以能力培养为导向的船体结构声学设计课程内容优化研究

刘文玺 李广灵 丁超毅

摘  要：船体结构声学设计课程包含结构声学设计基本理论和声学设计常用方法及应用实例，课程在人才培养工作中具有夯实基础、强化实践能力的重要作用。文章首先分析了船体结构声学设计课程与实船设计建造之间的关系、课程中实践内容所占的比例、课程对能力培养的要求，梳理了课程教学内容在逻辑性和衔接性、与能力培养对应映射关系、与船舶设计与实际建造过程的关联度等方面存在的问题，并以此为基础，从四个方面提出了以能力培养为导向的教学内容优化策略，以期为其他声学设计课程内容优化提供参考借鉴。

关键词：船体结构；声学设计；能力培养；教学内容优化

中图分类号：E251.3    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）26-0052-04

船体结构声学设计课程是为培养实际船舶结构声学设计人才而开设的专业基础课，具有紧贴岗位、紧贴实践的特点。课程包含结构声学设计基本理论和声学设计常用方法及应用实例，在人才培养中具有夯实基础、强化实践能力的重要作用。课程虽具有比较完善的教学内容体系，但课程内容与学生能力培养之间的映射关系还不够清晰，需要教师按照新标准新要求对课程教学内容进行优化以此提升课程教学效果，促进学生对知识的理解。

一、船体结构声学设计课程的特点分析

（一）课程紧贴实船设计建造

高素质专业化新型工程设计人才的培养目标［1］，对船舶结构声学设计课程提出了明确的岗位任职能力培养要求［2］。船体结构声学设计课程是继基础课程后，从基本知识、基本原理综合运用的角度提升学生岗位任职能力的专业基础课程。课程所涵盖的船体结构知识、基本原理、设计方法等内容，需要通过“船体结构”来呈现与运用，并且要紧贴实际船舶设计建造的特点。

（二）课程的实践比例高

船体结构声学设计课程内容一般按“先理论后实践”的逻辑框架设计，先開展原理知识讲授，再通过数值仿真、模型试验等方式进行实践教学。该课程的实践教学占比比较高，原理知识与实践教学课时比可达2：1。课程的实践教学，将充分利用仿真实验、模型制作、现场试验演示等多种形式，对学生的动手实践能力进行全方位的培养与锻炼［3］。

（三）课程聚焦能力培养

船体结构声学设计课程主要通过结构声学设计的基本原理教学、数值仿真试验教学、模型制作、现场试验演示等方式，聚焦学生岗位任职能力的生成培养。这要求学生通过课程学习，不仅熟悉结构声学设计的原理内容，还要掌握将理论知识用于数值仿真试验的方法，同时要具备根据数值仿真结果动手制作相关声学性能优良的试验模型的能力［4］。

二、船体结构声学设计课程教学内容中存在的问题

（一）各课程内容模块之间的逻辑性和衔接性较弱

船体结构声学设计课程主要包括振动与噪声的认知、结构振动声辐射基础理论分析、结构声学设计常用方法分析和实船结构声学设计主要措施等内容。由于课程涉及船体结构、声波理论、机械设计、船用材料等多学科交叉知识，在内容安排上存在知识点多且散、课程模块间相对独立等问题，各课程模块间在一定程度上缺少逻辑关联，影响了各课程模块授课的衔接性。

（二）课程内容与能力培养的映射关系模糊

船体结构声学设计课程内容应当聚焦学生能力培养，遵循能力生成规律，建立与能力培养目标相符的映射关系。船体结构声学设计课程内容编排一般采取“先理论后实践”的结构，但课程内容与学生能力培养的映射关系还不够清晰，特别是从能力培养的角度，缺少对教学内容的全方位审视，缺少教学内容对学生能力培养贡献度的全面检验，部分课程内容与所映射的能力没有达到较好的对应，甚至在一定程度上存在教学目标要求和能力培养需求在课程内容中缺乏支撑的问题。此外，课程内容与能力培养间的映射关系应根据课程实际来确定，而这种映射往往不是一对一关系，而是一对多、多对多的复杂映射关系。这就需要根据课程建设实际，提高学生培养目标与岗位需求的契合程度。

