宋 博

(廣州航海學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，廣東廣州 510725)

1 教學(xué)現(xiàn)狀

本人自2012年開始承擔(dān)“船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)《船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程不同于船舶類其他專業(yè)課:1)難。它是船舶類課程的核心課程，是《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》《船舶原理》課程的終結(jié)和應(yīng)用，對力學(xué)基礎(chǔ)要求較高。2)重點(diǎn)在于實(shí)用。課程設(shè)置在大三，課程圍繞使學(xué)生掌握按照規(guī)范進(jìn)行民用船舶和軍用船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法的教學(xué)目標(biāo)展開。本課程屬于設(shè)計(jì)類課程，要求實(shí)踐部分的比例較高。所以以課本為中心的教科書式的教學(xué)方式不適合本課程，會導(dǎo)致學(xué)生脫離工程實(shí)際，解決實(shí)際計(jì)算與分析的能力不足。

2 將PBL教學(xué)法應(yīng)用于“船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程的必要性

PBL教學(xué)法于1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，使學(xué)習(xí)者投入真實(shí)任務(wù)中，學(xué)習(xí)者需要主動(dòng)研究來解決問題，理解隱藏在問題之中的專業(yè)知識，學(xué)生解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力也隨之大大提高［1］。目前這種教學(xué)法廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)專業(yè)，但應(yīng)用于船舶與海洋工程專業(yè)還比較罕見，這是本項(xiàng)目最大的特色和創(chuàng)新之處。

《船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程符合PBL教學(xué)法的特點(diǎn)?！洞皬?qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》主要側(cè)重于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)用性較強(qiáng)，與工程實(shí)際聯(lián)系緊密。本課程設(shè)置在大三下半學(xué)年，是對以往學(xué)過的所有力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，以工程案例為基礎(chǔ)的船舶強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，符合PBL教學(xué)法的特點(diǎn)，將PBL教學(xué)法應(yīng)用于本課程，這種教學(xué)模式的研究對培養(yǎng)創(chuàng)新人才是具有實(shí)際意義的。利用PBL教學(xué)法在“船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”形成一個(gè)“提出問題”(教師)—“假設(shè)結(jié)果”(學(xué)生)—“分組查閱資料進(jìn)行討論”(學(xué)生)—“歸納總結(jié)”(教師)的全新的教學(xué)模式。

3 PBL教學(xué)法應(yīng)用于“船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程的具體實(shí)施過程

表1是船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)一覽表，能夠提高學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力進(jìn)行搭配分組，一般8人～10人為一組，指定一名組長，進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和計(jì)算，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書完成任務(wù)。本文以項(xiàng)目二為例，介紹教學(xué)實(shí)施過程，見表1。

1)項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容包括:船體剖面要素，總縱彎曲應(yīng)力，板和縱骨的歐拉應(yīng)力，臨界應(yīng)力，屈曲強(qiáng)度校核，船體極限彎矩［2］。

2)項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)是:在已計(jì)算出總縱彎矩和剪力的基礎(chǔ)上，依據(jù)所選定的船體結(jié)構(gòu)橫剖面，計(jì)算出船體總縱彎曲應(yīng)力。通過對項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握總縱彎曲應(yīng)力的計(jì)算方法。掌握船體梁空心薄壁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

3)項(xiàng)目實(shí)施的場地與設(shè)施。本項(xiàng)目的實(shí)施主要借助校內(nèi)實(shí)訓(xùn)畫圖室，即實(shí)訓(xùn)室。所用到的船體結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容，特別抽象、復(fù)雜，所以借助視頻和多媒體使學(xué)生有更直觀生動(dòng)的感受。

表1 船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)一覽表

4)項(xiàng)目實(shí)施過程。各小組接到項(xiàng)目任務(wù)后在組長的帶領(lǐng)下，借助圖書館，學(xué)校數(shù)字資源收集文獻(xiàn)、書籍、電子資料，并一同進(jìn)行文獻(xiàn)查閱。接著根據(jù)老師提出的問題，做出合理的結(jié)論猜想。具體:a.提出問題(老師)——簡單梁理論計(jì)算船體梁結(jié)構(gòu)中的總縱彎曲應(yīng)力是可行的，那么對于一條航行的鋼制海船是否僅憑簡單梁理論校核強(qiáng)度就可以呢。b.假設(shè)結(jié)論(學(xué)生)——不行。c.“分組查閱資料進(jìn)行討論”(學(xué)生)——查得資料:19世紀(jì)后葉，內(nèi)河船“瑪麗號”橫渡大西洋時(shí)折成兩段，折斷時(shí)遇到的波長與船長相等，波高約為1.5 m～1.8 m。在距船中之前7.3 m處向下折成兩段，并在折斷前甲板曾出現(xiàn)明顯的折皺。按照梁理論，相同高度的應(yīng)力相同，但實(shí)際上理論值是平均水平，實(shí)際值在理論值上下波動(dòng)，船底縱桁處應(yīng)力較大，遠(yuǎn)離縱桁處較小，不能簡單按照直線理論進(jìn)行計(jì)算。d.“歸納總結(jié)”(教師)——老師對項(xiàng)目小組得出的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，歸納理論知識點(diǎn)，引入臨界應(yīng)力的計(jì)算公式及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算的方法。

5)項(xiàng)目的評價(jià)和成績考核。項(xiàng)目任務(wù)完成后，老師根據(jù)項(xiàng)目小組內(nèi)學(xué)生自評、互評，以及項(xiàng)目完成的情況結(jié)合結(jié)論得出的合理性，由老師對項(xiàng)目小組成員打分給出成績。

4 PBL教學(xué)法教學(xué)改革的實(shí)踐效果

跟筆者往屆進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相比，應(yīng)用PBL教學(xué)法使得學(xué)生對本課程知識點(diǎn)在知識的應(yīng)用和理解上有了更加形象具體的認(rèn)識，在課堂教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性和團(tuán)隊(duì)合作性大大提高，激發(fā)了學(xué)生對船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的科研興趣，學(xué)生主動(dòng)要求進(jìn)入科研團(tuán)隊(duì)，進(jìn)入教師科研課題，深受學(xué)生的歡迎。

5 結(jié)語

對于“船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程，實(shí)施“PBL”教學(xué)法的教學(xué)改革實(shí)踐是可行的。但在今后的教學(xué)改革過程中，還需持續(xù)的豐富工程案例，教師及時(shí)的進(jìn)行正確的思路引導(dǎo)，PBL教學(xué)法與其他教學(xué)方法的相互配合。希望今后PBL教學(xué)法能在船舶與海洋工程其他專業(yè)課程逐步推廣和開展。