以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的“應(yīng)用—理解—再應(yīng)用理解”教學(xué)模式探索

劉文璽 李廣靈

摘? 要：研究生教育是培養(yǎng)高尖技術(shù)人才的主陣地，培養(yǎng)理論功底扎實(shí)、自學(xué)能力過硬和實(shí)踐能力突出的高尖技術(shù)人才意義重大，也是當(dāng)前院校研究生教育主要任務(wù)。文章針對(duì)船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論的特點(diǎn)和教學(xué)過程中存在的不足，以振動(dòng)聲輻射數(shù)值模擬技術(shù)為基礎(chǔ)，提出“應(yīng)用—理解—再應(yīng)用理解”的艦船結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)模式，從“初步應(yīng)用體驗(yàn)認(rèn)知與問題發(fā)現(xiàn)”“理論本質(zhì)探究與理解”和“再次應(yīng)用驗(yàn)證與提高”三個(gè)階段，詳細(xì)闡述了該教學(xué)模式的具體組織實(shí)施方法。教學(xué)實(shí)踐表明，使用該模式教學(xué)，學(xué)員對(duì)課程教學(xué)的滿意度和實(shí)踐應(yīng)用能力均得到了較大程度的提高。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；自學(xué)能力；實(shí)踐應(yīng)用能力；應(yīng)用理解；隱身設(shè)計(jì)理論

中圖分類號(hào)：G624? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2023）08-0083-04

基金項(xiàng)目：海軍工程大學(xué)教學(xué)發(fā)展基金課題“應(yīng)用-理解-應(yīng)用的以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)方法探索”（項(xiàng)目課題：HG2021019）。

作者簡(jiǎn)介：劉文璽（1977—），男，博士，博士后，海軍工程大學(xué)艦船與海洋學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榕灤Y(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)等；李廣靈（1993—），男，學(xué)士，海軍工程大學(xué)艦船與海洋學(xué)院助教，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

一、研究意義

研究生教育水平是衡量一所大學(xué)、一個(gè)國(guó)家教育發(fā)展水平的重要指標(biāo)。教育部下發(fā)的《關(guān)于加快新時(shí)代研究生教育發(fā)展的意見》指出：“落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，推動(dòng)研究生教育內(nèi)涵發(fā)展?！避娦Ｑ芯可哂熊娙撕蛯W(xué)生的雙重身份，作為一名軍人要達(dá)到“有靈魂、有本事、有血性、有品德”的新時(shí)代“四有”軍人要求，同時(shí)作為一名高校研究生，其專業(yè)素養(yǎng)及科研學(xué)術(shù)能力也必不可缺，這就需要軍校在開展常規(guī)研究生教育基礎(chǔ)上，更加重視實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)［1］。

在高等院校教育中，從課程體系設(shè)計(jì)、課程內(nèi)容設(shè)置、課程教學(xué)方法、課程實(shí)踐教學(xué)、師資力量建設(shè)等幾個(gè)方面，對(duì)高等教育中如何提高學(xué)員實(shí)踐應(yīng)用能力研究已進(jìn)行了許多探索［2］，并取得了良好效果。然而，隨著新一輪科技變革和產(chǎn)業(yè)變革，以人工智能、量子信息等為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用，對(duì)于人才培養(yǎng)又提出新的更高的要求，特別是軍校工科研究生專業(yè)課教學(xué)中，應(yīng)該在注重培養(yǎng)學(xué)術(shù)能力的同時(shí)，更加注重專業(yè)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用和軍事理論的實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)［1］。這就要求工科研究生專業(yè)課教學(xué)既要落實(shí)相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)教學(xué)要求，又要加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力的訓(xùn)練。

對(duì)標(biāo)新時(shí)代軍事教育方針，目前軍校工科研究生專業(yè)課程教學(xué)存在重課堂教學(xué)、輕實(shí)踐應(yīng)用的現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在：

1.課程教學(xué)對(duì)學(xué)員的實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)關(guān)注不夠，缺少實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。課程對(duì)能力養(yǎng)成設(shè)計(jì)不夠全面，關(guān)注學(xué)術(shù)能力較多，對(duì)實(shí)踐應(yīng)用能力關(guān)注較少。

2. 研究生課程實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容相對(duì)較少，實(shí)踐應(yīng)用改革措施少，培養(yǎng)針對(duì)性不強(qiáng)。

