新工科背景下轮机工程(水上)专业本科培养方案改革

张本，范世东，毛小兵

(武汉理工大学 能源与动力工程学院，武汉 430063)

一、引言

航海教育承担着培养航海类专门人才的重要使命，在航运业的发展过程中发挥着基础性、全局性和先导性的重要作用[1]。但近年来，我国航海类本科教育却面临着很大的挑战，具体表现为学生上船意愿低、学生的海员适任证书考试通过率低、“双证”教师队伍建设难以为继、专业教育改革滞后、学生的知识结构不能适应行业的新需求、培养的学生同质化严重等，航海教育工作者针对这些问题也提出了有价值的改革建议[2-4]。大体而言，业内对于目前航海教育的状况有以下几点共识：

一是社会发展和经济大环境对航海教育提出了新课题。发达国家航海职业的兴衰历程已经证明，国民经济发展到一定阶段，海员这一职业则优势不再，同时劣势会被放大。昔日航海发达的国家和地区，如欧美、日本，以及中国的香港、台湾地区，已很少有年轻人愿意从事航海职业就是例证。随着近年来我国经济的快速发展，船岸工资差减少，加之船员行业工作艰苦、社会地位下降、社会认同感低等不利因素，导致船员弃船上岸这一趋势不可避免。

另外，由于目前航运业处于低潮期，船员供需不平衡、升职慢，本科生上船后并没有获得与其所受大学培养匹配的认可等原因，也使大量毕业生远离航海这一职业，这些是社会发展与经济大环境交织影响的结果。

二是STCW公约对航海本科教育的影响。目前，本科专业培养方案和课程体系受制于STCW公约和《船员培训管理规则》，大学教育趋同于职业教育。航海类本科教育教学一方面要响应教育部的“宽口径、厚基础”的复合型人才培养模式，要注重学生“实践能力、创新能力”的培养，同时为了给学生更多的学习选择自主权，培养计划中总学时、总学分被大幅度削减；另一方面航海教育又要满足STCW公约和主管机关对船员培训知识点和学时的严格要求，因此在设置专业课课程、学分(或课时)时所受的约束较多，自主设计创新的空间不大，[5]这直接导致航海类本科人才创新性不足和各院校培养的学生同质化。

三是相关院校对航海类专业未来的发展前瞻性不够。随着科技进步和航运业的发展，航海技术的发展也日新月异，而航海教育的定位、培养目标和培养模式多年来没有大的改变。以轮机工程(水上)专业为例，该专业是由以前的轮机管理专业演化而来，但几十年来该专业对船舶主辅动力装置的管、用、养、修的培养目标和教学内容变化不大，而现在的船舶和即将到来的智能化船舶对轮机员适任能力的要求却与过去有很大的不同[6]。比如电力推进技术被广泛应用，机舱自动化程度越来越高，轮机的智能化管理、动力源多样化等，这些都需要轮机员在“机”的基础上拥有扎实的电、控和计算机知识，这也是行业内多年倡导的“机电合一”的能力。

上述情况及背后的深层次问题并非仅仅存在于航海教育，许多传统工科专业都面临相同的困境，其教育理念、人才结构、培养目标、培养模式、知识体系等已不适应新科技革命和产业变革带来的挑战。2017年，国家提出了一项持续深化工程教育改革的重大行动计划——“新工科”建设，探索建立工科发展新范式，目的是培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才，为我国产业发展和参与国际竞争提供智力和人才支撑[7]。本文结合武汉理工大学轮机工程(水上)本科专业培养方案的改革，提出航海类新工科的建设和发展建议。

二、新工科背景下轮机工程(水上)本科专业的定位和培养目标

武汉理工大学轮机工程(水上)专业是拥有悠久历史的传统专业，为国家的航运事业培养了大量的专业人才，但是近年来也不可避免地遇到了如上所述大多数航海类本科专业所面临的问题，甚至有过之而无不及。

