工程实践教学和考评创新在船舶与海洋工程环境载荷课程中的应用

摘  要：船舶与海洋工程环境载荷课程在海洋工程教育中至关重要，旨在培养学生理解和掌握船舶与海洋结构物在海洋环境中的动力响应和载荷特性。传统教学方法以理论讲授为主，存在授课时间不足、教学方法单一及学生参与度低等问题。该文通过引入实践教学环节、运用信息化教学手段、结合经典案例教学和加强师生互动，提出一系列教学改革措施。实践结果表明，这些创新方法显著提高教学效果，激发学生的学习兴趣和创新能力，为培养高素质应用型工程人才奠定坚实基础。

关键词：教学创新；考核与评价；工程实践；涉海人才培养；海洋工程与技术

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：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; evaluation and assessment; engineering practice; cultivation of talent in maritime affairs; ocean engineering and technology

海洋科技创新的关键是人才，人才不仅是海洋强国的第一战略资源，更是推动海洋事业发展、实现建设海洋强国远景目标的根本保障[1]。习近平总书记指出，建设海洋强国，必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，加快海洋科技创新步伐[2]。为了走好涉海人才培养的第一步，高校中的涉海课程必须与时俱进，尽快顺应我国在新时代海洋强国建设方面的需求。船舶与海洋工程环境载荷是一门面向船舶与海洋工程领域本科生的基础课程，其培养目标是让学生理解和掌握船舶与海洋结构物在海洋环境中的动力响应和载荷特性，并将所学应用到实际工程设计当中。因此，课程的教学质量直接关系到学生在未来的职业生涯中能否有效应对实际工程问题。

随着海洋资源开发的深入和工程技术的不断进步，业界对课程的教学目标提出了更高要求。传统的授课模式以教师讲授为主导，即教师强制向学生灌输理论知识，然而，这种方法难以充分激发学生的学习兴趣和创新能力。因此，如何在课程中引入更多的实践教学和案例分析，增强学生的实际动手能力和工程应用能力，成为亟待解决的问题。本文针对船舶与海洋工程环境载荷教学中现存的授课时长不足、学生参与度低及工程案例缺失等问题分别提出了解决方案，并从多个角度、以多种形式对学生进行全方位考评，完善了现有课程考评体系，探索出一条能够有效激发学生学习兴趣、提高实践能力和创新思维的路径。

一 课程概述

船舶与海洋工程环境载荷是一门面向船舶与海洋工程专业本科生的基础课程。本课程介绍了在海洋环境风、浪、流的作用下，船舶与海洋工程结构物所受到的环境载荷和水动力性能的理论基础和分析方法，并阐述这些理论和方法在实际工程中的应用。主要包括海洋环境、海洋工程环境载荷、定位系统与立管系统、浮式海洋平台运动和涡激共振问题等内容。课程设定结合工程案例和练习，介绍理论原理在多种海洋工程结构物中的应用，主要包括浮式生产储卸油系统（FPSO）、半潜式平台（SEMI）、张力腿平台（TLP）、立柱式平台（SPAR）、系泊系统和动力定位系统，以及海洋立管（图1）。通过学习本课程，学生能够全面且深入地理解船舶与海洋工程流体动力学性能的专业知识，并提升专业基础水平、实践应用能力和创新能力水平[3]，为今后从事船舶与海洋工程领域的科研工作打下坚实基础。

二 传统教学模式的局限性及解决方案

本节所述“传统教学模式”是指教师以新媒体幻灯片或板书为手段，单方面向学生灌输知识的授课方式。不可否认的是，传统教学模式曾对教学活动产生过积极的进步性作用。然而，这种教学模式忽视了学生的主观能动性，学生得到的只不过是机械的“短时记忆”而非真正理解所学内容[5]。而由于船舶与海洋工程环境载荷涉及多学科交叉，体系庞大、难度系数高，学生要想完全掌握其背后的解题思想需要具备扎实的专业基础和数学功底。显然，这种仅仅依靠教师单方面输出知识的教学模式并不适用于此类课程。本节结合船舶与海洋工程环境载荷的课程特点，总结了三点现存主要问题，并提出了相应的解决方案。

（一） 授课时长不足

船舶与海洋工程环境载荷广泛涉及海洋知识，包括海洋动力学和海洋浮式结构动力学等，需要学生具备一定专业基础并掌握数理计算方法。然而，并非所有学生都具备良好的专业素质。在教学实践中，考虑到学生对知识的接收效果，教师不得不根据课堂反馈实时调整授课重点和节奏，从而影响授课进度。受限于每学期仅有的几十个课时的教学时长，课堂讲授很难覆盖全部内容。因此，教师必须在理论讲解和实际应用之间权衡，内容的广度和深度更是无法兼顾，导致教学效果低于预期。

在教学实践中，作者尝试采用“模块化教学”法解决这一问题。该方法将每一大类授课主题划分为“基础理论模块”“应用技术模块”以及“案例分析模块”。首先，聚焦于主题核心理论知识对原有内容进行适当简化，形成基础理论模块；其次，准备多个典型习题，形成应用技术模块，在授课过程中，教师以难度依次递增的顺序讲解，针对课堂反馈实时调整对应于不同知识点的练习，切实、及时地解决学生的疑惑；最后，收集典型和发生在近期的工程案例，引导学生理解和讨论课堂知识。

