新工科教育改革背景下声纳探测技术课程的教学改革实践

徐剑 张学峰  

（天津大学海洋学院 天津市 300072）

[摘  要]结合海洋技术专业人才培养的特点和要求，以工程应用为展开背景，引导学生建立本专业宏观思维体系为目的，对声纳探测技术课程的教学模式进行了研究，包括工程背景化课程教学内容、自由命题化实验内容、平衡平时/课上成绩的考核方式等方面。改革后的课程有效提高了学生的设计能力和分析解决实际问题的能力。

[关键词]新工科教育改革背景；声纳探测技术课程；工科工程能力培养；教育教学论坛

[项目基金]天津大学研究生创新人才培养项目（YCX18036）；全英文课程项目（ENT18013）

 [作者简介]徐剑（1984-），男，辽宁瓦房店人，天津大学海洋学院讲师，博士，主要从事海洋声学教学研究。

收稿日期：2019-7-1

新工科建设思想中有一个重要的内容就是“技术发展改内容，更新工程人才知识体系”，伟大的工程实践，往往诞生众多的工程问题。这些工程问题的引入，能够强烈激发当代大学生的工程理论求知欲，紧密联系理论与实践的能力。

“声呐探测技术”课程以海洋探测、海洋开发和国防建设为主要应用背景，涉及海洋声学原理、海洋定位技术、海洋大地测量等多个涉海技术领域的工程技术学科，重在培养学生的创新意识和科研能力^[4-6]。学生通过该课程的学习，可以进一步加深对海洋科学导论、海洋技术导论等基础课程的理解，结合所学声学类课程知识增进对声呐系统设计与系统实现的宏观认识，建立工科理论联系实际的能力，提高系统设计能力和发现、分析、解决实际工程问题的能力。如何科学地设置教学内容，合理地选择海洋技术专业的特色教学模式，从而达到良好的教学效果，是该课程亟须解决和有待研究的重要课题。

1）课程授课情况

声纳探测技术课程隶属于海洋技术专业，不同于水声工程专业的相关课程，其更加突出与海洋调查息息相关的专业特色，更加需要培养面向海洋声纳数据获取的专业人才，尽管前期的课程教案以及教学内容在不断的探索和创新下已经取得了一些阶段性的进展，但是与国外的一流大学课程相比，在面向工程实践的新工科背景下，仍然存在差距，主要体现在以下三点：

1.1 课程设计缺乏工程背景

以往的教学设计都是以教材章节内容为顺序进行组织，忽略了实际工程应用背景中声纳探测技术的应用与理论的联系，脱离了专业背景。在研究生的课程中继续以射线声学、声散射与折射这样的章节题目与实际工程问题联系较少，无法体现海洋技术专业中声纳探测技术的特色，学生很难与声纳在海洋探测中的应用建立起直观的联系。

1.2 实验过程学生被动参与

  以往的教学组织形式都是采用在规定的时间、地点，以班级为单位由任课教师指导完成规定的实验内容。这种模式极大的限制了学生主观能动性的发挥，束缚了学生的思维，导致学生缺乏独立进行实验研究和学习的能力，难以激发学生对本门课程兴趣，更无法培养学生的创新意识、提高学生的创新能力。

1.3 课程考核标准单一

以往的教学课程都是依靠期末考核、实验报告等书面结果作为判定依据，而最工科学生关键的现场解决实验中问题的能力，理论和实践相结合的能力很难在书面结果中有完整的体现，在考核工科学生能力方面存在一定的误判概率，缺少完备性，这样的考核机制没有将学生分析问题、解决问题的能力纳入考核范围，会影响部分学生的积极性。

2）教学改革实施方案

2.1 课程设计紧密围绕工程项目展开

新工科改革的核心思想就是重视工程项目与理论的结合，为此，教研组利用国家留学基金委公派出国的机会，向加拿大New  Brunswick大学Ian Church教授学习国际化声纳探测技术授课经验，并组织人员编制教案，利用信息化手段，将虚拟仿真软件、Flash动画等课程教学教案，设计和优化教学过程。新版教案紧密结合相关海洋领域单位（天津市海事局、哈尔滨工程大学、中国海洋大学、武汉大学、中海达海洋科技有限公司、海卓同创科技有限公司等）的实际工程项目背景，做到一节课两个学时，解决一个工程问题、总结两次45分钟课堂内容。

