SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：从培养能力、传授知识、塑造价值三位一体教书育人理念出发，基于我国海洋声学人才培养现状，结合我国对海洋领域“创新创业”的迫切需求，对水声工程专海洋声学基础课程学习过程所涉及的知识传授、能力培养、工程实践等问题进行探讨，把创新创业融入人才教育过程中，最终实现创新型研究生人才培养模式。
关键词：海洋声学；三位一体；创新人才；教学模式
本文引用格式：雷波 , 胡浩. 海洋强国战略下的海洋声学教学模式研究与实践[J]. 教育现代化,2021,8(32):179-182.
Research and Practice of Teaching Mode for underwater Acoustics under Marine Power Strategy
LEI Bo1, hU hao2
(1. School of Marine Science and Technology, northwest Polytechnic University, Xi'an Shaanxi；2. Qingdao Research Institute, northwest Polytechnic University, Xi'an Shaanxi)
Abstract: From the trinity of training ability, imparting knowledge and shaping value, aiming at the current situation of marine acoustics talents training and the urgent needs of “innovation and entrepreneurship” in the marine field in China, this paper discusses the knowledge imparting, ability training, engineering practice and other issues involved in the learning process of marine acoustics foundation course of underwater acoustic engineering specialty, and to integrate innovation and entrepreneurship into the process of talent education, finally an innovative graduate talents training mode is finally realized.
Keywords: underwater acoustics; trinity; innovative talents; teaching mode
一引言
我国是个教育大国 , 实践以传授知识、培养能力、塑造价值为核心的三位一体的教育理念，对于双一流大学的全面建设意义重大。毫无疑问，对于一个人的成长，除了知识的积累和技能能力的提升，价值取向以及勇气、自信、毅力等品性人格的培养更加重要。因此，课堂教学不能只是常规课程的设计和讲授，培养学生的素质与能力更是重中之重的大事。
当前，在我国海洋强国战略的驱动下，海洋科研如火如荼，海洋科技成果如雨后春笋般涌现，但和西方海洋领域发达国家相比，我们还存在着差距。归根结底，还是对海洋领域创新型人才培养欠缺。大学生创新创业教育对于推动高校教育教学改革、促进大学生全面发展意义重大，特别是研究生肩负着科技强国的历史使命，将所学知识用于创新科技、实现技术及产品转化、服务社会、创造效益等，是我国人才培养的迫切需求。目前，创业已经成为美国大学发展最快的学科，开设了两千多门创业教育课程 [1]，建立了 100 多个创新创业研究中心，在美国， 创新创业教育做得很出色的大学有麻省理工学院、斯坦福大学以及哈佛大学等高校，通过大量创业实践的经验积累和总结，基本形成了大学的创业生态系统。我国近年来也非常重视创新创业教育发展。
本文结合三位一体育人理念和海洋科技创新创业教育需求，对创新型水声工程人才的“传授知识、培养能力、塑造价值”三位一体的人才培养模式进行探讨。
二 水声工程研究生现状
中国水声技术奠基人杨士莪院士经常这样教育学生：“一个国家最核心的科学技术是不能指望依靠别人的，科学最前沿的技术只能依靠我们自力更生、创新摸索。”水声技术因其重要和敏感性，一直以来都受到欧美发达国家的制约和技术封锁，因此，这个领域的人才必须由我们自己培养。据统计，我国水声工程领域过半以上的工程师、高级技术人才以及管理人员等均毕业于水声相关的技术专业 [2-4]。因此，培养水声工程人才对于我国海洋科技发展和国防安全非常重要。
水下声学技术已广泛应用于海洋研究和海洋开发的很多方面，水声物理涉及到海洋基础知识、物理知识、数理方程、数值计算方法、信号处理等多门学科 [5-6]，包含的教学知识点非常繁杂，不少概念对于未接受过专业训练的学生而言显得枯燥而抽象， 因此，如何更有效、更有针对性地传授这些知识是海洋声学教学中的关键难题。