针对目前遇到的问题和挑战，轮机工程(水上)专业对培养方案进行了改革，其总体思路如下：

第一，在思想上要有危机意识，认识到改革是大趋势，不变就会被淘汰，同时步伐要稳，每项变革都要经过全方位的仔细论证，并有反馈和持续改进的环节[8]。

第二，在方向上坚持以问题导向展开改革[9]，具体而言就是从产业需求、技术发展、学生志趣以及内外资源等方面着手，找准专业定位，合理设置培养目标。

第三，在内容上以专业定位和培养目标为“锚”，制定可支撑培养目标的毕业要求，打造可支持毕业要求的课程体系，培养掌握船舶机电一体化专业知识，具备应用电、控、计算机知识和技能的高水平航运人才，使其“出”能扬帆远航，“入”能监修监造(具备水陆就业的能力)。

第四，在就业上接受学生择业多元化的事实，同时积极引导一定数量的优秀学生从事航海职业，因此新的专业培养方案在支撑STCW公约要求的基础上，将着力培养学生与新的就业方向和培养目标相适应的知识、能力和素养。

1.专业定位

轮机工程(水上)本科专业的定位首先要明确两点：一是有别于轮机工程(陆上)专业的培养；二是突出本科教育的特点。

轮机工程专业可按工作场所分为水上和陆上两类，二者所面对的对象都是船舶动力装置及辅助系统或设备，包括其控制、检测与诊断系统等。传统的轮机工程水上专业偏重于对象的操作管理，陆上专业则是对象的设计、建造、检验等，二者分属的学科不一样，学生毕业后从事的工作岗位也不尽相同。

近年来，由于轮机工程(水上)专业学生上船意愿低，大部分学生毕业后要么继续深造读研，要么上岸工作，许多学生去了海工企业(如图1)，使得水上和陆上轮机工程专业的毕业去向日益趋同，但这不表示可以用陆上的轮机工程专业取代水上的轮机工程专业。这是因为：首先，包括轮机工程(水上)专业在内的航海教育服务于建设海洋强国的国家战略，培养高素质的航海人才是航海教育的重要任务；其次，轮机工程(水上)专业满足行业需求，服务航运企业；再者，轮机工程(水上)专业是复合型人才的摇篮，丰富的船舶管理实践经验不仅可以胜任海事、船检、监造、物流经营管理等工作，还有利于从事相关科研工作，部分人才还走上了领导岗位。

图1 2017—2020届武汉理工大学轮机工程(水上)专业学生毕业去向

轮机工程(水上)专业兼有职业教育和本科教育的特点。过去航海类人才短缺，航海类本(专)科学生毕业后的主要去向是航运企业，从事航海职业，故其培养目标突出满足相关国际公约和国内法规对船员适任的规定和要求，忽略了本科教育 “宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标。目前我国正由海运大国向海运强国迈进，航海本科教育应从服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的高度去建设专业，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才。因此，专业培养方案中必须厘清大学教育与职业教育的区别。

除了以上两点外，按照“预测未来人才市场需求—改造升级现有专业—调整完善现有学科”[10]的“新工科”专业建设思路，轮机工程(水上)专业根据学校办学定位、学院办学条件和生源基础(见表1)主动调整专业的定位，将轮机工程(水上)专业人才培养的重心偏移和外延扩展。

表1 武汉理工大学轮机工程(水上)专业办学条件及生源情况

传统的航海类专业包括轮机工程(水上)专业属于小众专业，人才培养目标过于单一，主要定位于船舶及其设备和系统的操作和管理，并要满足国际公约的要求，因此其发展很容易受到外部环境和行业发展的影响。此外，随着绿色化、智能化甚至无人化的船舶发展，与航运相关的新技术、新产业、新业态和新模式的出现，对新兴航海类人才的培养也提出了新要求。

为了应对航运业发展的新趋势，同时也是基于自身办学条件和生源情况，轮机工程(水上)专业将培养的学生定位于海工机电工程师，如图2。在这个定位中包括两方面的改变：

图2 轮机工程(水上)专业定位

一是重心偏移，把先前专业培养知识体系中的专业课从以“机”为主要对象兼顾“电”和“控”，转为以“机电控”为对象突出“电、控”，内容以“管、用、养、修”为主，满足国际公约要求改为具备“解决复杂轮机工程问题”能力。

