摘要：实验能力与测试技术的培养在理工科专业学生的教学中不可或缺，《船舶工程实验与测试技术》是船舶与海洋工程专业高年级本科生的专业必修课程。本文从课程内容及教学方法建设等方面展开探讨，旨在培养学生的实验及实践能力。
关键词：船舶工程；模型实验；测试技术；课程建设；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：
一、《船舶工程实验与测试技术》课程背景
强于世界者必胜于海洋，在当今世界多极化和经济全球化的格局下，建设海洋强国与发展海洋事业是我国走向世界强国的必由之路。船舶与海洋工程作为海洋工程与技术的一个热门专业，始终在为船舶工业、海军装备、水上交通运输、海洋资源开发和国防工程需求提供坚实的智力与技术支持。
迄今，我国已成为世界造船大国之一，船舶制造是发展我国国民经济的重要组成部分，海洋工程建设是我国海洋开发战略的基础之一。因此，船舶与海洋工程专业的优秀应用型人才，就业前景十分广阔，但目前此类人才相对紧缺。船舶与海洋工程专业课程中涉及了数学、物理、力学、船舶与海洋工程原理等基本理论和知识体系。这些内容的学习研究主要包括理论与实验两方面，其中实验能力及思维的培养与训练在本专业的学生教学与培养中不可或缺。
《船舶工程实验与测试技术》课程旨在让船舶与海洋工程专业大四年级的本科生深入理解所学的风浪流海洋环境、船舶阻力与推进、操纵性与耐波性、流体力学及结构力学等相关理论课程，并培养学生从实验的角度上解决相关课程中科学问题的能力，为学生今后的工程实践及科学研究奠定扎实基础。
二、课程内容体系与建设目标
《船舶工程实验与测试技术》的教学过程中，需要打破传统的工科教学模式中的重理论轻实践的观念。并能够让广大学生走入实验室并动手设计和开展操作实验，培养学生从实验角度学习和理解船舶与海洋工程专业知识的能力和思维意识的能力，最终为培养优秀的可满足现代化海洋强国建设及船舶与海洋工程专业发展需求的优秀学生提供保障。
本课题的主要建设与改革目标包括：1）建立完善的实验课程教学大纲与授课方案；2）营造更好的实验室条件与软硬件教学设备；3）将船模水池实验室对学生开放化运行与管理；4）激励起学生参与大学生科技创新竞赛的兴趣；5）培养广大学生从实验角度解决科学问题的能力。
本课程教学内容及结构体系模块主要包括：模型试验中的相似理论；海洋环境测量（风浪流）；船舶快速性实验（阻力与推进）；船舶运动性试验（操纵性与耐波性）；船舶结构载荷试验（波浪载荷与砰击载荷）；结构动力学试验（疲劳、屈服、屈曲、极限强度）。在教学内容上，本课程通过将船舶与海洋工程实验课程划分为流体力学类、结构力学类和流固耦合类等三大类实验，从而更有针对性地开展实验教学工作。在课程的初期首先介绍相似理论，这是所有物理仿真试验开展及的基本依据；然后介绍风浪流等海洋环境及其测量方法；进而介绍各类船舶性能实验。
船舶流体力学类实验主要包括船舶快速性（阻力与推进）、运动性（操纵性与耐波性）、波浪载荷和砰击载荷等实验。这些实验内容是船海专业学生专业课程的重要组成内容，通过集中开展实验课程，让每名学生都能亲身参与到实验设计、模型调试、试验实施、数据处理分析等过程，可以使得学生更好地理解船舶流体力学现象，培养学生对本专业的兴趣爱好，为今后的科研与工作实践奠定基础。
结构力学类实验的基本内容包括应力应变测试技术，通过指导学生学习电阻应变片的基本构造和工作原理、电阻应变片的各项工作特性、应变计的类型、应变片的选用和粘贴技术等实践内容，为学生解决结构力学中的实际问题提供基础。通过让每个学生自行动手粘贴应变片、载荷施加、数据采集、数据分析等全过程，增强学生对结构力学试验的认识与了解。
此外，水面舰船在服役期间可能会因为各种各样的意外事故和遭受武器攻击而使船体结构造成破损，船舶结构力学试验主要包括结构的疲劳、屈服、屈曲、极限强度等。在院系老师所承担的科研项目中涉及大量的船舶结构力学实验，通过科研项目为学生提供实验和实践平台，让部分学生参与到科研项目中，从而更好地实现人才培养与科研项目实施的双赢目标。
三、课程建设与教学方法探讨
（一）船舶与海洋工程实验课程的体系构建
在《船舶工程实验与测试技术》课程教学过程中，首先应该提高与加强教师自身的备课及教学水平。通过构建合理的课程体系，进一步完善授课课件PPT、教学大纲、实验大纲、练习题库，从而让学生更加充分地掌握：船舶与海洋工程试验的类型、各试验原理及目的意义、各实验设计原则及方法、各试验实施流程及数据处理方法等内容。
（二）升级改造仪器设备与实验室条件
鉴于现有的部分实验室仪器设备与授课条件较为陈旧落后、实验仪器设备利用率低、设备功能开发力度不够、资源未达到最大化共享等状况，拟针对课程所需试验设备进行升级与完善。基于我校现有的船模拖曳水池实验室，并对其进行升级与完善，购置相关的仪器设备与操作平台，为学生上课提供更好的资源与条件。实验中心大型科研仪器设备多，充分挖掘与开发大型仪器设备使用功能。
