以能力培养为导向的“应用—理解—再应用理解”教学模式探索

刘文玺 李广灵

摘  要：研究生教育是培养高尖技术人才的主阵地，培养理论功底扎实、自学能力过硬和实践能力突出的高尖技术人才意义重大，也是当前院校研究生教育主要任务。文章针对船体结构隐身设计理论的特点和教学过程中存在的不足，以振动声辐射数值模拟技术为基础，提出“应用—理解—再应用理解”的舰船结构隐身设计理论教学模式，从“初步应用体验认知与问题发现”“理论本质探究与理解”和“再次应用验证与提高”三个阶段，详细阐述了该教学模式的具体组织实施方法。教学实践表明，使用该模式教学，学员对课程教学的满意度和实践应用能力均得到了较大程度的提高。

关键词：教学模式；自学能力；实践应用能力；应用理解；隐身设计理论

中图分类号：G624   文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）08-0083-04

基金项目：海军工程大学教学发展基金课题“应用-理解-应用的以能力培养为导向的教学方法探索”（项目课题：HG2021019）。

作者简介：刘文玺（1977—），男，博士，博士后，海军工程大学舰船与海洋学院副教授，研究方向为舰船结构隐身设计等；李广灵（1993—），男，学士，海军工程大学舰船与海洋学院助教，研究方向为机械设计制造及其自动化。

一、研究意义

研究生教育水平是衡量一所大学、一个国家教育发展水平的重要指标。教育部下发的《关于加快新时代研究生教育发展的意见》指出：“落实立德树人根本任务，推动研究生教育内涵发展。”军校研究生具有军人和学生的双重身份，作为一名军人要达到“有灵魂、有本事、有血性、有品德”的新时代“四有”军人要求，同时作为一名高校研究生，其专业素养及科研学术能力也必不可缺，这就需要军校在开展常规研究生教育基础上，更加重视实践应用能力的培养［1］。

在高等院校教育中，从课程体系设计、课程内容设置、课程教学方法、课程实践教学、师资力量建设等几个方面，对高等教育中如何提高学员实践应用能力研究已进行了许多探索［2］，并取得了良好效果。然而，随着新一轮科技变革和产业變革，以人工智能、量子信息等为代表的新一代信息技术加速突破应用，对于人才培养又提出新的更高的要求，特别是军校工科研究生专业课教学中，应该在注重培养学术能力的同时，更加注重专业知识的实践应用和军事理论的实践应用能力培养［1］。这就要求工科研究生专业课教学既要落实相关专业理论知识教学要求，又要加强实践应用能力的训练。

对标新时代军事教育方针，目前军校工科研究生专业课程教学存在重课堂教学、轻实践应用的现象，主要体现在：

1.课程教学对学员的实践应用能力培养关注不够，缺少实践应用能力培养的统筹设计。课程对能力养成设计不够全面，关注学术能力较多，对实践应用能力关注较少。

2. 研究生课程实践应用教学内容相对较少，实践应用改革措施少，培养针对性不强。

为解决上述问题，本研究开展了研究生专业课程教学改革探索与实践，以实现军校研究生的培养目标，强化实践应用能力培养［3］。

二、教学模式构建

船体结构隐身设计，理论基础复杂，设计手段灵活多样，开展船体结构隐身设计理论教学时必须使学员熟悉研究对象的特征和一般规律，才能比较真切地领悟到船体结构隐身设计理论和方法的本质。毛泽东在《实践论》中指出：“通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。”这无疑给开展船体结构隐身设计理论教学指明了方向。因此，本文按照“应用—理解—再应用理解”的知行统一观，结合船体结构隐身设计领域的系统构建情况，采取“初步应用体验认知与问题发现”“理论本质探究与理解”和“再次应用验证与提高”的步骤，建立一个“实例引导、问题与理论研讨、实践验证”的教学实施闭环，形成一种“从实践中来，回到实践中去”的知识学习和能力转化模式［4］，如图1所示。

