淺談CADDS5在船舶專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】在現(xiàn)代化造船技術(shù)的背景下，針對(duì)高職船舶專業(yè)教學(xué)中存在的問(wèn)題，引入CADDS5軟件輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，有助于學(xué)生職業(yè)崗位能力的形成，并指出今后教學(xué)努力方向。

【關(guān)鍵詞】CADDS5 船舶教學(xué) 應(yīng)用

引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)也在飛速發(fā)展，許多先進(jìn)制造技術(shù)在造船領(lǐng)域得到應(yīng)用，現(xiàn)代造船技術(shù)正朝著高度機(jī)械化、自動(dòng)化、集成化、模塊化、計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。隨著船舶行業(yè)的快速發(fā)展，造船技術(shù)的日益提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)、人才結(jié)構(gòu)的變化、職業(yè)崗位的變遷以及人們就業(yè)觀念的更新對(duì)高職船舶人才的培養(yǎng)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

1 高職船舶教學(xué)中存在的問(wèn)題

近幾年來(lái)，高職船舶教育在人才培養(yǎng)模式、專業(yè)課程設(shè)置、學(xué)生崗位能力培養(yǎng)以及實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)上做了很多的探索與實(shí)踐，取得了較大的成果。然而，在實(shí)際船舶專業(yè)教學(xué)中還是存在一些問(wèn)題。由于船舶是受到經(jīng)濟(jì)及地域限制的交通工具，遠(yuǎn)不如汽車(chē)普遍，因此很多高職學(xué)生對(duì)船舶的認(rèn)知是陌生的，在船舶專業(yè)入門(mén)上存在一定的困難。

船舶本身也是一個(gè)非常復(fù)雜的水上工程建筑物，首先，船體曲面是具有雙曲度的復(fù)雜的空間曲面，一般是通過(guò)三視圖來(lái)精確的表達(dá)其形狀，需要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，而這也正是難點(diǎn)所在；其次，船舶類(lèi)型較多，不同船型船體結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，各構(gòu)件包括板、型材、縱橫梁、腹板、肘板、端切、貫穿孔、補(bǔ)板、支柱等又以不同的方式連接，在老師的講解過(guò)程中，學(xué)生較難理解及掌握，沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣；再次，船體加工工藝過(guò)程也很復(fù)雜，從圖紙到成品需要多道工序，雖然已建立了國(guó)家實(shí)訓(xùn)基地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操技能，然而目前已有的實(shí)訓(xùn)課程較為傳統(tǒng)、落后，與現(xiàn)代造船企業(yè)存在有一定的差距。尤其是在數(shù)字化造船方面，學(xué)生對(duì)此沒(méi)有基本的認(rèn)識(shí)與了解。針對(duì)這些問(wèn)題，我們嘗試將三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件引入到我們的教學(xué)中，利用CADDS5軟件來(lái)輔助我們的船舶專業(yè)教學(xué)。

2 CADDS5軟件簡(jiǎn)介

CADDS5軟件是美國(guó)PTC（Parameter Technology Cooperation）公司的產(chǎn)品。它是一種通用的機(jī)械三維設(shè)計(jì)軟件。具有功能齊全、真三維造型、數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)放等一系列優(yōu)點(diǎn)。該軟件造型手段豐富，尤其是曲線、曲面功能齊全，能夠完成船體設(shè)計(jì)中的曲面制作、板縫布置、外板展開(kāi)及分段劃分等重要工作；另外，還有船體結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)包，能準(zhǔn)確、完整的建立全船分段結(jié)構(gòu)數(shù)字模型，并運(yùn)用CVHULL完成工作圖、后處理下料、胎架圖及加工數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化輸出工作。其廣泛應(yīng)用于船舶三維數(shù)字化原理、生產(chǎn)設(shè)計(jì)等，特別是在韓國(guó)和法國(guó)的一些造船企業(yè)，該軟件應(yīng)用較為普及。

另外，該軟件本身具有CVMAC開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其底層數(shù)據(jù)庫(kù)是基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，可以給用戶留有很大的開(kāi)發(fā)余地。從某些方面講，對(duì)其進(jìn)行必要的開(kāi)發(fā)，可以使該軟件更加符合我國(guó)造船企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)習(xí)慣和工藝標(biāo)準(zhǔn)，并很好的應(yīng)用到船舶教學(xué)中來(lái)。

3 CADDS5在船舶專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 代替實(shí)物模型輔助教學(xué)

船體實(shí)物模型在船舶認(rèn)知課程中可以起到較大的作用，通過(guò)實(shí)物模型，可以使學(xué)生對(duì)船舶有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，然而在進(jìn)入專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)時(shí)，實(shí)物模型就有它的局限性了，如：型線圖的識(shí)讀與繪制。型線圖是在三個(gè)相互垂直的投影面上，以船體型表面的截交線、投影線和外輪廓線表示船體外形的圖樣，表征的是船體空間三維曲面，需要用三組相互垂直的平面組合來(lái)剖切船體得到，對(duì)學(xué)生的空間想象能力有很高的要求。教師在講授時(shí)無(wú)法利用實(shí)物模型給學(xué)生演示船體剖切的具體位置及剖切以后得到的船體線型，造成教學(xué)中只可意會(huì)不可言傳的尷尬局面，而學(xué)生對(duì)型線圖的理解不到位，更不用說(shuō)動(dòng)手繪制，同時(shí)也影響了后續(xù)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。引入CADDS5軟件可以很好的解決這一問(wèn)題，以某一教學(xué)船的半寬水線圖繪制為例，首先建立全船曲面三維模型，再通過(guò)CADDS5剖切命令在曲面指定的位置進(jìn)行剖切，通過(guò)CADDS5中的TOP視圖就可以看到所得的半寬水線，直觀感強(qiáng)烈，空間感分明，學(xué)生也很容易理解及掌握，如圖1、圖2所示。