二是对专业的外延进行扩展，重点目标是培养复合型人才。培养的毕业生不仅仅能满足国际公约要求，成为一名合格的船员，还能从事海工的监修监造，而且从获得的知识结构和素养而言，部分优秀者还能继续深造，最终成为海工装备的研发人员，概括而言，要把轮机工程(水上)专业的学生培养成具备海工和航海工作能力的复合型技术人才。

基于上述，轮机工程(水上)专业的定位如下：轮机工程(水上)专业立足于服务国家建设海运强国的战略，满足航运业发展的需求，面对到来和即将到来的船舶绿色化、智能化和智能船舶的挑战，按照教育部“新工科”建设和 “宽口径、厚基础、强能力、高素质”人才培养思路，基于学院办学条件和生源情况，紧密依托船舶与海洋工程、动力工程和交通运输工程等优势学科，以船舶动力装置、船舶电力系统和轮机自动化等为支撑，重点突出船舶机电一体化下对电、控、计算机等方面的课程教育和实践教育，培养具有航海教育背景的、具备解决“复杂工程问题”能力的复合型航运人才。

2.培养目标

培养目标是对该专业毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述。专业制定培养目标时必须充分考虑内外部需求和条件，包括学校定位、专业具备的资源条件、社会需求和利益相关者的期望等。有鉴于此，轮机工程(水上)专业对业内专家、用人单位和学生进行调研和反馈分析，得出行业发展对专业培养的新增要求主要有以下几点：(1)具备解决“复杂工程问题”的能力；(2)能参与船舶全生命周期(设计、建造、检验、营运、管理到回收)中的各项工作；(3)能从事航运业各领域管理工作的复合型人才；(4)做好迎接船舶绿色化、智能化带来挑战的准备。

近年来，船舶发展的突出特点是专业化、大型化和自动化。船舶轮机设备随着设计水平、材料质量、制造工艺等技术的不断提升，自身的可靠性、安全性、经济性得到很大的提高。这些设备中电子电气设备所占比例越来越大，特别是电力拖动；同时轮机自动化程度越来越高，实现了机舱管理的全自动化，并不断朝着信息化和智能化的方向发展；绿色、环保、节能也是现代船舶的主要特点；此外，机舱管理越来越注重标准化、法规化、信息化等。从中可以看出，现代船舶轮机设备和系统越来越复杂、自动化程度越来越高、涉及的学科越来越多，这些深刻地改变了从设计、制造到营运管理在内的海工业者(包括轮机员)对知识结构和能力的要求。因此新的轮机工程(水上)专业培养目标是：“培养掌握轮机工程机电一体化领域的基础理论、专业知识、基本方法和实践技能，具备解决‘复杂轮机工程问题’的能力，具有一定国际视野，能够在海洋运输各企事业单位从事轮机、电设备操作、管理、维修和相关监修监造工作，并具有可以支撑满足STCW公约和我国海船船员适任标准要求的知识结构、知识素养以及学习能力等的高级复合型技术人才。”

学生毕业5年左右能达到：

(1)有良好的职业素养和社会责任感，有意愿并有能力服务社会；

(2)能在船舶运输及海洋工程各企事业单位从事轮机操纵、维修和船舶监修、监造、海事管理、船舶检验等工作，或满足STCW公约和我国海船船员适任标准的要求，具备远洋船舶轮机员任职资格，并在未来具有担任更高级别轮机员的能力；