（一）教学任务部署

根据课程知识单元的授课安排，授课前，教员布置教学任务，明确单元教学目标、主要内容和组织实施方法。

（二）学员模仿操作，观察现象，提炼问题

选择部分章节内容，交给学员自学，教员指明学习的重点，提供相应的资料，明确学员需要完成的结构隐身设计任务。学员先学习知识的实际应用方法、相关的应用案例，结合数值模拟软件，完成相对较简单的结构隐身设计任务，需对所学知识的用途有较清晰的认识，总结并提出与结构隐身设计原理、方法等相关的问题。

（三）理论探究

结合学员体验情况，聚焦单元教学目标和内容，以学员模仿操作中提出的主要问题为牵引，组织学员进行分组讨论和理论辨析，教员与学员对问题进行讨论，明确解决问题的关键，然后，以学员自学为主，进行相关理论知识的补充学习，教员在学员讨论的基础上进行理论知识的归纳总结，帮助学员在实践中理解和掌握专业理论的本质内容［5］。

（四）实践课题制定

结合教学目标和第二步的实践内容、第三步的理论探究，制定下一步实践应用的题目，明确学员实践应用的目标、内容和要求。

（五）应用验证转化

依托专业实验条件，组织学员开展实践应用验证，学员再次进行结构隐身设计的实践，将学习的理论知识应用于解决具体问题，透彻理解所学知识在解决实际问题中的运用，发现理论认识的偏差和知识应用的不足，帮助学员将知识全面转化成应用能力。教员结合学员实验情况，进行单元教学效果的综合评价。

三、组织实施方法

基于“应用—理解—应用”教学模式，利用院校丰富的船体结构隐身设计资源，开展船体结构隐身设计理论教学，主要方法如图2所示。

（一）熟悉资源，初步体验认知

使学员主动了解大学丰富数值模拟资源，对各种软硬件的功能、组成、优势等方面做全面的细致了解，确定此次实践应用训练中能够采用的数值模拟工具。

（二）设定案例，探寻本质，提炼问题

教员将教学内容分成两大部分，一部分以教员讲授为主，另一部分交给学员自学，学员自学内容共2个模块，其中，模块1是舰船结构几何模型声学设计的基本原理及其应用，模块2是结构振动数值模拟的基本原理及其应用。对每一个模块，教员设定两个结构隐身设计数值模拟案例，前一个相对简单，后一个相对复杂。学员学习的2个模块与教员讲授的部分交叉进行。案例的选择应重点突出三个方面，一是案例要有较强的启发性。基于学员对船体结构隐身设计理论的初步认识，聚焦模块教学重难点问题，按照透过现象探寻本质的认识规律要求，由浅入深，按照模块教学内容的逻辑关系，设置几个启发性的问题，引导学员由初步认识逐步升华为对船体结构隐身设计理论的理性认识。二是案例设计要有较强的连贯性。案例要承接前面的内容，顺应后面的内容，与前后存在明显的逻辑关系，但是，这一阶段的案例要比较容易实现，例如加筋平板结构隐身设计，满足由浅入深的内容结构安排，能够反映理论的物理现象。三是案例设计要有较强的实践性。船体结构隐身设计理论教学的目的是将结构隐身设计理论和方法转化为实践应用能力，并应用于工程实际中，因此，在案例设计中，要尽可能设置实际设计中常遇情境和常见问题，或者引导学员不断提出问题，目的是引导学员将理论知识转化为实践应用能力，进一步提升学员对理论知识的理解和掌握程度。教员应及时进行归纳总结，实现学员对理论知识从模糊到清晰、从局部到整体、从零碎到系统的认识。

（三）深入实践应用验证，促进能力提高

根据模块教学内容，结合初步实践应用，选择结构形式、结构声学特征、主要尺度等特征与工程实际有很大相似性的研究对象，如水下大型潜器等，再次进行实践应用训练，并且在训练中要解释首次实践中产生的问题，做到充分理解，促进学员将已经理解掌握的理论知识转化为船体结构隐身设计的实践应用能力，并结合实践应用的过程和结果，进行不断地反思和深化理解，进而达成单元授课目标。

实践应用课题的设计尤为关键，要结合单元教学内容的特点，增强实验目标和内容的针对性和具体性，确保实验课题内容与单元教学重难点内容相符，做到有实例、有理论、可操作、可验证。

