利用ADAMS软件构建软钢臂单点系泊系统结构，如图3所示。在该仿真环境中通过施加激励可以分析软钢臂单点系泊系统的运动特征。

这些研究工作、成果和平台是海洋技术专业课程工程化教学改革的基础。首先，对上述的成果进行适当的筛选和裁剪。比如软钢臂实际监测的文档资料包括：监测实施方案、监测系统、图片录像以及监测数据，教改中会以案例的形式出现在课堂教学中。比如实施方案、图片和录像使学生很快了解项目的现场工况，而对于不同的课程可以有不同的侧重。例如在传感器技术课程教学中，对项目中使用的传感器原理、性能、协议和实际使用会有深入的讨论;在LabView课程教学中，监测集成系统则作为虚拟仪器开发的教学案例;在信号处理课程教学中，则以监测数据的分析作为教学的实例，研究结构特征的变化规律，提高学生的学习热情。类似地，软钢臂单点系泊实验平台提供了从传感器选择、布点方案、数据采集到数据分析的一整套方法，可以给学生提供工程化思维的教学引导。在工程化教学改革中，这个实验平台能够用于传感器、检测、虚拟仪器、信号和控制等课程的教学，也可以用于学生的认识实践、创新实践和毕业设计等。海洋环境激励是随机的，软钢臂单点系泊系统实验是由大型六自由度平台激励的。因此为了方便分析软钢臂单点系泊的运动，仿真环境提供了更便捷的获取数据的方法。当学生已经具有了软钢臂单点系泊运动的感性认识后，仿真环境可以为教学提供更多的数据，使课堂教学案例更贴近应用。

图4给出了工程化辅助教学创新模式示意图，在海洋技术专业课程的教学中融入工程化教学模式，使学生理解课程教学的目标，也使各门课程相互衔接，互为接应，可以完成多门专业相关课程教学体系的整合，使教学具有统一的专业目标。

三、总结

工程化辅助教学创新模式已应用在海洋技术专业的传感器技术、虚拟仪器和信号处理课程的教学实践中，并已在两届共12名本科生的创新实践和毕业设计中进行了探索和实践。在本专业的课程中引入工程化的教学模式，取得了如下的收获：

1.实现海洋技术专业课程的工程化体系建设。很多海洋技术都是融在大的工程建设中。海洋技术专业的学生只有结合工程实际进行专业的理论和经验学习，才能对知识融会贯通，学以致用。以工程化科研成果导向的教学创新模式的建立，对实现海洋技术专业课程的工程化教学体系建设具有重要意义。

2.实现海洋技术专业课程之间的内在联系。工程化辅助教学创新模式可以为海洋技术专业的电子、信息与控制相关教学提供统一的辅助教学平台，从而搭建起课程与海洋技术专业之间的桥梁，也丰富了课程的教学实践手段。

3.提供多用途的教學平台。工程化辅助教学创新模式建立了一个面向教学的工程化辅助教学平台，该平台有广泛的教学用途，可以为多个相关课程提供基础的、互通的实践方法和数据，也可以为海洋技术专业本科毕业设计提供辅助。

4.激励学生自主学习热情。工程化辅助教学模式建设工作的本身也是很好的教学实践活动，通过让学生参与这项教改的建设，也会使学生更加了解工程的需求，锻炼学生的动手实践能力，提高学生学习的主观能动性，也会提高课堂教学效果。

参考文献：

[1]朱荣涛，胡炳涛，王艳飞，李延锋.新工科下高校实验与实践教学体系改革与探索[J].教育教学论坛，2019，（16）：72-75.

[2]刘露，王延遐，许英姿.新工科模式下力学课程的教学改革[J].教育教学论坛，2019，（16）：86-87.

[3]于桂兰，曹艳梅，贾影，等.工程化教学理念在《结构力学》课程中的实践[J].教育教学论坛，2018，（7）：99-101.

Research on Innovative Mode of Engineering Auxiliary Teaching for Marine Technology Specialty

TANG Daa，WANG Yan-linb，WANG Zhen-yub，YUE Qian-jinb

（a.School of Computer Science and Technology;b.School of Ocean Science and Technology，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning 116024，China）

Absrtact：In view of the training goal of marine technology specialty， this paper puts forward the innovative reform mode of engineering auxiliary teaching of specialty course，which will integrate the development process，research results and platform in the actual engineering project into the teaching through many ways，let the engineering problem lead the teaching content，stimulate the students' enthusiasm for study， improve the students' engineering consciousness，practice and innovation ability.The teaching mode has been tested by teaching practice for two years，and good results have been obtained.

Key words：new engineering department;engineering assisted teaching;marine technology;achievement orientation