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多学科交叉下舰面航空保障人才培养的科教融合式改革探索

2023-06-11高富东曹建平王海东

高教学刊 2023年17期
关键词:工科专业科教融合改革探索

高富东 曹建平 王海东

摘  要:多学科交叉背景下的科教融合式人才培养是新生工科专业建设中一项复杂的系统性核心工作,面对“新工科”建设理念和“科教融合育人”时代号召,舰面航空保障技术专业坚持“科教融合、育人为本、协同创新、服务部队”的建设理念,深化科教融合供给侧改革,抓住专业调整、人才培养方案修订、课程建设、实践教学条件建设、科技创新教育模式构建五个维度实施改革探索,建立在解决问题中创新、在创新实践中育人、在科教融合中发展的教育理念,实现学术资源转化为育人优势、教育平台催生为创新动能、院校部队协同为强军先锋、科教融合生成为动力源泉的供给侧改革成果,激发教学、科研、服务部队的同频共振,促进新生工科专业的内涵式可持续发展。

关键词:多学科交叉;舰面航空保障;科教融合;改革探索;工科专业

中图分类号:G642        文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2023)17-0007-05

Abstract: Science and education integrated talent training under the multidisciplinary cross background is a complex and systematic core work in the construction of new engineering majors. Facing the strategic concept of "new engineering" and the era calls of "science and education integrated education", the aircraft carrier aviation support technology specialty adheres to the construction concept of "science and education integrated, education-oriented, collaborative innovation and serving the army", deepens the supply side reform of science and education integrated, and reform and exploration has been implemented in five dimensions: professional adjustment, talent training plan revision, curriculum construction, practical teaching condition construction, and scientific and technological innovation education model construction. We have established the educational concept of innovation in solving problems, educating people in innovative practice and developing in the integration of science and education. We have realized the transformation of academic resources into educational advantages, the birth of education platform into innovation driving force, the cooperation of universities and troops as the vanguard of building a strong army, and the generation of integration of science and education into source of power. It stimulates the same frequency resonance of teaching, scientific research and service forces, and promotes the connotative sustainable development of new engineering majors.

Keywords: multidisciplinary cross; aircraft carrier aviation support; science and education integrated; reform exploration; engineering specialty

2021年12月,习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二十三次会议上发出了“深化科教融合育人”的时代号召,科教融合作为新时期高等院校重要的办学思想,通过瞄准科技前沿和关键领域,优化学科专业和人才培养布局,发展以问题为导向的交叉学科和新兴学科,打造高水平师资队伍,构建教学与科研融合育人方式,有效应对蓄势待发的新一轮科技革命和不断加剧的中美战略博弈。

“随着科学技术不断发展,多学科专业交叉群集、多领域技术融合集成的特征日益凸显,靠单打独斗很难有大的作为,必须紧紧依靠团队力量集智攻关。”这是为高等院校办学育人提出的科學方法论。以往粗放型、外延式军事教育已不适应新时代军事人才培养需求,我军人才建设正加快向质量效能型和科技密集型转变。随着国产航母、两栖攻击舰的加快入列,海军舰面航空保障装备不断更新换代,涉及新技术的复杂程度不断提高,需要现有多个不同学科、甚至过去毫无关系的学科之间的交叉融合,培养出具有多学科思维、跨界融合和集成创新能力的高素质复合型军事人才,引领未来舰面航空保障技术的突破与发展。

惟改革者进,惟创新者强,惟改革创新者胜。本文以舰面航空保障技术新生专业人才培养为主线,以多学科根本性交叉为追求,探讨海军重点学科专业科教融合式人才培养改革的方式、方法和措施,以期为海军舰载转型中新生专业人才培养提供一定的参考和借鉴。

一  国内外多学科交叉下科教融合式人才培养现状

现代科技的发展越来越依赖于多学科交叉,复合型人才的培养也越来越得益于科教融合,多学科交叉所形成的综合性、系统性、渗透性知识通过科教融合的方式逐渐成为获取原创性重大成果的重要途径。在多学科交叉下专业人才培养的科教融合式改革上,国内外有较多成功范例值得借鉴。

国外高校在多学科交叉背景下的科教融合式改革上已由形式探索转入实质开拓,以美国哈佛大学为例,在其校级多学科合作项目中,有12个在充足资金保障和众多院系参与下,产生了重大改革影响。另外,美国麻省理工学院的跨学科研究中心、实验室和综合研究项目也多达55个,众多课程采用多学科交叉设置方式。