（三）课程内容船舶设计与建造过程关联度介绍不够

将实际船舶设计建造过程和要求适当融入课程内容中，这是教学内容设置的应有之义。在制订船体结构声学设计课程内容时，应主动审查与船舶实际建造过程之间的关系，并与设计环节进行关联，确保在设计时就考虑到实际建造过程的影响，优化声学设计，保证建造过程顺利完成。由于船体结构声学设计课程内容存在搭建不成熟、实验条件有限等现实约束，使得该部分较为缺乏内容介绍和实做内容，相关内容建设有待优化完善。

三、以能力培养为导向的课程教学内容优化策略

（一）构建“理实一体”的课程内容体系

船体结构声学设计课程内容应突出学生能力培养，建立理论与实践融为一体的课程内容体系。一是构建“理论+实践”融为一体的教学内容。为满足对学生能力的培养需求，既介绍船体结构、总体布置等“结构”类的内容，也涵盖结构声辐射理论基础、声学设计常用方法等“设计理论基础”类的内容，因此，对教学内容进行多次调整完善、优化迭代，最终形成具备“结构与设计理论结合、理实一体”特色的教学内容体系。二是提高各个课程模块之间的逻辑性。结合课程内容认知规律，在进行课程内容模块具体设计时，充分考虑知识学习的前导顺序，兼顾各内容模块之间的逻辑性和衔接性。按照“总体-结构-局部-理论-方法-仿真”的逻辑思路，对应设计“总体布置”“结构组成”“专用结构”“声学理论基础”“结构声学设计方法”“结构声学设计实践”“结构声学设计应用”七个相互独立又彼此联系的课程模块，课程模块与逻辑思路之间的关系如图1所示。三是优化课程教学内容的层次性。按照“模块-章节-知识点”的架构，在每个课程模块下设置多个章节及知识点，重构层次性的教学内容体系。比如在“结构声学设计方法”模块中，下设“弹簧质量链系统的局域化”“加肋圆柱壳的局域化”“船用机械基座的声学设计”“隔振、吸振和振动阻尼”“变厚度板消波”五个典型知识单元，使教学内容层次更加清晰、逻辑更加完善。

（二）设计以能力培养为导向的“内容—能力”映射关系

按照融合式培养标准的要求［5］，聚焦学生能力生成培养，对船体结构声学设计课程进行教学内容优化，重点设计教学内容对能力培养的映射关系［6］。一是按照能力培养的原则开展映射关系设计。根据人才培养目标，遵循能力生成规律，结合课程实际特点，多视角界定课程的专业能力标准，科学制订学生通过课程学习应具备的能力要求。比如立足本课程实际特点，归纳设计了声学设计的“振动与噪声的认知”“结构振动声辐射基础理论分析”“结构声学设计常用方法分析”“实船结构声学设计”四种核心能力。

二是明确课程内容与能力培养的多方映射关系［7］。明确课程内容与哪些能力素质具有对应关系，每个课程内容或教学计划可能对应多种能力，保证教学内容的不同模块分别有所对应，通过学习，学生能在上述四种能力上取得不同程度的提高。其中，振动与噪声的认知能力是引导学生完成对“总体布置”“结构组成”“专用结构”等声学设计载体的认知和熟悉；结构振动声辐射基础理论分析能力是培养学生对“声学理论基础”等声学原理的分析能力；结构声学设计常用方法是对学生“结构声学设计方法”等知识学习的能力培养；“实船结构声学设计”是培养学生对“结构声学设计实践”“结构声学设计应用”进行实践操作的能力。

三是突出问题导向开展映射关系设计。在设计以能力培养为导向的“内容-能力”映射关系时，既要充分考虑各教学内容模块之间的逻辑关系，也要突出问题导向［8］，细致分析课程内容对能力培养产生的实际贡献率，进行能力映射关系的设计，特别是要解决学生到工作岗位后的“水土不服”问题，聚焦破解培养目标不清晰、课程体系比较散乱、教学内容相对陈旧、实践操作难度强度不足等突出矛盾。船体结构声学设计课程内容模块与能力培养的映射关系，如图2所示。

