“船舶結構與制圖”教學實訓系統用戶需求分析

李翼

摘 要：在“工學結合”教學模式改革背景下，結合多年“船舶結構與制圖”課程教學實訓經驗，以提升教學實訓質量、提高教學實訓效率為目的，對“船舶結構與制圖”教學實訓系統開發進行了用戶需求分析。通過分析研究，明確了系統開發指導思想、系統主要功能模塊與系統總體框架。

關鍵詞：船舶結構；船舶制圖；教學實訓系統；需求分析

中圖分類號：U662.2；G718.5 文獻標識碼：A

1.開發指導思想

“船舶結構與制圖”是一門實踐性很強的課程。在工學結合教學模式之下的教學實踐活動，重點是幫助學生“學得好，做得更好”。因此，本項目實訓軟件并非是一般的計算機操作軟件， 而是具有專業背景的技術技能應用型軟件[1]。教學實訓系統作為教學實訓輔助手段，雖然不能代替所有教學實踐活動，但具備了較強的實訓功能，讓學生在實訓中理解理論知識，獲取制圖技能，養成好的工作習慣。優秀的系統在內容編排上要既能體現課程知識體系的邏輯性與完整性，還要符合由淺入深，由簡至繁的學習規律。

2.教學存在的問題

（1）教具無法適應需求。船舶通常都是大型的水上鋼結構。不同類型的船舶在結構型式上大相徑庭，且組成復雜。初學者很難在短時間內掌握其規律。目前教學中經常使用軸測掛圖、結構模型等教具，幫助學生學習。軸測掛圖屬于傳統教具，存在無法隨意改變觀察角度，使用受到展示空間大小制約，對學生缺乏吸引力等缺點。結構模型按照大小分為兩種，一種是大比例或等比例模型，此類模型體積較大，一般為鋼質或木質，造價昂貴且占用空間大，常在專門陳列室存放。大結構模型雖然有利于觀察，但是與圖紙之間對應關系較難得到體現，拆裝也不方便。另一種是小比例模型，一般為塑料材質，使用方便，但易損壞。教學模型還有一種積木型，將結構構件做成積木，學生對照說明圖紙進行拼裝，在此過程中學習。此種模型在教學實訓中效果最好，但是積木模具制造成本較高，且十分容易丟失。

（2）船舶圖紙信息量大，表達抽象。船舶制圖環節需要學生在認知圖紙表達內容，理解投影原理，熟悉制圖標準的基礎之上，掌握繪圖方法與訓練繪圖技能。前者主要通過教師講解的途徑實現，后者通過制圖實訓課程達到。由于圖紙信息量大、表達抽象，對教師專業知識、教學經驗以及學生制圖基礎與理解能力均有較高要求。

（3）制圖實訓課程的過程不易控制。如今基本采用計算機CAD技術進行船舶圖紙繪制。CAD技術雖然能保證繪制出的圖紙，幅面規范、美觀，但是存在制圖工作量大，制圖時間跨度長的問題，使學生在學習與訓練過程中很容易產生懈怠的情緒。另外課堂教學實訓課時有限，學生在課外時間進行的制圖實訓，教師往往較難進行指導與監督。學生存在相互抄襲的行為，降低了實訓質量。

（4）成績評定耗費精力，存在一定的主觀性與隨意性。“船舶結構與制圖”課程考查的是學生船舶制圖的能力，使用傳統理論考試不能夠全面反映學生的學習成果。通常采用理論考核與技能實踐考核結合的考核形式，即對學生繪制的各圖紙單獨評分，結合期末理論考試成績，加權后作為最終成績的評價方法。對于以項目小組形式進行的制圖實訓，還會使用將教師、小組、制圖員三方成績再次加權統計的評價方法。

若采用教師、小組、制圖員三方成績加權的評定方法，教師還要負責組織、指導和監督制圖員評定成績工作，否則小組與制圖員評定成績環節很容易出現主觀性與隨意性的問題。

3.主要需求性功能描述

（1）電子積木。電子積木是在計算機三維設計環境下，能夠方便創建型材庫、模型庫，定義船舶構件，定位與裝配結構分段。同時還提供說明圖紙、幫助、干涉檢查、錯誤提示以及較大模型漫游等輔助性功能。教學實訓中由學生按照圖紙要求進行船體構件定義，結構節點或分段虛擬裝配工作，系統提供三維實體生成、實時幫助、內容保存以及成績評定等輔助性功能。電子積木的作用是讓學生在拼搭積木的過程中，學習船舶結構構件、構件連接與船舶結構型式等知識。