目前,多学科交叉与科教融合的工程人才培养已得到国内高校教育工作者的广泛关注。有的研究者从多学科交叉与科教融合人才培养方法上进行了探索,有的从实验室平台建设和实践教学方面进行了探讨,还有的针对某一多学科交叉专业的人才培养模式进行了深入研究。以浙江大学工业设计系为例,通过采用多学科交叉的合作方式和科教融合的教育方式组织多个学科背景的学生成立创新团队,多个专业的学生聚到一起会产生多学科思维模式,既能摒弃单专业学生思考时的局限性,也能激发起团队的创作热情。教师是整个多学科交叉创作过程中的掌舵者,既能调动学生的想象力和创造力,又能纠正一些方向性的错误。这种新型团队对于现代高等教育人才培养有着重要的参考价值。

整合、集聚、优化学科,就要重视学科交叉与科教融合,交叉出新意,融合出活力。现在的高等教育发展在多学科交叉领域最能形成突破点,因此,新时代特别是“十四五”期间,军队院校的学科专业建设更加注重多学科交叉、科教融合、院校部队合作。作为我军院校多学科交叉与科教融合的典型代表,国防科技大学高性能计算协同创新中心是首个由军队院校牵头的国家“2011计划”中心,其围绕基础构件研究、计算机系统研制、科学工程计算应用研发和大数据处理与网络安全四大方向,建设军民融合的组织管理体系、多学科交叉的复合人才培养与学科体系、重大任务引导的科研协同创新体系,以及高性能计算协同创新资源汇聚平台,有效促进军队院校优势学科和科研事业的发展。

二  舰面航空保障人才培养改革建设思路

按照教育部2017年推动的“新工科”建设理念,海军航空大学舰面航空保障技术专业作为多学科交叉融合的新生工科专业,同时也是与新型作战力量建设密切相关的海军院校重点学科专业,其人才培养模式的构建是一项十分复杂的核心工作。舰面航空保障技术人才培养包括舰载机起降调运技术与指挥、舰载机勤务技术与指挥、舰载机机务技术与指挥,涉及的舰面航空保障装备是航母与舰载机的联系纽带,对航母舰面飞行保障的组织与实施具有重要作用,直接关系到舰载机的出动回收效率和起降作业安全,其人才培养质量对海军的战略转型和航母作战能力的生成具有重大影响。新时期,舰面航空保障装备发生了由机械时代向电气时代的重大突破,关键技术涉及机械工程、力学、电气工程、控制科学与工程、光学工程和军事运筹学等多个学科领域,牵扯的动力驱动、传动机构、电子电控等多个核心部件总成之间相互耦合,这使得舰面航空保障装备研制成为多学科领域的协同设计过程。

面对新时代军事教育方针高素质、专业化新型军事人才培养的迫切需求,舰面航空保障技术专业坚持“科教融合、育人为本、协同创新、服务部队”的建设理念,深化科教融合供给侧改革,抓住专业调整、人才培养方案修订、课程建设、实践教学条件建设与科技创新教育模式构建五个维度实施改革探索,建立了在解决问题中创新、在创新实践中育人、在科教融合中发展的教育理念,构建了精准对接人才培养需求侧的理实一体、多学科交叉、协同创新的科教融合供给侧结构,实现了学术资源转化为育人优势、教育平台催生为创新动能、院校部队协同为强军先锋、科教融合生成为动力源泉的供给侧改革成果,激发了教学、科研、服务部队的同频共振,促进了新生工科专业的内涵式可持续发展。

(一)  军校教育“三个面向”指导专业设置

坚持“面向战场,面向部队,面向未来”创新军队院校教育,从四个环节做好新生工科专业的专业设置:预判未来人才需求、构建多学科交叉体系、制定人才培养目标和制定教学大纲。这四项工作既要有装备技术和院校教育的专家全程参与,也要有部队机关和科研院所的专家深度交流,多方聚力方能掌握新装备技术对未来人才培养的精确需求。在海军舰载转型背景下,复合型人才培养需要军队院校、科研院所、部队机关等利益相关各方共同深度参与,因此,从专业设置初期就应该邀请相关各方专家参与,使多方协同育人贯彻全过程。

