基于小尺度港工模型的工程训练模式教学探究

杨闻宇 刘春嵘

[摘 要]在全面振兴本科教育的背景下，为提高港航专业的教学质量和学生培养，文章提出了基于小尺度港工模型的工程训练模式教学探究，分析了该模式提出的主要原因，并介绍了工程训练的主要模式，以不同种类的港工模型制作为基础，串联主要专业核心课程的教学，培养学生实践和自主学习能力，并以港工模型反哺教学，形成覆盖面广、培养创新能力的良性教学循环。

[关键词]港工模型;工程训练;教学探究

[基金项目]2019.06-2020.06厦门理工学院教研教改项目“基于小尺度港工模型的工程训练模式教学探究”（JG2019023）

[作者简介]杨闻宇（1986—），男（满族），辽宁北镇人，博士，厦门理工学院土木工程与建筑学院副教授，主要从事港口航道与海岸工程研究;刘春嵘（1972—），男，云南昆明人，博士，厦门理工学院土木工程与建筑学院教授，主要从事水动力学研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）32-0200-02[收稿日期] 2020-03-15

一、引言

为贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会的重要举措，教育部下发《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，从严格教育教学管理、深化教育教学制度改革、引导教师潜心育人、加强组织保障四个方面提出了22条具体举措，旨在全面振兴本科教育，提高人才培养质量，达到让学生忙起来、教师强起来、管理严起来、效果实起来的综合效果。

在此背景下，各大高校积极推进本科生导师制[1]，工程教育专业认证[2]，大学生创新创业训练项目[3]等优秀的教学制度，同时很多创新的教学方法也不断提出，例如，项目驱动教学法[4]、研究型教学[5]、虚拟仿真教学[6]、开放式实验教学[7]等等。通过不断创新的教学制度和教学方法让学生有更多的途径获取专业知识和能力，以达到增强学生的自主学习的能力，加强学生与教师之间的有效沟通与互动、提高学生的创新能力和实践能力、培养其科学素养等目的。创新的教学方法往往取决于教学内容和教学形式的有机结合，并合理巧妙的进行教学设计，如何有效地联系起教师与学生的教与学的关系，如何让课堂教学和学生的课外学习有机统一地结合起来，仍然是需要深入思考的重要问题。

二、小尺度港工模型工程训练模式的提出

港口航道与海岸工程专业为我校2014年开设的本科专业，其培养目标为学习和掌握工科专业的数学力学基础理论、土木及水利工程大类的基本知识、港口航道及海岸工程方面的专业知识、工程测绘和计算机软件应用等基本技能，具备工程分析设计及组织管理能力，能在港口、航道、海岸工程以及相近的水利工程、土木工程等设计、管理、施工部门从事勘测、规划、设计、施工、科学研究、技术开发、技术管理等工作。

开设专业以来，通过对于教学实施过程的总结和反思发现，学生在入学初期对于所学专业本身的认识往往非常有限，将会对其后续的学习计划、学习热情有一定的影响。除入学教育外，学生对专业的初步认识一般从专业导论课程开始，之后通过认识实习，实地到运营的港口或施工中的港口进行参观，形成对专业的直观感性认识。在此过程中发现若干问题，例如，专业导论课程一般通过文字、图片、实例、视频等方式展示本专业内容，使学生有一定的感性认识，但略偏于理论，学生认知有限，或兴趣热情不足。通过认识实习进行实地参观，虽能调动学生的积极性，但存在实习基地的选择问题，对于建设中的港口工程，随时间推移其建设过程不同，因此学生仅能看到施工当前的部分，对于已施工完成的部分和将要施工部分，无法通过参观得到感性认识。在进入专业课程教学中，核心课程的教学直接关系到学生毕业设计的实施，毕业设计过程中涉及的港口平面布置、装卸工艺、港口结构选型等核心内容，在毕业设计指导过程中，一些学生表现出基本概念和理论不清楚的问题，对毕业设计的推进造成了一定的影响。目前，我校并未开设专门的港航工程模型实验课程[8]，因此，现提出基于小尺度港工模型的工程训练模式教学探究。

基于小尺度港工模型的工程训练模式教学探究的基本思路如下：充分发动和组织学生进行分组训练，通过广泛查阅资料，以本专业核心课程为基础，由学生自己动手设计、制作小尺度港工模型，制作完成的港工模型可以用于学生的学习过程，如新生入学展示，专业导论及专业课程的教学过程中。通过小尺度港工模型的制作，一方面，可以提高学生的学习热情，另一方面，可以加深学生对于专业知识的学习认知。并将模型应用于后续课程的教学中，为后续工程教育专业认证增加展示材料。

