《船體強度與結構設計》課程教學中的探索與創新

馮亮等

【摘要】《船體強度與結構設計》是船舶與海洋工程專業眾多專業課程中一門十分關鍵的課程，其主要包括船體強度與結構設計兩個模塊，內容涉及面廣且知識繁多。如何在有限的教學課時之內科學的系統的將本課程的主干內容和其精髓教授給學生是本課程教學的關鍵之所在。因此，著重基礎理論，理論聯系實際，重視計算案例，提高創新性是本課程教學的幾點關鍵，也是老師需要思考的重要問題。

【關鍵詞】船舶 基礎理論 案例式教學 創新

【基金項目】船舶與海洋工程應用型創新人才培養模式探索與實踐；船體強度與結構設計課程教學改革探索與實踐（2014ZD03），

本文獲得山東省研究生教育創新計劃項目SYDD12151支持。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）07-0245-02

船體強度與結構設計是我校船舶與海洋工程專業的一門十分重要的專業課程，課程內容繁多且較難，里面涉及大量的船體結構等專業概念，初步接觸有一定的難度去學習理解。課程包含的內容主要以楊代盛教授編著的《船體強度與結構設計》一書為基準，主要有船舶靜置在波浪上的外力計算，總縱強度計算，扭轉強度計算，船體結構設計，船體局部強度設計，等內容。該課程的計算內容多，計算量大，且與材料力學，船舶結構力學緊密相關，傳統式教學過程中學生只是機械式接受二維的文字及圖片，導致學生學習這門課程難度十分大。所以，使用創新性的教學方法和手段是老師在教學過程中必須要探討的問題。

一、教學現狀

（一）教學手段

現在工科教學過程中特別是船體強度結構設計課程中，由于存在大量的計算，因此進行傳統式的板書是必不可少的教學手段。傳統式板書教學只能進行大量的枯燥的計算原理、公式，計算過程的推導運算，無法全面呈現比較生動形象的跟課程相關的圖片甚至視頻等其他創新性的內容。

（二）課堂氛圍

由于傳統式的板書教學使得課堂氣氛不是很活躍，該課程教學過程中，學生也只是枯燥的聽課和進行紙質筆記，學習效率十分低，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是一門專業型比較強的專業，其專業課程設置也涉及到船舶的各個方面，因此進行教學需要比較資深的船舶人才進行編著教材才能比較科學全面的介紹船舶。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，導致教材更新比較慢。目前我校該專業的學生學習這門課程使用的是楊代盛教授編著的《船體強度與結構設計》一書，該書包括船舶靜置在波浪上的外力計算，總縱強度計算，扭轉強度計算，船體結構設計，船體局部強度分析，上層建筑強度及設計，應力集中七章內容。該書出版年代久遠，書本清晰度較差，很多文字圖片無法識別或識別困難。

二、存在的問題

（一）教學內容多而雜

現在的船體強度與結構設計要教授的內容十分繁雜，要教授的七章內容分別為船舶靜置在波浪上的外力計算，總縱強度計算，扭轉強度計算，船體結構設計，船體局部強度分析，上層建筑強度及設計，應力集中。而且這些內容都存在比較大的難度，不是十分簡單的計算內容分就可以掌握的，因此要想在32個學時內教授七章內容而且讓學生能夠有比較好的掌握這是比較困難的。

（二）教學手段落后且單一

由于船體強度與結構設計存在大量的比較繁雜的計算以及計算原理與公式的推導，所以仍舊以傳統式的板書為主，多媒體為輔的教學方式進行教學，但是板書大多數為公式的推導，多媒體也只是簡單的進行概念的陳列，所以教學效果不甚理想。而且教學除了板書和多媒體在沒有其他的輔助教學手段，例如實驗，和實際模型制作。單一的教學手段也導致了教學效果不甚理想。

（三）課堂氣氛不活躍

船體強度與結構設計課程本身存在比較大的學習難度，加上教學的單一性和學生本身的學習態度問題，導致在平時課堂上的學習氛圍不是很活躍，課堂氣氛比較沉悶和單調，學生學習的積極性也不是很強。

三、新的教學措施

鑒于該課程教學存在比較多的問題，因此，進行一定的教學改革，尋求新的教學方法是十分有必要的。可以從以下幾個方面進行著手。

（一）開展船舶講座，提高學習興趣

我們知道，學生學習興趣是進行研討的最主要動力，所以只要學生有了一定的興趣，開展課堂教學就有了一個新的開始和發展。在課程最初步的幾個課時時間里面，可以開展世界新型船舶前沿講座，進行船舶科普知識的普及，開展講座的同時可以進行船舶新形式新結構大討論，進行微型船舶基礎科普知識競賽。 與此同時，可以針對軍用船舶艦艇進行一定的探討，還可以聯系國際形勢，充分調動學生對于船舶學習的積極性，培養學生學習船舶的興趣。開展船舶事故學習，提高船體強度和結構設計的重要性。