圖1 CADDS5中平面剖切曲面模型 圖2 平面剖切后得到的半寬水線

3.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

船體分段結(jié)構(gòu)圖是船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，它是船體構(gòu)件加工、裝配、焊接的施工依據(jù)，因此，此圖不僅表示了每個(gè)構(gòu)件的形狀、大小、相對(duì)位置、結(jié)構(gòu)形式以及與其他構(gòu)件連接的方式，而且還表示了結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的內(nèi)容，如裝配間隙，切角大小、流水孔和通氣孔的位置和大小、型材端削型式等。整個(gè)教學(xué)過(guò)程圍繞畫(huà)圖、讀圖展開(kāi)，是從平面到空間再?gòu)目臻g到平面的反復(fù)思維過(guò)程。

CADDS5軟件可以按照船體實(shí)際結(jié)構(gòu)形式建立船體三維結(jié)構(gòu)模型，并且根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式自動(dòng)生成二維平面視圖，這就建立了平面視圖與三維立體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提供了豐富的想象空間。學(xué)生可以通過(guò)已有的模型和平面視圖進(jìn)行二位到三維的反復(fù)轉(zhuǎn)化訓(xùn)練，并且與自己所繪圖形進(jìn)行對(duì)比，來(lái)檢驗(yàn)自己視圖能力和對(duì)構(gòu)件的表達(dá)能力。這種方式有助于引導(dǎo)學(xué)生的思維逐步深入，改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)模式，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。如圖3、4所示。

圖3 CADDS5三維結(jié)構(gòu)模型 圖4 二維平面結(jié)構(gòu)圖

3.3 提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能

實(shí)操技能是高職學(xué)生必備的能力，與崗位能力直接對(duì)應(yīng)，在教學(xué)過(guò)程中是通過(guò)實(shí)訓(xùn)課程來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)課程都較為傳統(tǒng)、簡(jiǎn)單、單一，與現(xiàn)代數(shù)字化造船有著較大的差距，如手工型線放樣、簡(jiǎn)單構(gòu)件裝配等。通過(guò)CADDS5軟件，學(xué)生可以直接從船體三位模型數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用零、部件進(jìn)行數(shù)學(xué)放樣，下料，再通過(guò)輸出的二位圖紙進(jìn)行船體構(gòu)件的裝配，整個(gè)過(guò)程模擬實(shí)際造船工藝流程，讓學(xué)生提前進(jìn)入未來(lái)崗位的模擬操作中，既提高了現(xiàn)有的教學(xué)水平，同時(shí)是學(xué)生更快、更輕松的掌握現(xiàn)代造船企業(yè)所需的崗位技能。

3.4 提高崗位適應(yīng)能力

CADDS5軟件目前已經(jīng)被國(guó)內(nèi)許多大型船廠引進(jìn)，并被不同程度的應(yīng)用。因此，在船舶專業(yè)教學(xué)中也可開(kāi)設(shè)CADDS5軟件使用課程，以實(shí)踐教學(xué)為主線，實(shí)施“教學(xué)做一體”的項(xiàng)目教學(xué)模式。課程通過(guò)基于船舶企業(yè)典型工作任務(wù)的船體三維建模教學(xué)過(guò)程，一方面使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)及工藝等知識(shí)的理解與掌握，另一方面還可以使學(xué)生熟練掌握三維建模技能，適應(yīng)數(shù)字化造船環(huán)境下對(duì)船舶專業(yè)高技能崗位的要求，最終形成相應(yīng)的職業(yè)能力。

4結(jié)語(yǔ)

CADDS5軟件的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了船舶教學(xué)中教師對(duì)船體曲面、零、部件的講解，有利于學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)，同時(shí)能加深學(xué)生對(duì)船體表達(dá)方式及構(gòu)件連接形式的理解與掌握，提高教學(xué)效果。在今后的教學(xué)過(guò)程中，將以建立的數(shù)字化三維模型結(jié)合相應(yīng)仿真軟件對(duì)船體專業(yè)教學(xué)進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，使專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)中開(kāi)展，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才提供可操作的擬真實(shí)平臺(tái)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]崔盟軍，宋英杰，李魏杭. 三維建模軟件在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010，12（1）.

[2]楊永祥，茆文玉，翁士剛. 船體制圖[M]. 哈爾濱工程大學(xué)出版社，1995，11（5）.

[3]馬振偉，蔡厚平，楊海燕，劉強(qiáng). 船體結(jié)構(gòu)與制圖實(shí)訓(xùn)課程的探討[].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7（1）.