(二)  人才培养方案修订

人才培养方案修订的重点是动态跟踪新时代军事教育方针,将新的教学大纲落实到具体的课程建设、条件建设和教学环节上。主要是抓好两个环节:一是分解细化教学大纲,明确知识、能力和素质要求;二是以培养标准实现矩阵的形式实现具体课程教学计划与各项要求的全面对接。分解每条培养标准为若干个知识、能力和素质要求,并与具体课程教学计划相对应,达到课程教学目标,形成培养标准实现矩阵,使所有培养标准都能通过相应课程教学计划的实施而得到落实。

(三)  课程建设

课程建設是人才培养的核心要素,牵扯到落实专业培养标准的质量和实现人才培养目标的效果,这使其成为舰面航空保障技术专业人才培养的重中之重。课程建设包括课程体系设计与建设、课程教学内容两个方面,课程体系设计包括通识教育部分和专业教育部分,课程体系建设包括课程的多学科交叉融合、课程的综合化、课程的模块化等,课程教学内容的选择与更新是实现课程目标的关键,而课程目标源于培养标准分解的各项要求。

(四)  实践教学条件建设

综合实践是理论知识的巩固、科研创新的基础,有效促进多学科交叉与科教融合,实践教学条件建设是舰面航空保障技术专业人才培养的重要组成,其核心内容是实践教育模块和实践教学平台。综合实践以其应用性、综合性的显著特征成为多学科交叉与科教融合的最有效形式,其重要性要求工程实践要贯穿于高素质、专业化人才培养的全过程。实践教育模块包括基础实践模块、专业实践模块、综合实践模块,实践教学平台的构建包括跨学科专业的综合实验室、学科交叉综合训练课程、“三位一体”协同育人平台。

(五)  科技创新教育模式构建

多学科交叉与科教融合是舰面航空保障技术专业内涵式发展的重要动力,能有效推动交叉学科产生、新技术突破和新装备爆发,生成大量促进人才培养提质增效的研究成果。舰面航空保障技术专业为科技创新教育模式构建提供了独具特色的学科和专业条件。科技创新教育的核心部分是创新教育课程、创新实践活动和创新实践平台。创新教育课程是培养学员科研能力的理论基础、实践内容和实施方案,创新实践活动包括创新性实验、创新训练项目和创新竞赛等,创新实践平台可分为实训平台、实践平台和实现平台等。

三  多学科交叉下科教融合式人才培养措施

舰面航空保障技术专业契合“新工科”建设要求,涉及学科范围广泛,具有综合性、实践性、适应性和交叉融合性等显著特征,是军队院校教育在“三个面向”战略要求下培养高素质、专业化新型军事人才应重点建设和推广的专业。以“新工科”建设理念为导向,以舰面航空保障技术专业多学科交叉与科教融合为切入点,以面向航保特種装置复杂机电系统综合能力提高为核心,以培养专业化的舰面航空保障复合型人才为目标,从专业调整、人才培养方案修订、课程建设、实践教学条件建设和科技创新教育模式构建等五个维度探索人才培养模式的改革创新,整体思路如图1所示。

针对专业调整维度,应从预测未来岗位人才需求、搭建专业平台、明确专业培养目标和制定教学大纲四个环节入手。研究国家发展战略及军队院校教育发展规划,研究和预测新装备和新技术发展的前沿领域和未来趋势;综合分析学科专业交叉的数量、相关系合作的氛围、专业建设的复杂性等各种因素,确定专业建设平台采用的多学科交叉融合、非实体的新型组织架构形式;专业培养目标满足“三个面向”战略要求,支撑未来装备和技术发展,具备多学科专业交叉融合的特征;教学大纲设置的人才培养标准应在国家标准、军内标准和院校标准的共同指导下完成。

针对人才培养方案修订维度,坚持问题导向,目前存在的问题主要是:①培养目标单一化且功能性强,存在学科专业壁垒,培养方案过于刚性,适应能力较差,不能够很好地胜任舰面航空保障的不同岗位;②培养方案的制定过程缺乏相关学科专业、航母部队、科研院所等多方有效参与,造成培养方案既不能较好地反映当前和未来的人才需求,又难以取得预期的实施效果。因此,为了达到多学科交叉与科教融合的目的,舰面航空保障技术专业重点制定柔性化的、适合大类专业的培养方案,形成多方协同育人的人才培养效果。

