基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究

楊聞宇 劉春嶸

[摘 要]在全面振興本科教育的背景下，為提高港航專業的教學質量和學生培養，文章提出了基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究，分析了該模式提出的主要原因，并介紹了工程訓練的主要模式，以不同種類的港工模型制作為基礎，串聯主要專業核心課程的教學，培養學生實踐和自主學習能力，并以港工模型反哺教學，形成覆蓋面廣、培養創新能力的良性教學循環。

[關鍵詞]港工模型;工程訓練;教學探究

[基金項目]2019.06-2020.06廈門理工學院教研教改項目“基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究”（JG2019023）

[作者簡介]楊聞宇（1986—），男（滿族），遼寧北鎮人，博士，廈門理工學院土木工程與建筑學院副教授，主要從事港口航道與海岸工程研究;劉春嶸（1972—），男，云南昆明人，博士，廈門理工學院土木工程與建筑學院教授，主要從事水動力學研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）32-0200-02[收稿日期] 2020-03-15

一、引言

為貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會的重要舉措，教育部下發《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，從嚴格教育教學管理、深化教育教學制度改革、引導教師潛心育人、加強組織保障四個方面提出了22條具體舉措，旨在全面振興本科教育，提高人才培養質量，達到讓學生忙起來、教師強起來、管理嚴起來、效果實起來的綜合效果。

在此背景下，各大高校積極推進本科生導師制[1]，工程教育專業認證[2]，大學生創新創業訓練項目[3]等優秀的教學制度，同時很多創新的教學方法也不斷提出，例如，項目驅動教學法[4]、研究型教學[5]、虛擬仿真教學[6]、開放式實驗教學[7]等等。通過不斷創新的教學制度和教學方法讓學生有更多的途徑獲取專業知識和能力，以達到增強學生的自主學習的能力，加強學生與教師之間的有效溝通與互動、提高學生的創新能力和實踐能力、培養其科學素養等目的。創新的教學方法往往取決于教學內容和教學形式的有機結合，并合理巧妙的進行教學設計，如何有效地聯系起教師與學生的教與學的關系，如何讓課堂教學和學生的課外學習有機統一地結合起來，仍然是需要深入思考的重要問題。

二、小尺度港工模型工程訓練模式的提出

港口航道與海岸工程專業為我校2014年開設的本科專業，其培養目標為學習和掌握工科專業的數學力學基礎理論、土木及水利工程大類的基本知識、港口航道及海岸工程方面的專業知識、工程測繪和計算機軟件應用等基本技能，具備工程分析設計及組織管理能力，能在港口、航道、海岸工程以及相近的水利工程、土木工程等設計、管理、施工部門從事勘測、規劃、設計、施工、科學研究、技術開發、技術管理等工作。

開設專業以來，通過對于教學實施過程的總結和反思發現，學生在入學初期對于所學專業本身的認識往往非常有限，將會對其后續的學習計劃、學習熱情有一定的影響。除入學教育外，學生對專業的初步認識一般從專業導論課程開始，之后通過認識實習，實地到運營的港口或施工中的港口進行參觀，形成對專業的直觀感性認識。在此過程中發現若干問題，例如，專業導論課程一般通過文字、圖片、實例、視頻等方式展示本專業內容，使學生有一定的感性認識，但略偏于理論，學生認知有限，或興趣熱情不足。通過認識實習進行實地參觀，雖能調動學生的積極性，但存在實習基地的選擇問題，對于建設中的港口工程，隨時間推移其建設過程不同，因此學生僅能看到施工當前的部分，對于已施工完成的部分和將要施工部分，無法通過參觀得到感性認識。在進入專業課程教學中，核心課程的教學直接關系到學生畢業設計的實施，畢業設計過程中涉及的港口平面布置、裝卸工藝、港口結構選型等核心內容，在畢業設計指導過程中，一些學生表現出基本概念和理論不清楚的問題，對畢業設計的推進造成了一定的影響。目前，我校并未開設專門的港航工程模型實驗課程[8]，因此，現提出基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究。

基于小尺度港工模型的工程訓練模式教學探究的基本思路如下：充分發動和組織學生進行分組訓練，通過廣泛查閱資料，以本專業核心課程為基礎，由學生自己動手設計、制作小尺度港工模型，制作完成的港工模型可以用于學生的學習過程，如新生入學展示，專業導論及專業課程的教學過程中。通過小尺度港工模型的制作，一方面，可以提高學生的學習熱情，另一方面，可以加深學生對于專業知識的學習認知。并將模型應用于后續課程的教學中，為后續工程教育專業認證增加展示材料。