（三）提高课程内容与实际船舶设计建造契合度

院校教育重在理论教学和研究，设计院所长于实船设计建造，理论教学用于指导实船设计建造，而设计建造反哺理论教学和研究，也是制订课程教学内容的重要依据。实船设计通常分为三个阶段：方案设计、技术设计、施工设计。一是理顺课程内容與“方案设计”的映射关系。“方案设计”类似于概念设计或顶层设计，为后续设计提供指导思想。为了使课程内容与实船设计建造的“方案设计”更契合，教师应采取新增或优化实际船体结构声学设计常用方法和典型案例等多个知识点的做法，提高课程内容与实船设计建造的“方案设计”的匹配度，进一步理顺课程内容中实际船体结构声学设计常用方法对实船设计建造的“方案设计”的契合度。二是调整课程内容与施工设计的关联性。为了使课程内容与实船设计建造的“施工设计”部分更契合，将实船设计中所要求的局部结构振动特性数值仿真试验等内容融入课程实践教学部分，新增6个实验项目。融合本课程前期开展的教学改革举措，经系统论证，精细调整，并适度前瞻，提高了课程教学内容与实船设计建造的紧密对接性。课程内容与实船设计建造的对应章节及优化方法如表1所示。

（四）依托“三位一体”的教学资源建设推动教学内容优化

船体结构声学设计课程的教学内容优化，离不开教学资源的支撑［9］，最终要落脚在教材、装备和资源建设上。依托加强“教材-实验-在线资源”的“三位一体”教学条件资源体系建设［10］，促进船体结构声学设计课程教学内容优化。一是通过教材建设，推动教学内容优化。在教材建设中，课程组先后编写计算机数字船舶结构声学设计、船体结构隐身设计基础等教材或讲义，这些教材从不同角度支撑着船体结构声学设计教学，配套菜单式选择、能够支撑实践教学科目的实验指导书，推进船体结构声学设计教学内容优化，并在多轮教学实施中不断迭代更新。二是通过装备建设，推动教学内容优化。通过建设湖上声学试验场、建造大比例声学试验模型、成立声学计算中心，加强实验教学条件建设，推动该课程实践教学内容优化。三是通过线上资源建设，推动教学内容优化。通过课程慕课录制制作，完成慕课系统建设，并在其他相关课程的慕课中建设与声学设计相关的部分在线资源，建设可供碎片化学习的微课资源，形成“慕课+微课”互补的线上教学资源体系，构建互相支撑、各有侧重的教学资源。通过教学资源体系建设，为教学内容优化完善建立实现途径，提供实施平台，促进船体结构声学设计课程内容的整体优化。

四、结语

本研究以船体结构声学设计课程为对象，以教学内容的特点和存在的问题为基础，提出了构建“理实一体”的课程内容体系、设计“内容—能力”映射关系、提高课程内容与实际船舶设计建造的契合度、持续推动课程教学内容优化等以能力培养为导向的船体结构声学设计课程教学内容优化的策略。目前，以上所述的策略已应用到该课程内容的优化设计中，并取得了较好的效果。

参考文献：

［1］ 宋晶，张硕. 军队院校应用型人才培养模式创新初探［J］. 科技视界，2019（34）：127-128.

［2］ 刘代坤. 军队院校立起“为战育人”导向应着力培养三类人才［J］. 各界，2019（16）：108-109.

［3］ 李成栋，张念，付琮琪，等. 基于专业论证提升大学生创新能力和综合素质的新途径——科研实践［J］. 教育现代化，2021，8（18）：54-57+62.

［4］ 王显祥，任静丽，邓居智. 以行业需求及创新能力培养为导向的研究生实践教学构建与探索——以东华理工大学地质资源与地质工程为例［J］. 高教学刊，2021（06）：40-43.

［5］ 彭飞，牟金磊，王展智，等. 军校融合式培养改革背景下的本科毕业设计模式研究［J］. 高等教育研究学报，2020，43（02）：18-22.

［6］ 朱龙，付道明. 教育高质量发展背景下融合式教学的价值意蕴与发展路向［J］. 现代教育技术，2022，32（10）：26-33.

［7］ 王军，陈金陵，梁桥，等. 论转型期地方院校土木工程专业融合式实践教学［J］. 当代教育理论与实践，2017，9（05）：73-76.

［8］ 闫学军，卢忠民，周立斌. 基于问题的互动研讨式教学模式实践探索［J］. 教育理论与实践，2013（21）：55-56.

［9］ 王蔚蔚，熊鑫，郭名静. 基于云平台的高校网络教学资源建设方案初探［J］. 价值工程，2016，35（30）：209-211.

［10］ 张志宏，王冲，邓辉. 流体力学教学资源库的建设与应用［J］. 黑龙江教育（高教研究与评估），2015（09）：26-28.

（责任编辑：向志莉）