同时作为受教主体的研究生自身在学习中也存在一些困难：
（1）尽管目前国家对水声工程研究生需求量较大，但对应的本科专业设置较少，导致部分学生专业基础不够牢固，特别是对水声物理等基础理论了解不够深入，从而进一步增加了授课难度。
（2）海洋声学是一门较为复杂的专业学科，而研究生掌握的知识面相对有限，很难将水声物理与水声工程应用有机结合、将理论学习用于工程创新和实践，使得研究生学习的积极性和主动性进一步降低。
三 创新型人才的水声物理课程教学
我们知道，促进人的自由全面发展是现代教育的宗旨。培养复合创新型人才的“三位一体”必然要求教学内容、授课方式要进行调整。价值塑造是首位的，因为大学的核心使命是人才培养，人才培养的核心是价值塑造。这就要求教学授课时除了对学生进行知识传授和能力培养外，更要有潜移默化的价值塑造，强调对人的提升和激发。同时结合我国对海洋领域“创新创业”的迫切需求，要不断推进创新创业教育，提高学生的创新思维能力和认知深度广度，为我国涉海领域培养更多具备家国情怀、扎实技术、创新思维、创业精神的创新型人才。
（一） 航海基因植入授课过程，培养具有家国情怀的创新人才
我国拥有 18000 公里的海岸线，有约 300 万平方公里的海域。海洋是一个丰富的资源库，资源储量远多于比陆地，合理地开发和利用海洋资源对于我国经济的影响是多方面的。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中明确提出了深化近浅海、开拓深远海的战略发展规划。
海洋科技人才培养，必须具有正确的价值导向。党的十八大报告明确指出，我国应“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”。这是我们国家针对国际国内海洋情势、应对各种海洋问题所作出的重大战略部署，具有重要的战略价值和现实意义。
西北工业大学在长期的海洋装备领域研究和人才培养过程中，涌现出了马远良、徐德民、黄震中等一大批卓越杰出人才，为我国的海洋科技事业做出了突出贡献。如马远良在应邀参加海军赴法国技术考察期间，详细考察学习了法国吊放声纳和空投鱼雷的研制和海上演示，大大地开拓了他的视野。回国后的马远良提出在已有基础上大幅度提高声纳性能的创新技术方案，经过长时间的连续攻关，探测潜艇的作用距离达到赴法考察所见美、法同类装备的 2-3 倍 [7-8]。我国水中兵器教育事业的奠基人黄震中就读大学期间正值抗战关键时期，学习条件十分艰苦，为了躲避轰炸经常钻防空洞，吃的是发霉的米，目睹日本侵略者的肆虐，祖国山河破碎，同胞惨遭蹂躏，更激发了他抗日救国的决心，就在这样极其艰苦的条件下，他出色地完成了大学四年的学习。在新中国成立前就毅然选择返回祖国进行艰苦贡献。工作后在师资队伍、教材、教学计划、专业实验室等一无所有的条件下，制定了我国第一部水中兵器专业教学计划，建立起我国的第一个水中兵器系，并培养出我国第一位鱼雷专业研究生和两位中国工程院院士。
类似的例子举不胜举，正是学校一代代人在海洋领域中的无私奉献，造就了我国在海洋装备中航空吊放声纳、水下航行器等一个个奇迹。在新时代下的教学过程中，应继续传承这一优良品格，将这些活生生的例子植入课堂教学过程中，不断激励学生学习的主动性，培养具有中国特色社会主义的海洋科技人才。
（二） 声场理论与仿真、声场规律与实验相结合，吸引学生深入思考
海洋声场是指海水介质中声波传播的空间或有声波存在的区域。声场由不同的声源和环境形成， 如水面扰动、潮汐湍流、风吹海面等会形成海洋水文声场；风、降水、沙暴、冰雹等会形成海洋气象声场；地震、水下火山爆发等会形成海洋地质声场； 海洋鱼虾等生物叫声会形成海洋背景声场；航行的船舶、港湾作业区会产生机械噪声、海上武器发射等会形成海洋人为声场等。总之，声场理论较为复杂、相对抽象，教学过程中如何深入理解，充分吸收， 是摆在专业教师面前的一个难题。
本教学团队结合本专业特色、在充分吸收其他专业课程先进教学经验的基础上，经过长期的探索逐步形成了一套行之有效的教学手段。主要内容包括：
（1）坚持理论教学和仿真实践相结合。水声物理涉及大量的数理方法、物理机理和规律，对大部分学生来说难以理解和记忆，教学团队在所承担的科研项目基础上，对所涉及的内容进行简化，进一步明确水声物理基础知识的作用，并专门针对水声物理学习，开发了一套声场仿真软件，将水声物理知识、水声传播仿真、水声信号处理有机融合，以强调水声物理机理规律为重点，引导学生深入理解。
（2）坚持课堂教学与试验验证相结合。教学团队承担了大量的国家科研项目，每年度均多次开展海试、湖试等外场试验，为了做好教学工作，试验中设置了开放型试验环节， 根据情况安排研究生参与到试验的各个过程中，由试验方案设计、试验系统布置、试验数据获取、试验数据处理等过程，对水声物理规律的影响、发挥的作用等进行了深入的考虑，从而加深了对物理机理规律的理解和掌握。比如对声场会聚区的理解， 通过海上的试验观测设计和处理，学生有了更清晰的认识。据不完全统计， 近 5 年来，研究生参与海上试验已经不少于 200 人次， 大多数就业后仍在海洋领域从事科研教学工作。