為解決上述問題，本研究開展了研究生專業(yè)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)軍校研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)［3］。

二、教學(xué)模式構(gòu)建

船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)，理論基礎(chǔ)復(fù)雜，設(shè)計(jì)手段靈活多樣，開展船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)時(shí)必須使學(xué)員熟悉研究對(duì)象的特征和一般規(guī)律，才能比較真切地領(lǐng)悟到船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論和方法的本質(zhì)。毛澤東在《實(shí)踐論》中指出：“通過實(shí)踐而發(fā)現(xiàn)真理，又通過實(shí)踐而證實(shí)真理和發(fā)展真理?！边@無疑給開展船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)指明了方向。因此，本文按照“應(yīng)用—理解—再應(yīng)用理解”的知行統(tǒng)一觀，結(jié)合船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)領(lǐng)域的系統(tǒng)構(gòu)建情況，采取“初步應(yīng)用體驗(yàn)認(rèn)知與問題發(fā)現(xiàn)”“理論本質(zhì)探究與理解”和“再次應(yīng)用驗(yàn)證與提高”的步驟，建立一個(gè)“實(shí)例引導(dǎo)、問題與理論研討、實(shí)踐驗(yàn)證”的教學(xué)實(shí)施閉環(huán)，形成一種“從實(shí)踐中來，回到實(shí)踐中去”的知識(shí)學(xué)習(xí)和能力轉(zhuǎn)化模式［4］，如圖1所示。

（一）教學(xué)任務(wù)部署

根據(jù)課程知識(shí)單元的授課安排，授課前，教員布置教學(xué)任務(wù)，明確單元教學(xué)目標(biāo)、主要內(nèi)容和組織實(shí)施方法。

（二）學(xué)員模仿操作，觀察現(xiàn)象，提煉問題

選擇部分章節(jié)內(nèi)容，交給學(xué)員自學(xué)，教員指明學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，提供相應(yīng)的資料，明確學(xué)員需要完成的結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)員先學(xué)習(xí)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用方法、相關(guān)的應(yīng)用案例，結(jié)合數(shù)值模擬軟件，完成相對(duì)較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)任務(wù)，需對(duì)所學(xué)知識(shí)的用途有較清晰的認(rèn)識(shí)，總結(jié)并提出與結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)原理、方法等相關(guān)的問題。

（三）理論探究

結(jié)合學(xué)員體驗(yàn)情況，聚焦單元教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，以學(xué)員模仿操作中提出的主要問題為牽引，組織學(xué)員進(jìn)行分組討論和理論辨析，教員與學(xué)員對(duì)問題進(jìn)行討論，明確解決問題的關(guān)鍵，然后，以學(xué)員自學(xué)為主，進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)的補(bǔ)充學(xué)習(xí)，教員在學(xué)員討論的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論知識(shí)的歸納總結(jié)，幫助學(xué)員在實(shí)踐中理解和掌握專業(yè)理論的本質(zhì)內(nèi)容［5］。

（四）實(shí)踐課題制定

結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和第二步的實(shí)踐內(nèi)容、第三步的理論探究，制定下一步實(shí)踐應(yīng)用的題目，明確學(xué)員實(shí)踐應(yīng)用的目標(biāo)、內(nèi)容和要求。

（五）應(yīng)用驗(yàn)證轉(zhuǎn)化

依托專業(yè)實(shí)驗(yàn)條件，組織學(xué)員開展實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證，學(xué)員再次進(jìn)行結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)的實(shí)踐，將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用于解決具體問題，透徹理解所學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際問題中的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)理論認(rèn)識(shí)的偏差和知識(shí)應(yīng)用的不足，幫助學(xué)員將知識(shí)全面轉(zhuǎn)化成應(yīng)用能力。教員結(jié)合學(xué)員實(shí)驗(yàn)情況，進(jìn)行單元教學(xué)效果的綜合評(píng)價(jià)。

三、組織實(shí)施方法

基于“應(yīng)用—理解—應(yīng)用”教學(xué)模式，利用院校豐富的船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)資源，開展船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)，主要方法如圖2所示。