(3)能够在一个设计、生产或科研团队中担任技术骨干或组织管理角色；

(4)具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力；

(5)能够通过继续教育或其他学习渠道更新知识，实现能力和技术水平的提升。

在此并未提及培养“面向智能船舶的航海人才”，原因有二：一是目前“智能”船舶的定义并不明确，业界对“智能”船舶的表述各式各样，例如Smart，Intelligent，Digital，Connected，Automatic，等等。根据英国劳氏船级社对智能船舶等级的划分，目前大部分船舶介于2、3级之间，所以泛谈智能船舶容易引起混淆。二是智能船舶的发展是一个循序渐进的过程，目前智能船舶还有若干问题没有得到真正的解决，离实用化还有一定的距离，因此脱离现实情况去谈论“智能船舶的人才培养”属于舍近谋远，对学生、对行业也是不负责任的。与此同时，船舶轮机“机电合一”的人才培养既是个老生常谈的话题，也是个没有解决好的现实问题。“机电一体化”是智能化的基础和初级阶段，扎实稳妥地开展对“机电一体化”背景下学生的知识结构和能力的培养在现阶段是必要的也是实际可行的。

三、轮机工程(水上)本科专业的毕业要求和课程体系构建

专业的毕业要求是能支撑培养目标达成的、可衡量的指标，在工程教育认证通用标准中列出了12个基本项。轮机工程(水上)专业根据新定位和培养目标按照知识要求、能力要求和素质要求对毕业要求进行分解，如图3。

图3 轮机工程(水上)专业毕业要求分解图

在上述毕业要求中，有几点在此略加说明：

1.具备解决“复杂轮机工程问题”的能力

什么叫复杂工程问题？《华盛顿协议》对此用7个特征进行描述，在此不再赘述。对于轮机工程(水上)专业而言，“解决复杂工程问题能力”应该不局限于船舶轮机设备和系统简单的“管、用、养、修”，还应包括综合利用所学知识以及积累的工作经验对出现问题背后深层机理进行分析并能在船舶营运复杂条件下加以解决的能力，同时具备根据“问题”产生原因，在不脱离实际条件下提出有针对性的轮机“运、维”管理优化措施的能力。

因此，轮机工程(水上)专业本科培养方案必须按照“能力养成”的思维培养学生掌握知识、运用知识、科学分析并解决复杂问题的能力，从教学内容、教学方法、考核方式等多方面进行改革，其中毕业设计或毕业论文这一环节尤为重要，它最能体现经过四年本科教育对“解决复杂轮机工程问题”能力的检验，因此轮机工程(水上)专业应加强对学生毕业设计或毕业论文的指导工作。

2.具备轮机机电一体化背景下的知识要求和能力要求

这一点其实是对课程体系的内容改革提出要求，培养方案中在不放弃“机”的前提下，重点突出对电、控和计算机知识和能力的培养要求。这也是与以船舶动力机械为平台，利用电气工程、电子科学与技术、控制科学与工程、计算机科学与技术等学科打造高效、绿色、智能的现代轮机发展方向一致的。

3.具有可以支撑满足STCW公约和我国海船船员适任标准要求的知识、能力及素养

这是指海员适任证书考试通过与否不再是学生毕业的强制要求，使专业培养和STCW公约对船员培训的要求实行“软”脱钩，但学生必须具备通过海员适任证书考试应有的知识储备和能力。学院可以通过配套的措施满足和鼓励学生对通过海员适任证书考试的需求，比如安排一个选修学分为参加海员适任证书考试的学生提供考前强化培训，亦可对海员适任证书考试通过的学生给予奖励等。