（二）重視船舶結構認識，注重船體基礎知識

雖然，在學習船體強度和結構設計這門課程之前學生已經學習了不少關于船舶結構的知識，但是其學習不是很全面和扎實，學生實際掌握的船體結構的知識太少，因此也造成了學習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個課時的時間里進行船體結構的基礎認識，例如船底板結構，船舷側結構，甲板結構，艙壁結構甲板室結構等等，了解船體結構計算簡化模型，例如，船舶板結構，船舶梁單元，船體中的骨架以及船底結構等結構的計算模型簡化。只有充分了解了這些基本的船體結構知識，才能進一步進行船體強度的相關理論的學習。

（三）計算機輔助，案例式教學

由于學生對于傳統的老師講授學生聽取這種模式已經產生了一定的免疫，所以其教學效果不是很理想。所以開展一種新型的教學手段十分必要。經過幾個學期的教學實驗，開發了一種案例式工科教學模式，通過計算機軟件的輔助，進行大型計算案例的計算，將學生充分調動起來，參與其中，一起學習探討。老師進行指導，成立學習小團隊，采用合作模式，一起完成教學小課題。與此同時，進行計算機Excel軟件編制結構計算模型，有效提高了計算能力，節省板書書寫時間。

案例式教學模式能充分調動學生的學習積極性，提高學生的團隊合作意識，自我解決和合作解決問題的能力。有效的提高了課堂教學的效率，也使沉悶的課堂變得十分活躍，學習氛圍也比較濃厚。而且，在這種模式的學習下，能充分的將船體基礎理論知識融入到其學習過程中，避免了多媒體單調式的概念陳列。教學模式新穎。

計算機軟件的輔助教學，從另一個方面增強了學生自我學習和動手計算的興趣。課堂本身的枯燥有了計算機的融入，使得教學氛圍變得比較活躍。而且進行新型計算模型的編制可以激起學生學習興趣，也有利于學習研究的開發。

（四）板書多媒體交互式利用

雖然傳統式板書比較的死板，也不具有重復性，但是合理板書，條理規劃板書結構，有效利用板書，可以有效地引導學生學習，循循善誘，領著學生，跟上老師的思路。同時進行多媒體播放教學PPT，教學視頻或者動畫，使得學生有比較形象生動的理解課本知識，且可以活躍課堂上的氣氛。

（五）船體結構強度與有限元分析結合教學

傳統的教學課程內容大多是結合材料力學、結構力學等知識，將整個船體看作一個力學模型，采用力學中常用的計算方法來對整個船體進行計算。由于將整個船體模型化，導致了計算結果的大致性，大多數細節問題采用比較笨拙的積分計算，這樣從計算結果上來說并不準確，而且在今后學生們的工作中也無法將課堂上學習到的方法直接運用到實際的工程項目中。因此，在現階段的船體強度與結構設計課程的教學過程中，應該更多地與今后工作的具體項目相結合。所以開展有限元分析，將現有的有限元分析軟件例如ANSYS、abaqus等軟件運用到課堂教學過程中，同時將力學的計算方法用語原理講解。讓學生們既懂得軟件運用，在以后的實際工作中能直接用以實踐，又能讓學生們更加直觀的了解課程中的一些計算過程以及重要原理，實現課堂教學效率最大化。

四、結語

船體強度與結構設計是我校船舶與海洋工程專業的一門十分重要的專業課程。該課程的計算內容多，計算量大，且與材料力學，船舶結構力學緊密相關。所以，如何提高這門課教學效果，同時結合科技最新成果進行教學改革， 在教材和教學模式上開拓創新，以滿足新世紀培養新式復合型人才的要求，是我們當前教學研究的重點。與此同時，課程內容的更新更新換代要緊跟時代的步伐，對教學內容進行合理選取也要跟其它課程緊密相連，環環相扣。總之，只要針對船舶強度與結構設計該課程具體情況，不斷改善和完善教學手段，才能使得枯燥沉悶的學習變為有趣的科學探索，從而使學生的知識水平和綜合能力得到十足的提高。

參考文獻：

[1]李昌良.《船舶強度與結構設計》教學中的幾點思考[J]，科技創新導報2010（4）.

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