四、应用效果评价

上述教学模式已经应用在船体结构隐身设计理论课程。为了说明这种教学模式的教学效果，本文从实践课题完成质量、教学氛围、课程教学目标实现度等三个方面对近四年的情况进行比较，结果如图3所示：

（一）实践课题完成质量

由图3可以看出，与采用该教学模式前相比，学员实践课题的完成质量具有较大的提高，主要表现在以下两个方面：一是实践课题规定时限内完成率大幅提高，超过90%的学员能够在规定的实践时间内提交一份实践总结，而在前两年，只有少数几名学员能够在规定的时间内完成实践总结报告；二是实践总结的质量大幅提高，在前两年，学员的报告几乎就是实践过程的流水账，没有主次之分，对实践过程中出现的特殊现象不进行讨论、探究，很少有学员在实践报告的最后进行较深刻的总结并阐述自己的观点、认识。与以往不同的是，学员现在的学习主动性显著提高，对研究对象的特点、规律以及课题实践的目标任务认识把握更加准确，学员实践结果的可信度大幅提高。

（二）教学氛围良好

采用该教学模式后，学员带着问题参与教员的情境引导，学员的参与热情空前提升。一方面，学员在参与讨论之前，将自己提炼的问题依据与实践课题关系的紧密程度，按照先后顺序进行排列，并且对典型问题进行了标注和说明，例如存在的主要疑惑是什么、需要重点突破的是什么、这个问题的解决关系到实践中哪一步能否顺利进行等。另一方面，教员在与学员互动之前会提前了解清楚学员的问题、关心的重点内容，提前思考，从教员的角度理解学员关注的重点和问题的本质。正因为师生双方已经做了充分准备，因此，在教与学、学与学的交流中，与以往相比更加活跃生动，教学效果更加显著，学员实践结果满意度大幅提高。

（三）课程教学目标实现度高

通过传统的理论考核和综合能力考核两种模式考核，考核结果表明，学员理解掌握的相关理论内容部分得分率大幅提高，而且针对具体问题的分析和方案设计能力也大幅提升。例如在理论考核中，要求学员结合自己的研究方向，简述舰船结构声学设计与国家安全之间的关系。由于学员经历了“初步应用体验认知与问题发现”“理论本质探究与理解”和“再次应用验证与提高”的系统锻炼，对该问题的回答既翔实、又符合工程实际，同时又有一定深度和广度。另外，在教学实施过程中与学员进行深入交流時发现，学员普遍对概念理解、原理掌握、方法应用和实践能力四个方面进步较快，表明该教学模式对于改进船体结构隐身设计理论教学组织实施方法，提高教学效果，促进学员能力形成发挥了重要作用。

五、结语

本文提出了以能力培养为导向的应用—理解—再应用教学模式，并应用于研究生专业基础课“船体结构隐身设计理论”的实践教学。实践表明，按照教学任务部署、学员模仿操作提炼问题、学员理论探究、实践课题制定、应用验证转化的模式制定具体的实践教学组织实施策略，能够充分调动学员学习的积极性，激发学员探究知识的热情，培养学员在实践中主动学习、理解并掌握专业基础知识的能力，解决本课程教学中存在的理论知识学不懂、实际的结构隐身设计能力弱、理论与实践脱节的问题，推动工科院校研究生教育实现内涵式发展。

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］ 江萍，杨华军，等. 研究生光学仿真实践教学与科学探索能力培养［J］. 大学物理，2021（08）：50-55.

［3］ 张硕峰，贾占红，孙文燕，等. 探究式实验教学在中药药理实验教学中的应用初探［J］. 中医教育，2017（01）：9-11.

［4］ 尹飞，赵俊，琚辉.  PBL 教学法在有机化学实验教学中的应用［J］. 实验室科学，2011，5（14）：49-51.

［5］ 潘蕾，周辉，井亚鹊，等. 专题式教学模式及其在通信类课程中的应用探讨［J］. 科教导刊，2016（06）：97-98.

（责任编辑：淳洁）