三、港工模型训练模式的具体思考

港口水工建筑物、港口規划与布置、港口装卸工艺、水运工程施工这几门港航专业的核心专业课程构成港工模型工程训练的主要内容，能够制作的港工模型可分为以下类别：水工建筑物模型、港口平面布置模型、港口机械模型及水力演示类模型。

水工建筑物类模型取材于港口水工建筑物中的重力式沉箱和方块码头、高桩码头、防波堤、浮式码头等结构形式，模型制作过程中，把码头、防波堤等具体结构形式与相应的结构施工内容相结合，在模型中体现结构名称和施工顺序。以重力式矩形沉箱码头模型的设计制作为例，重力式矩形沉箱码头主体结构包括沉箱墙身、胸墙、面层、附属设施等等，其施工主要流程为：基床开挖、抛石、夯实、整平，沉箱安放，沉箱内填料及后方回填，上部结构施工，面层施工，附属设施施工。结合两部分内容，则重力式矩形沉箱码头模型可展示基床、沉箱墙身、沉箱内填料、后方回填、胸墙、面层、附属设施等部分，并可附上简明介绍。设计巧妙的结构模型应能够具有拆卸和组装的功能，进而在组装过程中可充分展示施工过程。港口平面布置模型展示港口水域、陆域、码头前沿、防波堤、船舶模型等。除展示港口组成以外，设计精良的模型亦可在模型水域部分引入真实水体，并可控制水位上升下降以模拟潮汐现象，设置简易造波装置以模拟波浪在近岸的传播;在模型陆域部分可体现不同货重的装卸工艺。港口机械模型包括集装箱装卸桥、门式起重机等，该部分模型可单独展示，或配合港口平面布置模型使用。水力演示类模型包括微型演示波浪水槽、循环水槽等，由于仅作为演示用，水槽尺寸可设计很小，甚至方便带进教室进行演示。微型演示波浪水槽可采用亚克力水槽搭配以往复式摇摆电动机构建立的简易摇摆式造波机，或者以曲柄连杆电动机构建立的楔形块造波机。

四、能力培养

从港口航道与海岸工程专业学习的知识体系来说，港工模型的工程训练模式可以串联起大部分的专业核心课程，包括工程制图、CAD制图、专业导论、港口水工建筑物、港口规划与布置、水运工程施工、港口装卸工艺等课程。在模型制作的工程训练模式中可以培养学生的如下能力：

制图能力：学生依据所查资料，自己绘图，设计确定模型的结构，确定模型尺寸，从而培养和锻炼学生的工程绘图能力。

自主学习能力：查阅资料是培养学生自主学习的必要能力，锻炼学生凝练关键词及对知识进行归纳、整理、分析的能力。

沟通表达能力：港工模型的工程训练宜采用小组的形式进行，为每个小组设计不同的任务，并考虑小组之间任务的联系，例如将一个大而复杂的港工模型进行分解布置给不同小组，这样不仅小组内的同学能够沟通讨论，小组和小组之间也可以沟通协作，从而锻炼其沟通、协作及表达的能力。

五、结论

基于小尺度港工模型的工程训练模式探索旨在通过港工模型制作提高学生的学习兴趣动力，培养其自主学习能力，加强学生与教师的互动，通过学生自己参与解决实际问题，所制作的港工模型又可反哺应用于教学当中，并通过不断补充、丰富和发展港工模型的种类和内容，覆盖专业中不同年级的同学，形成良好的教学循环，以增进教学和专业培养质量，达到提高人才培养质量的目的。

参考文献

[1]靖国安.本科生导师制：高校教书育人的制度创新[J].高等教育研究，2005（5）：80-84.

[2]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[3]刘长宏，李晓辉，李刚，等.大学生创新创业训练计划项目的实践与探索[J].实验室研究与探索，2014，33（5）：163-166.

[4]黄夏幸.项目驱动法在港航专业实训教學中的应用[J].水运工程，2010（12）：65-67.

[5]张安富.改革教学方法探索研究型教学[J].中国大学教学， 2012（1）：65-67.

[6]唐帅，笪良龙，张弛.海洋环境效应虚拟仿真实验研究型教学模式探究[J].实验室研究与探索，2019，38（7）：214-218.

[7]盖功琪，宋国利.开放式实验教学管理模式的研究与实践[J].黑龙江高教研究，2009，29（5）：162-164.

[8]钟桂辉，刘曙光，匡翠萍，等.港航工程模型实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（1）：120-122.