杜兆陽，曹玉娟，石 曉

（青島黃海學(xué)院，山東 青島 266000）

0 引言

船體結(jié)構(gòu)與制圖是船舶工程技術(shù)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課之一，學(xué)生通過學(xué)習(xí)，建立起較系統(tǒng)的工程思想，掌握船體結(jié)構(gòu)的認(rèn)知、圖樣的識讀、繪制等知識。其教學(xué)可分為船體結(jié)構(gòu)與船體制圖。隨著CAD 系統(tǒng)的發(fā)展，為了滿足當(dāng)今時代對人才和基礎(chǔ)教學(xué)的要求，是否將三維幾何建模等仿真系統(tǒng)引入制圖相關(guān)課程一直是討論的熱點，在教學(xué)過程中引入船舶建造仿真系統(tǒng)，通過系統(tǒng)內(nèi)不同的結(jié)構(gòu)模型，能讓學(xué)生更直觀地認(rèn)識不同船體結(jié)構(gòu)[1]。

1 船體結(jié)構(gòu)與制圖課程教學(xué)現(xiàn)狀

在船體結(jié)構(gòu)部分的教學(xué)中，學(xué)生對這部分知識的學(xué)習(xí)情況、掌握情況，將直接影響到后續(xù)其他專業(yè)課程是否能夠順利地學(xué)習(xí)、接受。但是在教學(xué)過程中，從學(xué)生的學(xué)習(xí)情況反饋來看，即使在船體結(jié)構(gòu)相應(yīng)課程學(xué)習(xí)結(jié)束，仍有較多學(xué)生對諸多船體構(gòu)建理解不清晰，對部分復(fù)雜知識的理解不到位，在去船舶企業(yè)等實踐基地的實踐過程中，無法認(rèn)出船體構(gòu)件的名稱。這不得不引起我們對該門課程現(xiàn)有教學(xué)方式的思考。綜合考慮，主要有以下問題[2]。

1）船體是一個復(fù)雜而龐大的結(jié)構(gòu)體。在整個船體結(jié)構(gòu)中，各種構(gòu)件的布置錯綜復(fù)雜，不同類型的構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接更是多種多樣。傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以在課堂上將各種構(gòu)件表達清楚，不僅難以讓學(xué)生清晰地理解整船空間形象、模型概念，而且會使學(xué)生對所學(xué)知識產(chǎn)生混淆，挫傷學(xué)習(xí)興趣。

2）船體結(jié)構(gòu)中存在大量曲面結(jié)構(gòu)。部分曲面結(jié)構(gòu)較獨特，與常見構(gòu)件不同，無法用類比的方法進行類比推理。

3）教學(xué)過程中，多注重理論。教學(xué)過程中多采用課堂講授的方法，學(xué)生難以使理論聯(lián)系實踐，不能獲得對船體結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)知。由于多種原因，難以獲得較多機會去船企參觀學(xué)習(xí)，難以從視覺等感官層面，準(zhǔn)確認(rèn)知具體的船體結(jié)構(gòu)。即使有相關(guān)的見習(xí)機會，學(xué)生在參觀過程中也無法面面俱到，這直接影響了這門課的教學(xué)質(zhì)量。

在上述情況下，亟需探索一種新的教學(xué)模式和方法，力爭解決已發(fā)現(xiàn)的問題，達到相對滿意的教學(xué)效果。隨著CAD軟件的發(fā)展，三維設(shè)計軟件逐漸應(yīng)用到教學(xué)過程中，這有力地促進了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革，為解決船體結(jié)構(gòu)與制圖這門課所發(fā)現(xiàn)的問題提供了新思路。我院建設(shè)有船舶制造仿真實驗室，是船舶與海洋工程專業(yè)的專業(yè)實驗室，配置專業(yè)船舶虛擬仿真平臺，具有逼真的三維顯示功能[3]。

2 船舶制造仿真實驗室簡介及優(yōu)點

我院船舶制造仿真實驗室是船舶與海洋工程專業(yè)的專業(yè)實驗室。該實驗室配有61 臺電腦，并且每臺電腦都裝有專業(yè)船舶虛擬仿真平臺。該平臺從功能上分為兩部分：

1）船舶結(jié)構(gòu)與建造工藝部分。以典型船舶建造主流程為核心，可視化展示材料預(yù)處理、零部件加工、分段建造、分段總組、搭載、下水、試航等建造工藝過程，形成仿真視頻；同時提供主流三大船型（散貨船、集裝箱船、油船）、高技術(shù)船舶及海工平臺整體模型，使學(xué)生通過交互瀏覽，學(xué)習(xí)船舶結(jié)構(gòu)特征、組成，對船型結(jié)構(gòu)有清晰的了解。