（三）激励广大学生走进实验室并亲身参与实验过程
通过利用学校大型船模拖曳水池实验室，为本专业大学生参与科技创新及科创竞赛搭建平台。以大学生科技创新活动中心为实践平台建立创新人才培养基地，同时利用实验室的各种仪器设备搭建平台，进行较高级别项目的研究，使大学生科技创新活动得到持续发展。结合院系所成立的“船舶与海洋工程大学生科技实践创新中心”，供船舶与海洋工程专业本科生在课余时间开展科研创新活动，并提供实验工具、设备和材料。同时可以鼓励学生开展科创活动，为学生参加国际国内的各种创新竞赛提供条件保障。
（四）培养学生利用数值水池等虚拟仿真实验系统
船舶与海洋工程专业的实验种类繁多，相应的设备要求也比较高，而且往往开展实验的运行成本很高。因此在具备了必须的实验条件后，应该特别注重开发虚拟实验系统，积极引进仿真计算软件，形成虚实结合的实验模式。为了增强学生实习实践经历，特别重视数字化造船技术和虚拟仿真实验能力。在课程教学大纲中明确规定每名学生至少掌握一种船舶设计软件，为学生综合素质的提高打下基础。例如计算流体力学CFD软件FLUENT和STAR-CCM+、结构有限元分析软件ANSYS和ABAQUS、船舶设计软件TRIBON等。
四、结语
党的十八大明确提出了建设海洋强国的战略目标，海洋战略已上升为国家战略的新高度。此外，“中国制造2025”、“一带一路”、“军民融合发展”、“南海战略”等国家新发展理念的实现也都需要我国船舶与海洋工程技术人才的支持与配合。实验课程与教学能力水平也是本科生教学的重要组成部分，在高校“双一流”建设、培养创新型技术人才中扮演着至关重要的角色。通过本文探讨的船舶工程实验课程教学方法，可为《船舶工程实验与测试技术》课程的理论与实验相结合的授课方法提供了一定参考依据。
参考文献
[1] 王芳，王瑞金，吕明，冯莉媚. 海洋强国战略背景下的大学生海洋教育[J]. 教育现代化，2016, 38: 146-147.
[2] 姜秀敏，刘光远. 海洋强国战略下高校大学生海洋意识教育体系的构建[J]. 航海教育研究，2013, 2: 99-100.
[3] 郭春雨，孙聪，赵大刚，王超. 船舶与海洋工程国家级实验教学中心改革建设探索[J]. 实验室研究与探索，2019, 38(7): 148-150.
[4] 郭春雨，冯峰，曲先强，陈月钢. 船舶与海洋工程国家级示范中心建设思考[J]，实验室研究与探索，2013, 32(9): 141-144.
[5] 王自力，姚震球，蒋志勇. 浅论船舶与海洋工程专业的实验教学体系改革[J]. 华东船舶工业学院学报（社会科学版），2001, 1(4): 78-80.
Exploration of content system and teaching method of the course “Experiment and measurement technique in ship engineering”
JIAO Jia-long
(School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510641, China)
Abstract: It is important to train the experimental ability and measurement technique in teaching students with major of science and engineering. The course of “Experiment and measurement technique in ship engineering” is a professional required course for senior undergraduate students with major naval architecture and ocean engineering. This paper discusses the course content and teaching method, which aims at training the experimental and practical ability of students.
Key words: ship engineering; model test; testing technique; course construction; teaching reformation
基金项目：2020年华南理工大学校级教研教改项目青年专项（编号：C9203052）