《船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的探索與創(chuàng)新

馮亮等

【摘要】《船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是船舶與海洋工程專業(yè)眾多專業(yè)課程中一門十分關(guān)鍵的課程，其主要包括船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)模塊，內(nèi)容涉及面廣且知識(shí)繁多。如何在有限的教學(xué)課時(shí)之內(nèi)科學(xué)的系統(tǒng)的將本課程的主干內(nèi)容和其精髓教授給學(xué)生是本課程教學(xué)的關(guān)鍵之所在。因此，著重基礎(chǔ)理論，理論聯(lián)系實(shí)際，重視計(jì)算案例，提高創(chuàng)新性是本課程教學(xué)的幾點(diǎn)關(guān)鍵，也是老師需要思考的重要問題。

【關(guān)鍵詞】船舶 基礎(chǔ)理論 案例式教學(xué) 創(chuàng)新

【基金項(xiàng)目】船舶與海洋工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐；船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐（2014ZD03），

本文獲得山東省研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目SYDD12151支持。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）07-0245-02

船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我校船舶與海洋工程專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)課程，課程內(nèi)容繁多且較難，里面涉及大量的船體結(jié)構(gòu)等專業(yè)概念，初步接觸有一定的難度去學(xué)習(xí)理解。課程包含的內(nèi)容主要以楊代盛教授編著的《船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》一書為基準(zhǔn)，主要有船舶靜置在波浪上的外力計(jì)算，總縱強(qiáng)度計(jì)算，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，船體局部強(qiáng)度設(shè)計(jì)，等內(nèi)容。該課程的計(jì)算內(nèi)容多，計(jì)算量大，且與材料力學(xué)，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)緊密相關(guān)，傳統(tǒng)式教學(xué)過程中學(xué)生只是機(jī)械式接受二維的文字及圖片，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程難度十分大。所以，使用創(chuàng)新性的教學(xué)方法和手段是老師在教學(xué)過程中必須要探討的問題。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)手段

現(xiàn)在工科教學(xué)過程中特別是船體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中，由于存在大量的計(jì)算，因此進(jìn)行傳統(tǒng)式的板書是必不可少的教學(xué)手段。傳統(tǒng)式板書教學(xué)只能進(jìn)行大量的枯燥的計(jì)算原理、公式，計(jì)算過程的推導(dǎo)運(yùn)算，無(wú)法全面呈現(xiàn)比較生動(dòng)形象的跟課程相關(guān)的圖片甚至視頻等其他創(chuàng)新性的內(nèi)容。

（二）課堂氛圍

由于傳統(tǒng)式的板書教學(xué)使得課堂氣氛不是很活躍，該課程教學(xué)過程中，學(xué)生也只是枯燥的聽課和進(jìn)行紙質(zhì)筆記，學(xué)習(xí)效率十分低，加之本課程本身就是一門比較難的課程，大量的計(jì)算使得課堂氣氛十分沉悶。

（三）課程教材

由于船舶與海洋工程專業(yè)是一門專業(yè)型比較強(qiáng)的專業(yè)，其專業(yè)課程設(shè)置也涉及到船舶的各個(gè)方面，因此進(jìn)行教學(xué)需要比較資深的船舶人才進(jìn)行編著教材才能比較科學(xué)全面的介紹船舶。所以目前比較難的課程都是使用比較老的老教授編著的比較老的教材，導(dǎo)致教材更新比較慢。目前我校該專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程使用的是楊代盛教授編著的《船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》一書，該書包括船舶靜置在波浪上的外力計(jì)算，總縱強(qiáng)度計(jì)算，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，船體局部強(qiáng)度分析，上層建筑強(qiáng)度及設(shè)計(jì)，應(yīng)力集中七章內(nèi)容。該書出版年代久遠(yuǎn)，書本清晰度較差，很多文字圖片無(wú)法識(shí)別或識(shí)別困難。