（2）電子制圖。電子制圖在電子積木功能的基礎之上，按照圖樣視圖組成，自動進行船舶制圖工作演示，并在此過程中提供制圖標準引用說明，投影原理說明，線型應用說明，常用繪圖方法展示，視圖之間關系闡述等功能。學生通過此項訓練能夠掌握船舶實體與圖紙之間的對應關系，熟悉船舶圖樣表達內容與制圖基礎知識，同時大致了解船舶制圖方法與過程，起到克服對圖紙的恐懼感，增進制圖信心的作用。

（3）電子資源庫。電子資源庫是為學生課程學習與實訓提供幫助與便利。它包含有船舶結構與制圖課程教學與實訓項目、教學計劃、課程標準、教學講義、教案、樣圖、理論題庫、制圖標準、造船規范、檢驗規則、指南以及有關公約等內容。學生可以單獨閱讀資源庫內容，也可對實訓過程中遇到的問題，根據系統提示，查閱資源庫相應資料。這樣做的好處是幫助學生養成廣泛閱讀、獨立思考、耐心解決工作中遇到問題的習慣。

（4）電子教學。主要作用是供教師教學與學生自學，內容涵蓋本課程所有知識節點。采用多媒體形式，通過靈活的表現手法化解抽象結構與圖紙的表達；通過精美的界面吸引學生注意力。

（5）電子測評。按照教學模式，大致上將“船舶結構與制圖”課程分為結構與制圖兩個模塊。船舶結構模塊主要對學生進行的結構裝配學習進行評分，評分主要從構件尺寸，構件定位與結構完整性三個方面進行。制圖模塊又分為兩個部分。第一部分為理論部分，考查學生對圖紙內容、制圖標準、投影原理等知識考查，測評或結合具體圖樣以客觀題形式體現，或通過電子積木拼裝操作記錄進行。第二部分是電子審圖功能，允許學生提交符合規則的電子圖紙，自動將學生完成的圖紙與標準圖紙進行重疊，并提供分值點提示，容易發現兩種圖紙之間的差別，方便評價者進行比對與計分，方便做出評判。

4.主要非需求性功能描述

系統采用C-S（客戶端-服務器）模式，滿足100名用戶同時使用不至于明顯影響運行速度，同時仍然具有較高的運行穩定性。用戶通過注冊登錄的方式使用，開設有學生平臺、教師平臺與管理員平臺，分別有不同權限。用戶信息以及資源庫信息保存在服務器中，各種信息在傳遞過程中不被竊取和盜用。系統既可以在外網運行，也可以在實訓室局域網網內運行；可以在計算機上實現全部功能，也可以平板、手機等終端上實現部分功能。系統可在當前需求下進行一定的功能擴展。系統界面美觀大方，功能菜單布置合理，界面跳轉切換快捷。系統采用許可證制度或其他等效的形式保護系統以及系統內數據的知識產權不受侵害。

5.結語

船舶結構與制圖教學實訓系統是需要教師和程序開發人員按照系統開發指導思想，深入交流、密切配合進行的一項具有挑戰性的工作。教師在主要功能模塊既定的基礎之上，細化教學與實訓流程，制作原始素材，整合資源，參與系統測試運行等工作。程序人員則著力于實現功能，穩定運行，美化界面等工作。我們希望通過實訓系統的應用，學生的認知能力、判斷能力、表達能力、推理能力等綜合能力得到加強，理論知識體系也得到強化。對技術應用型人才的培養體現較好的實際效果[2]。

參考文獻：

[1]揭平毅.高職院校實訓室信息管理系統的研究與開發[D].上海：華東師范大學，2010.

[2]張宏杰.德國“雙元制”實踐基地建設方案探討與研究[J].林區教學，2011（18）.