三、港工模型訓練模式的具體思考

港口水工建筑物、港口規劃與布置、港口裝卸工藝、水運工程施工這幾門港航專業的核心專業課程構成港工模型工程訓練的主要內容，能夠制作的港工模型可分為以下類別：水工建筑物模型、港口平面布置模型、港口機械模型及水力演示類模型。

水工建筑物類模型取材于港口水工建筑物中的重力式沉箱和方塊碼頭、高樁碼頭、防波堤、浮式碼頭等結構形式，模型制作過程中，把碼頭、防波堤等具體結構形式與相應的結構施工內容相結合，在模型中體現結構名稱和施工順序。以重力式矩形沉箱碼頭模型的設計制作為例，重力式矩形沉箱碼頭主體結構包括沉箱墻身、胸墻、面層、附屬設施等等，其施工主要流程為：基床開挖、拋石、夯實、整平，沉箱安放，沉箱內填料及后方回填，上部結構施工，面層施工，附屬設施施工。結合兩部分內容，則重力式矩形沉箱碼頭模型可展示基床、沉箱墻身、沉箱內填料、后方回填、胸墻、面層、附屬設施等部分，并可附上簡明介紹。設計巧妙的結構模型應能夠具有拆卸和組裝的功能，進而在組裝過程中可充分展示施工過程。港口平面布置模型展示港口水域、陸域、碼頭前沿、防波堤、船舶模型等。除展示港口組成以外，設計精良的模型亦可在模型水域部分引入真實水體，并可控制水位上升下降以模擬潮汐現象，設置簡易造波裝置以模擬波浪在近岸的傳播;在模型陸域部分可體現不同貨重的裝卸工藝。港口機械模型包括集裝箱裝卸橋、門式起重機等，該部分模型可單獨展示，或配合港口平面布置模型使用。水力演示類模型包括微型演示波浪水槽、循環水槽等，由于僅作為演示用，水槽尺寸可設計很小，甚至方便帶進教室進行演示。微型演示波浪水槽可采用亞克力水槽搭配以往復式搖擺電動機構建立的簡易搖擺式造波機，或者以曲柄連桿電動機構建立的楔形塊造波機。

四、能力培養

從港口航道與海岸工程專業學習的知識體系來說，港工模型的工程訓練模式可以串聯起大部分的專業核心課程，包括工程制圖、CAD制圖、專業導論、港口水工建筑物、港口規劃與布置、水運工程施工、港口裝卸工藝等課程。在模型制作的工程訓練模式中可以培養學生的如下能力：

制圖能力：學生依據所查資料，自己繪圖，設計確定模型的結構，確定模型尺寸，從而培養和鍛煉學生的工程繪圖能力。

自主學習能力：查閱資料是培養學生自主學習的必要能力，鍛煉學生凝練關鍵詞及對知識進行歸納、整理、分析的能力。

溝通表達能力：港工模型的工程訓練宜采用小組的形式進行，為每個小組設計不同的任務，并考慮小組之間任務的聯系，例如將一個大而復雜的港工模型進行分解布置給不同小組，這樣不僅小組內的同學能夠溝通討論，小組和小組之間也可以溝通協作，從而鍛煉其溝通、協作及表達的能力。

五、結論

基于小尺度港工模型的工程訓練模式探索旨在通過港工模型制作提高學生的學習興趣動力，培養其自主學習能力，加強學生與教師的互動，通過學生自己參與解決實際問題，所制作的港工模型又可反哺應用于教學當中，并通過不斷補充、豐富和發展港工模型的種類和內容，覆蓋專業中不同年級的同學，形成良好的教學循環，以增進教學和專業培養質量，達到提高人才培養質量的目的。

參考文獻

[1]靖國安.本科生導師制：高校教書育人的制度創新[J].高等教育研究，2005（5）：80-84.

[2]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[3]劉長宏，李曉輝，李剛，等.大學生創新創業訓練計劃項目的實踐與探索[J].實驗室研究與探索，2014，33（5）：163-166.

[4]黃夏幸.項目驅動法在港航專業實訓教學中的應用[J].水運工程，2010（12）：65-67.

[5]張安富.改革教學方法探索研究型教學[J].中國大學教學， 2012（1）：65-67.

[6]唐帥，笪良龍，張弛.海洋環境效應虛擬仿真實驗研究型教學模式探究[J].實驗室研究與探索，2019，38（7）：214-218.

[7]蓋功琪，宋國利.開放式實驗教學管理模式的研究與實踐[J].黑龍江高教研究，2009，29（5）：162-164.

[8]鐘桂輝，劉曙光，匡翠萍，等.港航工程模型實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（1）：120-122.