（一）熟悉資源，初步體驗(yàn)認(rèn)知

使學(xué)員主動(dòng)了解大學(xué)豐富數(shù)值模擬資源，對(duì)各種軟硬件的功能、組成、優(yōu)勢(shì)等方面做全面的細(xì)致了解，確定此次實(shí)踐應(yīng)用訓(xùn)練中能夠采用的數(shù)值模擬工具。

（二）設(shè)定案例，探尋本質(zhì)，提煉問題

教員將教學(xué)內(nèi)容分成兩大部分，一部分以教員講授為主，另一部分交給學(xué)員自學(xué)，學(xué)員自學(xué)內(nèi)容共2個(gè)模塊，其中，模塊1是艦船結(jié)構(gòu)幾何模型聲學(xué)設(shè)計(jì)的基本原理及其應(yīng)用，模塊2是結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)值模擬的基本原理及其應(yīng)用。對(duì)每一個(gè)模塊，教員設(shè)定兩個(gè)結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)數(shù)值模擬案例，前一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單，后一個(gè)相對(duì)復(fù)雜。學(xué)員學(xué)習(xí)的2個(gè)模塊與教員講授的部分交叉進(jìn)行。案例的選擇應(yīng)重點(diǎn)突出三個(gè)方面，一是案例要有較強(qiáng)的啟發(fā)性?；趯W(xué)員對(duì)船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論的初步認(rèn)識(shí)，聚焦模塊教學(xué)重難點(diǎn)問題，按照透過現(xiàn)象探尋本質(zhì)的認(rèn)識(shí)規(guī)律要求，由淺入深，按照模塊教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，設(shè)置幾個(gè)啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)員由初步認(rèn)識(shí)逐步升華為對(duì)船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論的理性認(rèn)識(shí)。二是案例設(shè)計(jì)要有較強(qiáng)的連貫性。案例要承接前面的內(nèi)容，順應(yīng)后面的內(nèi)容，與前后存在明顯的邏輯關(guān)系，但是，這一階段的案例要比較容易實(shí)現(xiàn)，例如加筋平板結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)，滿足由淺入深的內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排，能夠反映理論的物理現(xiàn)象。三是案例設(shè)計(jì)要有較強(qiáng)的實(shí)踐性。船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)的目的是將結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論和方法轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用能力，并應(yīng)用于工程實(shí)際中，因此，在案例設(shè)計(jì)中，要盡可能設(shè)置實(shí)際設(shè)計(jì)中常遇情境和常見問題，或者引導(dǎo)學(xué)員不斷提出問題，目的是引導(dǎo)學(xué)員將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用能力，進(jìn)一步提升學(xué)員對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握程度。教員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)，實(shí)現(xiàn)學(xué)員對(duì)理論知識(shí)從模糊到清晰、從局部到整體、從零碎到系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

（三）深入實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證，促進(jìn)能力提高

根據(jù)模塊教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合初步實(shí)踐應(yīng)用，選擇結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)聲學(xué)特征、主要尺度等特征與工程實(shí)際有很大相似性的研究對(duì)象，如水下大型潛器等，再次進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用訓(xùn)練，并且在訓(xùn)練中要解釋首次實(shí)踐中產(chǎn)生的問題，做到充分理解，促進(jìn)學(xué)員將已經(jīng)理解掌握的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)的實(shí)踐應(yīng)用能力，并結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用的過程和結(jié)果，進(jìn)行不斷地反思和深化理解，進(jìn)而達(dá)成單元授課目標(biāo)。

實(shí)踐應(yīng)用課題的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，要結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和內(nèi)容的針對(duì)性和具體性，確保實(shí)驗(yàn)課題內(nèi)容與單元教學(xué)重難點(diǎn)內(nèi)容相符，做到有實(shí)例、有理論、可操作、可驗(yàn)證。

四、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

上述教學(xué)模式已經(jīng)應(yīng)用在船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論課程。為了說明這種教學(xué)模式的教學(xué)效果，本文從實(shí)踐課題完成質(zhì)量、教學(xué)氛圍、課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)度等三個(gè)方面對(duì)近四年的情況進(jìn)行比較，結(jié)果如圖3所示：