2）船舶建造交互實訓(xùn)部分。可以完成船型結(jié)構(gòu)展示、小組立結(jié)構(gòu)建造工藝實訓(xùn)、中組立結(jié)構(gòu)建造工藝實訓(xùn)、分段建造交互式實訓(xùn)、總段裝配交互式實訓(xùn)。通過交互的形式加深學(xué)生對船舶建造工藝過程的認(rèn)識。

仿真平臺突出建造過程、工藝路線，培養(yǎng)學(xué)生綜合技能的提高。堅持整體性、系統(tǒng)性、開放性、交互性原則，實現(xiàn)項目式教學(xué)，切實提高學(xué)生的動手操作能力和綜合素養(yǎng)。

3 課程教學(xué)過程改革創(chuàng)新應(yīng)用實例

3.1 教學(xué)模式多樣

在教學(xué)過程的不斷摸索中，現(xiàn)階段各大高校都在對傳統(tǒng)教學(xué)模式進行補充，或去船廠進行參觀學(xué)習(xí)，或請企業(yè)高工入校講座等，但由于現(xiàn)實情況，這類機會一般都較少。企業(yè)出于對學(xué)生安全的考慮，往往諸多車間、場所都禁止學(xué)生參觀，并且參觀過程，往往只是走馬觀花，學(xué)生對于新鮮事物都很好奇，在參觀過程難以管理，難以與教學(xué)進度相一致，無法達到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)；請企業(yè)高工入校講座更是機會難得，企業(yè)工作人員一般都較忙，并且講授內(nèi)容多與培養(yǎng)目標(biāo)相異[4]。

再者即是培訓(xùn)基地的建設(shè)，但由于基地建設(shè)并不是每個高校都允許的條件，故此探索軟件在教學(xué)過程的應(yīng)用。

3.2 VR 平臺在仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

在船體結(jié)構(gòu)與制圖課程的教學(xué)過程中，結(jié)構(gòu)部分很抽象，在普通的填鴨式教學(xué)模式中，學(xué)生難以全面了解不同結(jié)構(gòu)的特點，教學(xué)效果難以真正體現(xiàn)出優(yōu)勢。船體結(jié)構(gòu)與制圖結(jié)構(gòu)部分主要分為船舶類型和船體結(jié)構(gòu)的形式、外板和甲板板、船底結(jié)構(gòu)、舷側(cè)結(jié)構(gòu)等，圖片等二維形式的展示難以在直觀給人留下深刻印象。在此以第四章舷側(cè)結(jié)構(gòu)部分章節(jié)知識為例，介紹此平臺在教學(xué)過程的應(yīng)用。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，對于主肋骨鏈接形式的講解知識講授+識圖，而在新的教學(xué)過程中，引入仿真系統(tǒng)，學(xué)生利用軟件的操作過程中，可以形象地認(rèn)識到主肋骨的不同連接方式。如圖1 為課本中主肋骨3 種連接方式的截圖，但是若僅以二維圖片形式展示該結(jié)構(gòu)組成，不能很好地從圖中觀察出各結(jié)構(gòu)連接方式，雖然在講授過程中，給學(xué)生灌輸圖1(a)為肋骨端部削斜，與舭肘板搭接；1(b)中的連接方式為舭肘板開切口，肋骨不削斜；1(c)中表示的是，當(dāng)肋骨腹板高度大于200 mm 時，采用對接方式。強行灌輸知識，部分三維想象能力好的學(xué)生能很快理解，但對于三維想象能力差的學(xué)生，就難以跟上進度，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果大打折扣。特別對于?？茖W(xué)生，他們的基礎(chǔ)差，三維感官能力有所不足。圖2 為軟件系統(tǒng)中同一結(jié)構(gòu)不同方向的三維視圖展示。其展示的是主肋骨削斜，與舭肘板搭接，很好地解釋了圖1(a)的主肋骨與舭肘板的連接方式，感官效果優(yōu)劣一眼即可看出。

圖1 船體結(jié)構(gòu)制圖過程

圖2 船體細(xì)化結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

《船體結(jié)構(gòu)與制圖》是船舶工程技術(shù)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課，是造船人必須掌握的一門基礎(chǔ)課程，只有學(xué)好這門課，才能更好地去學(xué)習(xí)其他的船舶類課程。該門課的教學(xué)只有更形象，學(xué)生才能更好地接受，同時更好地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。