目前学校秉持“厚基础，宽口径”的培养思路，对学分的要求进行压缩(见表2)，目的是让学生从繁重的课堂上解放出来，转为主动的以问题、志趣为导向的自主学习。

表2 武汉理工大学本科毕业最低学分要求

轮机工程(水上)专业的课程体系要支撑和对标新的培养目标和毕业要求，就必须对原有的课程进行调整，做到有所取舍，主要举措包括以下几个方面：

(1)对于基础课，增加相关的数学和物理课程，如开设复变函数与积分变换、电工电子技术等。

(2)对于专业课，增加电、控和计算机的课程，如PLC技术、计算机技术、电力拖动以及网络与通信等；同时减少船舶主辅机、轮机英语的学分，将部分内容放到选修课中完成。

(3)实践和实习环节也对电、控倾斜，将2/3的实践类学分用于其中。

(4)大力开展创新创业教育。课外的创新创业教育是对课堂教学的重要补充和支持，学生通过创新创业项目可以运用所学知识、在导师的指导下自主进行技术创新和产品创新，提升了学生的自学能力、创新能力和科研能力，这也是学校和学院所大力倡导的素质教育方法之一。目前轮机工程(水上)专业学生取得了丰硕的成果，共获得30余项国家级奖项，14项省部级奖项，极大地锻炼了一批优秀的学生，并引导更多的学生参与其中。

四、轮机工程(水上)专业发展的几点思考

1.海证通过率低的问题

航海类本科学生海证通过率不断创新低其本质是学生专业思想不稳定衍生的问题，这需要通过各方面的齐心努力才能解决。单从教学层面来说，首先，教师本身就必须有热爱航海事业的情怀，通过课堂授课将这种情怀传递给学生，激发他们的专业热情；其次，在培养方案中实施模块化培养，针对学生的主观愿望和个体能力开展差异化教育；再者，学院可以为考证学生提供支持和帮助，如海证考前强化训练，以提高海证考试通过率。当然，主管机关也应加大海员适任证书考试方式方法的改革力度。

2.教师工程实践能力的培养

目前教师队伍经过内培外引，个体学术水平都很高，但科研能力不能代表工程实践能力。作为教学主体之一的教师其工程实践能力的高低直接影响了学生实践能力培养的质量，因此《教育部 交通运输部关于进一步提高航海教育质量的若干意见》中明确提出“加强航海类专业教师队伍建设”，加强航海类院校“双师型”教师队伍建设。业内普遍认为航海类“双师型”教师即为“双证型”教师，教师通过上船顶岗工作获得相关的工程实践能力，使理论和实践相结合，促进教学水平提高。目前来看，新入职教师想获得操作级船员适任证书面临很多的困难，包括程序复杂、要求高、时间长等，“双证型”教师队伍难以为继。但对于轮机工程(水上)专业教师来说，工程实践还有一种选择——去船厂锻炼。就效果而言，去船厂参加实践锻炼能在较短的时间里有较大的收获，这是因为在船厂监修监造的日常工作中会遇到大量的工程问题需要解决，对教师的工程实践能力是极大的提高，也会为本专业教学提供大量 “复杂工程问题”的案例。

3.充分利用在线教育或网络教育完成教学任务

为保障学生自主学习能力及综合素质的提升，本科教学学时与学分逐年压缩，给教学安排带来很大的挑战。对于航海类专业来说更是如此，因为目前航海本科教育还必须满足STCW公约和船员培训管理规则对内容和课时的最低要求，这直接导致专业课学分被锁死。

为了破解这一难题，在保证教学质量、满足学分限制的同时顺利开展专业培养和课程体系改革，除了对部分专业课内容进行调整外，还要利用信息技术探索新的教学模式。目前，各高校都投入大量人力物力建设在线课程，也取得了巨大的成绩和很好的效果，学生通过网络课程和在线教育使其主动学习和探索研究的能力得到了增强。在此呼吁各院校联合起来，在海事局指导和协助下，建设一批高质量、有影响力的“线上+线下”课程，完善过程控制和考核监管，这样既能使航海本科教育回归本质，又能满足航海教育的特殊要求。

五、结语

本文对轮机工程(水上)专业培养方案的改革进行了一些实践性的探索，以配合武汉理工大学轮机工程专业国家级“一流本科”建设和航海类新工科建设工作的展开。新兴航海类人才培养是一个系统工程，不是一纸培养方案就能完成的，这项工作需要方方面面的努力和支持，并持续地改进和完善，才可能使航海教育在航运业发展新形势的挑战中破局而出。后续将对“金课”建设、打造新工科航海师资队伍、多主体协同育人以及营造一流本科质量文化等方面开展进一步的研究和实践工作。