（a）紧凑型声呐 （b）室内水池 （c）侧扫声呐
图 1 水下声学测试及试验条件
（三） 研讨式教学模式，扩大学生知识掌握的广度和深度
研讨式教学法起源于德国大学，大量实践证明对于培养学生的实际动手、创新能力、以及自主性具有重要意义 [9]。在研讨式教学模式中，教师不再是学习的主导者，而仅为学生学习的引导者，让学生成为学习的主体。实践中，老师和学生围绕共同的问题，通过查资料、齐探索、共讨论、互相沟通、汇报总结的方式给出可行的解决方案、并在此过程中学习新的知识，这种教学模式能够很大程度地调动学生学习的积极性和思考的创造性，体现了现代教学的民主化，从而达到教学相长的境界。
针对研讨问题的设计，重点考虑以下几个方面：
现实性。选题要充分考虑到学生的兴趣爱好、知识专业等因素，不要一味追求新颖，如挖掘马航 Mh370 中、圣胡安号潜艇搜索中的水声物理元素进行设计和探讨，学生投入了极大的兴趣。再比如通过各种无人器、无人船的创新大赛，在比赛过程中，不但可以将学生们的兴趣和所学结合，同时还可以锻炼他们敢于拼搏、用于尝试、团结协作的精神，形成学习 - 实践的良性循环。
可探究性。所选问题要能为学生留出思考和讨论的空间，选题要难易适中、并具备有一定的广度和深度。如果提出的问题太模糊或泛化，就很难获取有效的数据，这个问题就没必要进行探究。如“声学成像的规律是什么？”这个问题就太泛化。另外，像道德判断以及个人爱好方面的疑问也没有可探究性，并且还容易把研讨的主方向带偏。而像“水的浑浊度对声学成像精度的影响”这个问题就可通过数据描述和分析，具备可探究性。
综合性。研讨问题要能拓展学生的创新思维能力，选题的确定要强调知识的融合和拓展，比如将水声物理与水声信号处理结合、与声纳设计结合，可以提高学生对水声物理的认识深度。再比如将声学成像和光学成像相结合，可以实现远距离粗定位和近距离精确定位的融合，解决 AUV 潜航器回收的难题。
扩展性。声学技术与其他非声技术的融合近年来发展迅速，如与光学技术结合实现海洋探测和观测互为补充，与电磁学结合可用于陆地对大洋深处的潜艇通讯和海底地壳物理探矿，通过这些拓展，可进一步增强学生多学科交叉创新的思维能力。
《计算海洋声学》课程是海洋科学士研究生一门重要的基础课，主要介绍水声学理论模型的计算方法，包括抛物方程法、波数积分法和有限差分法等。该课程教学具备难度和深度、数理方法较多。而选修该课程的研究生要么基础较薄弱，要么对水声物理了解不深入，导致学习因课程本身抽象晦涩、学生的积极性低而效果较差。而研讨式教学模式则可以弥补本课程教学中遇到的理论学习与实践脱节、学生自主积极性低的问题。经过课程的学习后，一大批博士生选择了与水声物理有关的研究方向，该专业在国内外声学刊物如美国声学学报、应用声学、声学学报等发表了大量的高水平学术论文，获得了国内外同行的关注与高度评价。
四 结语
围绕国家海洋强国战略对创新创业人才需求， 将塑造价值做为核心去进行知识传授和能力培养， 最终实现“创新创业”的人才培养目标。
以此为基础，实际教学过程中，课堂主要用于老师与学生间思维碰撞、思想交流，同时更是提升学生综合素养的平台。学生的成长除了知识学习和能力提高，正确价值观的确立尤为重要，进一步落地就是积极的创新创业实践。本文对水声工程专海洋声学基础课程学习过程所涉及的知识传授、能力培养、工程实践等问题进行探讨，并把创新创业真正融入到人才教育之中，希望可以为其他课程的教学带来一些启发。
参考文献
[1]郑庆华 . 高校创新创业生态体系的构建与实践探索 [J]. 高等工程教育研究 ,2020(04):163-167.
[2]刘见向 , 张炳荣 . 从研究生角度谈创新创业教育和应用型人才培养 [J]. 高教学刊 , 2019(14):29-31.
[3]匡思蕾 . 对大学生创新创业教育的思考 [J]. 新校园 , 2016(03).
[4]殷敬伟 . 构建特色水声学科人才培养新模式实现一流人才培养目标 [n]. 哈尔滨工程大学，工学周报 2131 期 .
[5]吴永亭 , 周兴华 , 杨龙 . 水下声学定位系统及其应用 [J]. 海洋测绘 ,2003(04):18-21.
[6]孙树民 , 李悦 . 浅谈水下定位技术的发展 [J]. 广东造船 , 2006(04):21-26.
[7]蒋辉 . 翱翔浪尖猎铁鲸马远良院士谈航空吊放声呐 [Z]. 舰船知识 , 2007, (9):7-9.
[8]钱伟长 , 郑哲敏 . 中国知名科学家学术成就概览 力学卷 第 1 分册 [M]. 北京：科学出版社 , 2014.
[9]蒋福明 , 陈章梅 , 陈洪娟 . 研讨式教学法在成人高等教育课程教学中的运用——以”思想道德修养与法律基础”课程教学为例 [J]. 高教论坛 , 2016(6):92-95.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/32638.html