（一）實(shí)踐課題完成質(zhì)量

由圖3可以看出，與采用該教學(xué)模式前相比，學(xué)員實(shí)踐課題的完成質(zhì)量具有較大的提高，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是實(shí)踐課題規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成率大幅提高，超過90%的學(xué)員能夠在規(guī)定的實(shí)踐時(shí)間內(nèi)提交一份實(shí)踐總結(jié)，而在前兩年，只有少數(shù)幾名學(xué)員能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)踐總結(jié)報(bào)告；二是實(shí)踐總結(jié)的質(zhì)量大幅提高，在前兩年，學(xué)員的報(bào)告幾乎就是實(shí)踐過程的流水賬，沒有主次之分，對(duì)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象不進(jìn)行討論、探究，很少有學(xué)員在實(shí)踐報(bào)告的最后進(jìn)行較深刻的總結(jié)并闡述自己的觀點(diǎn)、認(rèn)識(shí)。與以往不同的是，學(xué)員現(xiàn)在的學(xué)習(xí)主動(dòng)性顯著提高，對(duì)研究對(duì)象的特點(diǎn)、規(guī)律以及課題實(shí)踐的目標(biāo)任務(wù)認(rèn)識(shí)把握更加準(zhǔn)確，學(xué)員實(shí)踐結(jié)果的可信度大幅提高。

（二）教學(xué)氛圍良好

采用該教學(xué)模式后，學(xué)員帶著問題參與教員的情境引導(dǎo)，學(xué)員的參與熱情空前提升。一方面，學(xué)員在參與討論之前，將自己提煉的問題依據(jù)與實(shí)踐課題關(guān)系的緊密程度，按照先后順序進(jìn)行排列，并且對(duì)典型問題進(jìn)行了標(biāo)注和說明，例如存在的主要疑惑是什么、需要重點(diǎn)突破的是什么、這個(gè)問題的解決關(guān)系到實(shí)踐中哪一步能否順利進(jìn)行等。另一方面，教員在與學(xué)員互動(dòng)之前會(huì)提前了解清楚學(xué)員的問題、關(guān)心的重點(diǎn)內(nèi)容，提前思考，從教員的角度理解學(xué)員關(guān)注的重點(diǎn)和問題的本質(zhì)。正因?yàn)閹熒p方已經(jīng)做了充分準(zhǔn)備，因此，在教與學(xué)、學(xué)與學(xué)的交流中，與以往相比更加活躍生動(dòng)，教學(xué)效果更加顯著，學(xué)員實(shí)踐結(jié)果滿意度大幅提高。

（三）課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)度高

通過傳統(tǒng)的理論考核和綜合能力考核兩種模式考核，考核結(jié)果表明，學(xué)員理解掌握的相關(guān)理論內(nèi)容部分得分率大幅提高，而且針對(duì)具體問題的分析和方案設(shè)計(jì)能力也大幅提升。例如在理論考核中，要求學(xué)員結(jié)合自己的研究方向，簡(jiǎn)述艦船結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)與國(guó)家安全之間的關(guān)系。由于學(xué)員經(jīng)歷了“初步應(yīng)用體驗(yàn)認(rèn)知與問題發(fā)現(xiàn)”“理論本質(zhì)探究與理解”和“再次應(yīng)用驗(yàn)證與提高”的系統(tǒng)鍛煉，對(duì)該問題的回答既翔實(shí)、又符合工程實(shí)際，同時(shí)又有一定深度和廣度。另外，在教學(xué)實(shí)施過程中與學(xué)員進(jìn)行深入交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)員普遍對(duì)概念理解、原理掌握、方法應(yīng)用和實(shí)踐能力四個(gè)方面進(jìn)步較快，表明該教學(xué)模式對(duì)于改進(jìn)船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論教學(xué)組織實(shí)施方法，提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)員能力形成發(fā)揮了重要作用。

五、結(jié)語

本文提出了以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的應(yīng)用—理解—再應(yīng)用教學(xué)模式，并應(yīng)用于研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“船體結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)理論”的實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐表明，按照教學(xué)任務(wù)部署、學(xué)員模仿操作提煉問題、學(xué)員理論探究、實(shí)踐課題制定、應(yīng)用驗(yàn)證轉(zhuǎn)化的模式制定具體的實(shí)踐教學(xué)組織實(shí)施策略，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)員探究知識(shí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)員在實(shí)踐中主動(dòng)學(xué)習(xí)、理解并掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的能力，解決本課程教學(xué)中存在的理論知識(shí)學(xué)不懂、實(shí)際的結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計(jì)能力弱、理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題，推動(dòng)工科院校研究生教育實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：淳潔）