针对课程建设维度,应从课程体系设计、课程体系建设和课程教学内容形成三个方面入手。提供培养学员人文素养、团队合作意识、数字化思维的人文系列和数理系列两个课程模块,提供培养学员现代工程意识、跨学科和系统思维、数字化能力的学科基础系列和专业基础系列两个课程模块,提供培养学员解决航母特种装置复杂机电问题的专业核心课程,提供培养学员多学科协同创新能力的专业方向系列、专业训练系列和前沿发展系列三个模块的专业拓展课程群;对相关课程内容进行相互渗透、整合、重组和优化,实质性地融合成新的课程,将两门及以上相互关联的课程整合重组成一门新的综合性课程,创建实现多门课程交叉整合、满足学员全面发展和个性发展需要、目标明确且具有较强适应性的模块化课程;课程教学内容的选择要具有有效性、稳定性、系统性和前沿性,需要广泛的调研、精心的比较和研究成果的支持,并根据最新成果的成熟度更新教学内容。

针对实践教学条件建设维度,应从实践教育模块和实践教学平台的构建两方面入手。由机械、液压、电气等基础课程的实验实训、工程基础训练等环节组成的基础实践模块,由起飞装置、阻拦装置和调运装置等专业核心课程的创新设计、工程实践训练和毕业实习等环节构成的专业实践模块,由机电系统多学科优化设计、电磁装置的多目标优化设计等专业拓展课程的课程设计、研究性实验、设计性实验和工程项目研究等环节构成的综合实践模块;设计跨越多学科内涵的、具备综合性功能的、考虑未来拓展空间和余地的综合实验室,开设学科交叉综合训练课程,选取具备多学科交叉的案例和项目,引导学员综合运用多学科知识、理论和方法进行创新设计,采取科教融合为主、案例研讨和课堂讲授为辅的教学模式;充分利用“三位一体”新型军事人才教育体系中部队真实的训练装备、泛在的军事职业教育资源解决舰面航空保障技术专业实践教育教学资源不足的难题。

针对科技创新教育模式构建维度,坚持问题导向,当前主要存在两方面问题:一是科技创新教育与专业教育处于相对割裂的状态,科技创新教育被边缘化;二是科技创新教育尚未面向全体学员开展创新能力的培养,仅是扶持有获奖意向的小众学员。科技创新能力绝非一门或几门课程的实施就能达到目标,科技创新教育与专业教育必须深度融合,贯彻于人才培养方案。鉴于此,一是在课程教学内容中发掘多学科交叉与科教融合可能隐含的创新元素,包括学科交叉点和增长点,以科教融合为切入口,训练学员的创新思维和创新能力;二是将课程教学内容与未来战场需求和装备技术发展相结合,探索可能的创新方向和突破点,并作为科技创新教育的起点;三是通过军工企业的调研与合作,搜集和编写各种科技创新的典型案例,增补为相关课程的教学内容。

四  依托多学科交叉专业,科教深度融合,输出高素质、专业化新型航母人才

作为海军舰载转型的重点学科专业和新生工科专业,通过在专业建设的主要环节中探索相关多学科从基本交叉到深度融合的途径与措施,实现舰面航空保障技术专业以多学科交叉和科教融合为显著特征的内涵式可持续发展。

(一)  依托科研工作的组织与实施,将学术资源转化为育人优势

科研工作是强校之路、教学之基、育人之道,作为学科专业供给侧的教研室是完成科研任务的主体力量,实现科教融合的关键一级,培育科研队伍的基础单元。教研室在科研工作的组织与实施中,通过把方向、做筹划,抓质量、出成果,带队伍、育人才,成功将学术资源转化为育人优势。

把方向、做统筹上,一是注重把握科研方向,系统筹划重点和大项任务,由被动承担任务向主动筹划设计转变;二是注重体系设计,正确把握突出重点和兼顾全面的关系;三是注重项目申报,紧扣教学和人才培养需要,紧贴专业建设发展和备战打仗实际,紧盯学术发展前沿,找准科研选题。抓质量、出成果上,一是教研室在调配使用力量、加强过程管理、把控研究节奏上重视全程管理;二是实施开放式研究,重视交流碰撞,激发创新灵感,拓展学术视野和研究水平;三是重视现代科学研究方法运用,推动跨学科研究、多领域合作。带队伍、育人才上,一是根据每名教员特长合理确定专攻方向;二是教研室以主动筹划长线任务、牵引教员长期持续跟踪作为夯实学术根基、提升科研实力的重要抓手;三是用重大科研任务锤炼队伍,采用“721”培训法则促进能力提升。