2.2 课程实验自主命题自由讨论

在课程实验环节，实验题目由学生在实验室允许的范围内自由选题，同时，为激发学生的学习动力与激情，培养团队意识及合作体验，让学生主动组队，由“学会”向“会用”的转变。每个小组在明确设计要求后自行查阅文献资料，提出具体设计方案并选定合适的实验方案。在整个设计过程中，教师不给出具体的设计方案，教师每周回答学生提出的问题或启发学生提出问题，直至课程设计结束。

2.3 课程考核多种方式结合

传统的考核方式是由教师依据理论试卷分数与实验报告成绩确定学生的课程成绩， 对于理论课考试，这一考核方式是适用的，但是对于研究生新工科形式下的培养目标，这一考核方式就缺少对于工科学生解决实际问题的考察能力。为了解决这个问题，教研室将理论考试的比例从80%下调至60%，学生的平时成绩所占比重增加至40%，这部分的成绩由三部分组成，包括实验报告书面成绩、学生实验中互评成绩与相关教师考评成绩。

3）教学改革实施效果

在本学期教学改革实施以后，课堂有了全新的变化，学生不再需要老师去提醒课上的纪律，都表现出了很强的学习热情，助教反映，学生在听课的时候全神关注，极少有走神的时候。

考试的内容分布，在基础知识方面占到了60%，主要分布在客观题中，包括选择填空和判断，其中判断题全对的人数接近20人，曲线斜率相对固定，说明学生经过一学期的学习以后，在声纳探测技术的应用上是掌握的，但是选择全对的人数并没有判断那么高的比例，说明在一些问题的理解上，学生还有提高的空间，这个空间就要依靠更多的实践来增强。

考试的内容分布，在后40%，全部为综合应用型试题，考察学生的声纳探测课程的应用能力，从下表中可以清晰的看出，学生对于主观题的理解，从分数和具体试卷角度看，不论是解题的思路还是答题方法，都是非常喜人的。相较与去年的传统的讲述形式的教学方法，新颖的利用工程背景展开课堂的教学方法，无论是从基础知识的掌握，还是主观问题的分析，都提升了一个档次。

结语

从实践教学环节工作的改进与实践可以看出，对海洋技术学科中海洋声纳探测的专业人才的培养在新工科的教育改革形式下不能仅局限在理论知识的传授，应更加结合理论与实践，注重学研的有机整合，结合国际相关学科的教学经验对现有的教学方案、教学内容、教学考核等多方面进行全面改革，这样才能为声纳探测技术原理的应用培养找到正确的道路。

参考文献

[1] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究, 2017(3):1-6.

[2] 林健. 新工科建设:强势打造“卓越计划”升级版[J]. 高等工程教育研究, 2017(3):7-14.

[3] 佚名. “新工科”建设行动路线(“天大行动”)[J]. 高等工程教育研究, 2017(2):24-25.

[4] 牛悦娇, 王春磊, 黄晓红. 海洋技术专业水声课程教改实践[J]. 网络导报·在线教育, 2012(19).

[5] 师学明, 李永涛, 张兵,等. 声纳测深的实验与教学改革浅析[J]. 实验室研究与探索, 2007, 26(8):17-19.

[6] 孙德勇, 王胜强, 丘仲锋. 面向海洋技术专业本科生培养的海洋遥感课程教改初探[J]. 科教导刊(中旬刊), 2017(2).

Teaching Reform practice of Sonar Detection Technology course under the background of New Engineering Education Reform

Xu Jian, Zhang Xuefeng

(Tianjin 300072, School of Oceanography, Tianjin University)

Absrtact: according to the characteristics and requirements of marine technology specialty training, taking the engineering application as the background and guiding the students to establish the macro thinking system of this specialty, this paper studies the teaching mode of the course of Sonar Detection Technology, including the teaching content of the engineering background course, the free subject experiment content, and the examination mode of balancing the achievements in peacetime / class, and so on. The reformed curriculum effectively improves the students' design ability and the ability to analyze and solve practical problems.

Key words: the background of the new engineering education reform; the sonar detection technology course; the training of engineering ability