二、存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容多而雜

現(xiàn)在的船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要教授的內(nèi)容十分繁雜，要教授的七章內(nèi)容分別為船舶靜置在波浪上的外力計(jì)算，總縱強(qiáng)度計(jì)算，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，船體局部強(qiáng)度分析，上層建筑強(qiáng)度及設(shè)計(jì)，應(yīng)力集中。而且這些內(nèi)容都存在比較大的難度，不是十分簡(jiǎn)單的計(jì)算內(nèi)容分就可以掌握的，因此要想在32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)教授七章內(nèi)容而且讓學(xué)生能夠有比較好的掌握這是比較困難的。

（二）教學(xué)手段落后且單一

由于船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在大量的比較繁雜的計(jì)算以及計(jì)算原理與公式的推導(dǎo)，所以仍舊以傳統(tǒng)式的板書為主，多媒體為輔的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，但是板書大多數(shù)為公式的推導(dǎo)，多媒體也只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行概念的陳列，所以教學(xué)效果不甚理想。而且教學(xué)除了板書和多媒體在沒有其他的輔助教學(xué)手段，例如實(shí)驗(yàn)，和實(shí)際模型制作。單一的教學(xué)手段也導(dǎo)致了教學(xué)效果不甚理想。

（三）課堂氣氛不活躍

船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程本身存在比較大的學(xué)習(xí)難度，加上教學(xué)的單一性和學(xué)生本身的學(xué)習(xí)態(tài)度問題，導(dǎo)致在平時(shí)課堂上的學(xué)習(xí)氛圍不是很活躍，課堂氣氛比較沉悶和單調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也不是很強(qiáng)。

三、新的教學(xué)措施

鑒于該課程教學(xué)存在比較多的問題，因此，進(jìn)行一定的教學(xué)改革，尋求新的教學(xué)方法是十分有必要的?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行著手。

（一）開展船舶講座，提高學(xué)習(xí)興趣

我們知道，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是進(jìn)行研討的最主要?jiǎng)恿?，所以只要學(xué)生有了一定的興趣，開展課堂教學(xué)就有了一個(gè)新的開始和發(fā)展。在課程最初步的幾個(gè)課時(shí)時(shí)間里面，可以開展世界新型船舶前沿講座，進(jìn)行船舶科普知識(shí)的普及，開展講座的同時(shí)可以進(jìn)行船舶新形式新結(jié)構(gòu)大討論，進(jìn)行微型船舶基礎(chǔ)科普知識(shí)競(jìng)賽。 與此同時(shí)，可以針對(duì)軍用船舶艦艇進(jìn)行一定的探討，還可以聯(lián)系國(guó)際形勢(shì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于船舶學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)船舶的興趣。開展船舶事故學(xué)習(xí)，提高船體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性。

（二）重視船舶結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)，注重船體基礎(chǔ)知識(shí)

雖然，在學(xué)習(xí)船體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門課程之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了不少關(guān)于船舶結(jié)構(gòu)的知識(shí)，但是其學(xué)習(xí)不是很全面和扎實(shí)，學(xué)生實(shí)際掌握的船體結(jié)構(gòu)的知識(shí)太少，因此也造成了學(xué)習(xí)本課程的有比較大的難度。因此，在開展講座之后可以在2-3個(gè)課時(shí)的時(shí)間里進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，例如船底板結(jié)構(gòu)，船舷側(cè)結(jié)構(gòu)，甲板結(jié)構(gòu)，艙壁結(jié)構(gòu)甲板室結(jié)構(gòu)等等，了解船體結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)化模型，例如，船舶板結(jié)構(gòu)，船舶梁?jiǎn)卧?，船體中的骨架以及船底結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型簡(jiǎn)化。只有充分了解了這些基本的船體結(jié)構(gòu)知識(shí)，才能進(jìn)一步進(jìn)行船體強(qiáng)度的相關(guān)理論的學(xué)習(xí)。

（三）計(jì)算機(jī)輔助，案例式教學(xué)

由于學(xué)生對(duì)于傳統(tǒng)的老師講授學(xué)生聽取這種模式已經(jīng)產(chǎn)生了一定的免疫，所以其教學(xué)效果不是很理想。所以開展一種新型的教學(xué)手段十分必要。經(jīng)過幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了一種案例式工科教學(xué)模式，通過計(jì)算機(jī)軟件的輔助，進(jìn)行大型計(jì)算案例的計(jì)算，將學(xué)生充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，參與其中，一起學(xué)習(xí)探討。老師進(jìn)行指導(dǎo)，成立學(xué)習(xí)小團(tuán)隊(duì)，采用合作模式，一起完成教學(xué)小課題。與此同時(shí)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)Excel軟件編制結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，有效提高了計(jì)算能力，節(jié)省板書書寫時(shí)間。