(二)  依托航母特装实验室,将教育平台催生为创新动能

教学条件建设是对作战训练的认知和对未来战争的预判,创设面向未来的教育训练环境和搭建教学平台。舰面航空保障技术专业秉持科教融合理念,建成4个实验研究平台,9个实操训练平台,2个理实教学平台,在完备的教学资源条件上,通过三条途径有效激发教员和学员的创新动能。一是虚实结合的“三一致”多战位协同教学平台激发了學员开展舰面航空保障能力研究,即模拟器操作显示界面与实装一致,信号逻辑与实装一致,使用维修步骤与实装一致,能够完成舰载机起降作业全系统、全流程、全要素的教学施训,激发学员对装备进行创新优化和专利挖掘,形成“理虚实结合,专利驱动”的科教融合模式。二是提出了实验课四阶段的新教学模式:实验基本能力的培养-创新、研究意识的培养-综合实验能力的训练-科学研究能力的培养,基于此,学员能够制作机电产品、撰写设计报告、参加公开竞赛。三是航母特装教学模拟器为科研项目提供了仿真和测试平台,科研项目通过实验室的高性能计算机配套大型商业软件、模拟器加装测试设备等方式开展各种性能参数的仿真与试验验证。

(三)  依托科技创新联合工作室,将院校部队协同为强军先锋

海军航空大学为充分发挥院校加部队办学优势,提升实战化教学科研水平,增进大学内部科技创新融合,2020年探索建设了校内首批科技创新联合工作室。教研室与大学某特装训练保障大队成立了特种装置科技创新联合工作室,高效运用大学内部教学科研资源的有效平台,构建了“协作型、研究型、创新型”三位一体的建设机制,将科教融合理念全面融入特装保障,因教而研、以研促教。一是专人负责,联合工作室负责人由双方单位领导共同担任。二是联合攻关,双方协商确定研究重点、任务分工、工作计划,定期开展研讨交流、技术攻关等工作。三是情报共享。教研室主要提供专业领域前沿技术发展动态、研究报告、仿真训练软件和教材教案等;部队主要提供作战训练和保障一线技术资料、试验数据等。四是成果共用,教研室将建设成果用于提升实战化教学科研水平,部队则用于提高作战训练和特装保障的建设成效。特种装置科技创新联合工作室探索出了一条院校与部队科教融合的新途径,经验成果在军队院校获得转化推广。

(四)  依托重点学科专业,将科教融合生成为动力源泉

舰面航空保障技术专业作为海军院校重点学科专业,遵循坚持姓军为战、把握学科前沿、紧贴人才培养需求的规律,将科教融合的核心在办学定位、发展规划、课程建设和科研方向上进行转变,使之成为人才培养优势的动力源泉。一是把准专业的办学定位,按照教育规律把握专业的教育属性,按照岗位任职需求把握专业的职能作用,按照人才培养需求把握专业的培训任务,按照海军舰载转型工程把握专业的发展目标。二是制定专业发展规划,教研室依据舰载转型方案明确专业建设目标,构建机械工程、力学、电气工程、控制科学与工程和军事运筹学的交叉融合“学科群”,形成综合优势。三是完善课程建设,重点抓好课程内容的选择和设计,保证课程内容的前沿性和针对性,重视实践课程的科教融合,加强课程质量的评估把关。四是凝练专业的科研方向。确立专业的装备技术基础方向、装备指挥特色方向、装备前沿创新方向,形成科研创新团队,深化联合攻关和科教融合。

五  结束语

多学科交叉背景下的科教融合式人才培养是舰面航空保障技术专业建设中一项全面性、系统性、开创性的核心工作,涉及学科广,影响因素多,工作难度较大。既要打破传统学科分类和专业培养的界限,以科教融合的方式营造多学科交叉的氛围,还要深入研究不同学科之间的关联性,以多学科交叉的契合点构筑科教融合的基础,更要面对未来发展需要的不确定性和动态变化,以多学科交叉的放大效应推动科教融合的跨越式发展。这种专业建设和人才培养思路对于高等教育领域,尤其是对军队院校新生工科专业建设具有重要的参考作用,所培养的舰面航空保障人才符合新时代军事教育方针,能够适应军队职能任务需求和国家政策制度创新。

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