为了切实提升授课效率，模块化教学要求教师抓住核心内容，精心梳理授课思路和框架，不断发现关键问题，预判学生疑惑，并针对历年出现的经典问题提供有效的解惑方案，尽最大限度地将问题在当堂解决，不留后患。

（二）  学生参与度低

在传统教学模式中，教师常常由于具备远多于学生的知识量而主导课堂话语权，学生作为知识层面的弱势方而被动接收信息。这种授课形式可以轻松保证教学进度按照计划推进，但忽略了学生与教师之间的互动，降低了学生的课堂参与感。由于课程专业性强且知识点繁多，因此学生极有可能无法一次性理解传授内容。加之，课堂很少提问、讨论和操作实践，从而导致教学效果不佳。长此以往，学生逐渐对课程失去兴趣和耐心，最终可能使学生对整个专业产生消极看法。

对于上述问题，作者尝试在课程设置中增加研讨环节，并引入信息化实践教学。研讨环节主要分为两部分。一方面，适当增加课堂互动环节，鼓励和引导学生主动发现并提出问题。例如，通过提问和小组讨论的方式，让学生切实参与到课堂探讨中，加深学生对理论知识的理解和记忆。另一方面，参照“翻转课堂”的教学模式，在每个主题或整个课程结束时，安排学生借助幻灯片等媒介讲解拓展知识点，鼓励其脱稿自述而非照本宣科，唤醒学生中“沉默的大多数”。所谓“信息化实践教学”，即引导学生利用虚拟仿真实验平台和计算机仿真软件，在虚拟工程环境中学习和验证[6]。例如，利用计算机仿真软件计算船舶在波浪中的运动和载荷情况，在虚拟环境中进行实验操作和数据分析（图2）。此外，还可以鼓励学生在给定的计算机代码上进行改进，并形成研究报告。

在计划施行信息化实践教学时，教师应提前安排学生做好预习工作，尽早熟悉仿真平台的操作原理和流程，从而提高课堂教学效率。

（三）  工程案例缺失

根据中山大学海洋工程与技术学院对海洋工程与技术专业本科培养方案的要求，船舶与海洋工程环境载荷的授课内容应当面向国家重大战略需求、国家和区域经济社会发展及行业创新发展需求，掌握坚实的基础理论和系统的专业知识，服务于船舶与海洋工程领域的职业发展需求，强调工程性、实践性和应用性[7]，紧密结合自身优势与海洋工程与技术特色，明晰培养定位，突出培养特色，为船海行业及相关部门培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。如果脱离了工程案例，那么不仅无法考查学生对知识的掌握程度，更是有违于开课初衷。因此，在授课过程中，教师应当重视理论知识与工程案例之间的联系，适当以课堂知识解释其在工程中的应用，加深学生对知识的理解，进一步提升学习兴趣。

作者将上述问题作为“模块化教学”中“案例分析模块”的补充。经典教材因措辞严谨而广受教师青睐，但由于其出版年份久远而缺乏对新技术、新工程案例的收录，因此需要教师自行搜索和补充[8]。表1中列出了作者在教学实践中讲解的知识点及对应的工程案例。此外，在课程设置中，教师还可以适当增加实践环节的比例，即教师在讲解工程案例后，鼓励学生合理假设下进行简单计算和验证，引导学生掌握基本理论。进一步地，教师还可以组织简单的物理实验，将课堂所学直观地展示在学生面前，引导学生对原理的思考（图3）。

在开展工程案例讲解前，教师可以借助新媒体介绍工程背景，并解释理论在案例中的重要性，充分激发学生学习兴趣。

三  传统考核与评价方式的局限性及优化措施

考核是检验学生对知识掌握程度的最直接方式，能够激励学生发展动力、诊断学生发展问题、调节学生发展目标、促进学生发展质量[9]。科学、有效的考评方式，是提升课程质量的关键。本节总结了传统课程考评方式中存在的问题，并提出了适用于船舶与海洋工程环境载荷的优化措施，全方位提升了课程考核与评价体系的科学性。

（一）  传统考核与评价方式的局限性

本节所述“传统考核与评价方式”是指仅将结课考试成绩（或将“平时表现”和“结课考试”成绩以一定比例组成的总成绩）作为课程的唯一考评指标。这种方式的优势在于，教师能够根据标准答案明确地为卷面赋分，快速地完成对学生的考评。但是，对于船舶与海洋工程环境载荷这类知识点繁杂、单题计算量大、学科交叉明显的课程，学生对知识的把握程度很难仅凭一张在规定时间内完成的试卷反映出来。而课程设置的目标是多维的，即培养学生在理论和实际两个层面上的能力，过度依赖结课考试的考评方式既无法完全反映学生的理论功底，也没有考查实操水平，因此，得到的只是一组畸形的数字。

（二）  优化措施

一方面，要推动考评方式由单一走向多元。在形式上，要从多个角度考查学生在课程学习中的综合表现；在内容上，要根据时代和行业发展需求，丰富和完善现有考评内容，将学生发展的多维指标纳入考评体系中，真正促进考评朝向学生发展方向[9]。另一方面，要结合课程设置初衷和学科特点，灵活调整考查内容和形式，提升“过程性”[10]分数在总成绩中的占比，形成一套能够反映学生在学习全过程中的考评体系，从根本上摆脱传统考评思想的束缚。