案例式教學(xué)模式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，自我解決和合作解決問題的能力。有效的提高了課堂教學(xué)的效率，也使沉悶的課堂變得十分活躍，學(xué)習(xí)氛圍也比較濃厚。而且，在這種模式的學(xué)習(xí)下，能充分的將船體基礎(chǔ)理論知識(shí)融入到其學(xué)習(xí)過程中，避免了多媒體單調(diào)式的概念陳列。教學(xué)模式新穎。

計(jì)算機(jī)軟件的輔助教學(xué)，從另一個(gè)方面增強(qiáng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)和動(dòng)手計(jì)算的興趣。課堂本身的枯燥有了計(jì)算機(jī)的融入，使得教學(xué)氛圍變得比較活躍。而且進(jìn)行新型計(jì)算模型的編制可以激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也有利于學(xué)習(xí)研究的開發(fā)。

（四）板書多媒體交互式利用

雖然傳統(tǒng)式板書比較的死板，也不具有重復(fù)性，但是合理板書，條理規(guī)劃板書結(jié)構(gòu)，有效利用板書，可以有效地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，循循善誘，領(lǐng)著學(xué)生，跟上老師的思路。同時(shí)進(jìn)行多媒體播放教學(xué)PPT，教學(xué)視頻或者動(dòng)畫，使得學(xué)生有比較形象生動(dòng)的理解課本知識(shí)，且可以活躍課堂上的氣氛。

（五）船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與有限元分析結(jié)合教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)課程內(nèi)容大多是結(jié)合材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等知識(shí)，將整個(gè)船體看作一個(gè)力學(xué)模型，采用力學(xué)中常用的計(jì)算方法來(lái)對(duì)整個(gè)船體進(jìn)行計(jì)算。由于將整個(gè)船體模型化，導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果的大致性，大多數(shù)細(xì)節(jié)問題采用比較笨拙的積分計(jì)算，這樣從計(jì)算結(jié)果上來(lái)說并不準(zhǔn)確，而且在今后學(xué)生們的工作中也無(wú)法將課堂上學(xué)習(xí)到的方法直接運(yùn)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中。因此，在現(xiàn)階段的船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程中，應(yīng)該更多地與今后工作的具體項(xiàng)目相結(jié)合。所以開展有限元分析，將現(xiàn)有的有限元分析軟件例如ANSYS、abaqus等軟件運(yùn)用到課堂教學(xué)過程中，同時(shí)將力學(xué)的計(jì)算方法用語(yǔ)原理講解。讓學(xué)生們既懂得軟件運(yùn)用，在以后的實(shí)際工作中能直接用以實(shí)踐，又能讓學(xué)生們更加直觀的了解課程中的一些計(jì)算過程以及重要原理，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效率最大化。

四、結(jié)語(yǔ)

船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我校船舶與海洋工程專業(yè)的一門十分重要的專業(yè)課程。該課程的計(jì)算內(nèi)容多，計(jì)算量大，且與材料力學(xué)，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)緊密相關(guān)。所以，如何提高這門課教學(xué)效果，同時(shí)結(jié)合科技最新成果進(jìn)行教學(xué)改革， 在教材和教學(xué)模式上開拓創(chuàng)新，以滿足新世紀(jì)培養(yǎng)新式復(fù)合型人才的要求，是我們當(dāng)前教學(xué)研究的重點(diǎn)。與此同時(shí)，課程內(nèi)容的更新更新?lián)Q代要緊跟時(shí)代的步伐，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理選取也要跟其它課程緊密相連，環(huán)環(huán)相扣?？傊灰槍?duì)船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該課程具體情況，不斷改善和完善教學(xué)手段，才能使得枯燥沉悶的學(xué)習(xí)變?yōu)橛腥さ目茖W(xué)探索，從而使學(xué)生的知識(shí)水平和綜合能力得到十足的提高。

參考文獻(xiàn)：

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