《船体强度与结构设计》课程教学中的探索与创新

冯亮等

【摘要】《船体强度与结构设计》是船舶与海洋工程专业众多专业课程中一门十分关键的课程，其主要包括船体强度与结构设计两个模块，内容涉及面广且知识繁多。如何在有限的教学课时之内科学的系统的将本课程的主干内容和其精髓教授给学生是本课程教学的关键之所在。因此，着重基础理论，理论联系实际，重视计算案例，提高创新性是本课程教学的几点关键，也是老师需要思考的重要问题。

【关键词】船舶 基础理论 案例式教学 创新

【基金项目】船舶与海洋工程应用型创新人才培养模式探索与实践；船体强度与结构设计课程教学改革探索与实践（2014ZD03），

本文获得山东省研究生教育创新计划项目SYDD12151支持。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0245-02

船体强度与结构设计是我校船舶与海洋工程专业的一门十分重要的专业课程，课程内容繁多且较难，里面涉及大量的船体结构等专业概念，初步接触有一定的难度去学习理解。课程包含的内容主要以杨代盛教授编著的《船体强度与结构设计》一书为基准，主要有船舶静置在波浪上的外力计算，总纵强度计算，扭转强度计算，船体结构设计，船体局部强度设计，等内容。该课程的计算内容多，计算量大，且与材料力学，船舶结构力学紧密相关，传统式教学过程中学生只是机械式接受二维的文字及图片，导致学生学习这门课程难度十分大。所以，使用创新性的教学方法和手段是老师在教学过程中必须要探讨的问题。

一、教学现状

（一）教学手段

现在工科教学过程中特别是船体强度结构设计课程中，由于存在大量的计算，因此进行传统式的板书是必不可少的教学手段。传统式板书教学只能进行大量的枯燥的计算原理、公式，计算过程的推导运算，无法全面呈现比较生动形象的跟课程相关的图片甚至视频等其他创新性的内容。

（二）课堂氛围

由于传统式的板书教学使得课堂气氛不是很活跃，该课程教学过程中，学生也只是枯燥的听课和进行纸质笔记，学习效率十分低，加之本课程本身就是一门比较难的课程，大量的计算使得课堂气氛十分沉闷。

（三）课程教材

由于船舶与海洋工程专业是一门专业型比较强的专业，其专业课程设置也涉及到船舶的各个方面，因此进行教学需要比较资深的船舶人才进行编著教材才能比较科学全面的介绍船舶。所以目前比较难的课程都是使用比较老的老教授编著的比较老的教材，导致教材更新比较慢。目前我校该专业的学生学习这门课程使用的是杨代盛教授编著的《船体强度与结构设计》一书，该书包括船舶静置在波浪上的外力计算，总纵强度计算，扭转强度计算，船体结构设计，船体局部强度分析，上层建筑强度及设计，应力集中七章内容。该书出版年代久远，书本清晰度较差，很多文字图片无法识别或识别困难。

二、存在的问题

（一）教学内容多而杂

现在的船体强度与结构设计要教授的内容十分繁杂，要教授的七章内容分别为船舶静置在波浪上的外力计算，总纵强度计算，扭转强度计算，船体结构设计，船体局部强度分析，上层建筑强度及设计，应力集中。而且这些内容都存在比较大的难度，不是十分简单的计算内容分就可以掌握的，因此要想在32个学时内教授七章内容而且让学生能够有比较好的掌握这是比较困难的。

（二）教学手段落后且单一

由于船体强度与结构设计存在大量的比较繁杂的计算以及计算原理与公式的推导，所以仍旧以传统式的板书为主，多媒体为辅的教学方式进行教学，但是板书大多数为公式的推导，多媒体也只是简单的进行概念的陈列，所以教学效果不甚理想。而且教学除了板书和多媒体在没有其他的辅助教学手段，例如实验，和实际模型制作。单一的教学手段也导致了教学效果不甚理想。

（三）课堂气氛不活跃

船体强度与结构设计课程本身存在比较大的学习难度，加上教学的单一性和学生本身的学习态度问题，导致在平时课堂上的学习氛围不是很活跃，课堂气氛比较沉闷和单调，学生学习的积极性也不是很强。

三、新的教学措施

鉴于该课程教学存在比较多的问题，因此，进行一定的教学改革，寻求新的教学方法是十分有必要的。可以从以下几个方面进行着手。

（一）开展船舶讲座，提高学习兴趣

我们知道，学生学习兴趣是进行研讨的最主要动力，所以只要学生有了一定的兴趣，开展课堂教学就有了一个新的开始和发展。在课程最初步的几个课时时间里面，可以开展世界新型船舶前沿讲座，进行船舶科普知识的普及，开展讲座的同时可以进行船舶新形式新结构大讨论，进行微型船舶基础科普知识竞赛。 与此同时，可以针对军用船舶舰艇进行一定的探讨，还可以联系国际形势，充分调动学生对于船舶学习的积极性，培养学生学习船舶的兴趣。开展船舶事故学习，提高船体强度和结构设计的重要性。

（二）重视船舶结构认识，注重船体基础知识

虽然，在学习船体强度和结构设计这门课程之前学生已经学习了不少关于船舶结构的知识，但是其学习不是很全面和扎实，学生实际掌握的船体结构的知识太少，因此也造成了学习本课程的有比较大的难度。因此，在开展讲座之后可以在2-3个课时的时间里进行船体结构的基础认识，例如船底板结构，船舷侧结构，甲板结构，舱壁结构甲板室结构等等，了解船体结构计算简化模型，例如，船舶板结构，船舶梁单元，船体中的骨架以及船底结构等结构的计算模型简化。只有充分了解了这些基本的船体结构知识，才能进一步进行船体强度的相关理论的学习。

（三）计算机辅助，案例式教学

由于学生对于传统的老师讲授学生听取这种模式已经产生了一定的免疫，所以其教学效果不是很理想。所以开展一种新型的教学手段十分必要。经过几个学期的教学实验，开发了一种案例式工科教学模式，通过计算机软件的辅助，进行大型计算案例的计算，将学生充分调动起来，参与其中，一起学习探讨。老师进行指导，成立学习小团队，采用合作模式，一起完成教学小课题。与此同时，进行计算机Excel软件编制结构计算模型，有效提高了计算能力，节省板书书写时间。endprint

案例式教学模式能充分调动学生的学习积极性，提高学生的团队合作意识，自我解决和合作解决问题的能力。有效的提高了课堂教学的效率，也使沉闷的课堂变得十分活跃，学习氛围也比较浓厚。而且，在这种模式的学习下，能充分的将船体基础理论知识融入到其学习过程中，避免了多媒体单调式的概念陈列。教学模式新颖。

计算机软件的辅助教学，从另一个方面增强了学生自我学习和动手计算的兴趣。课堂本身的枯燥有了计算机的融入，使得教学氛围变得比较活跃。而且进行新型计算模型的编制可以激起学生学习兴趣，也有利于学习研究的开发。

（四）板书多媒体交互式利用

虽然传统式板书比较的死板，也不具有重复性，但是合理板书，条理规划板书结构，有效利用板书，可以有效地引导学生学习，循循善诱，领着学生，跟上老师的思路。同时进行多媒体播放教学PPT，教学视频或者动画，使得学生有比较形象生动的理解课本知识，且可以活跃课堂上的气氛。

（五）船体结构强度与有限元分析结合教学

传统的教学课程内容大多是结合材料力学、结构力学等知识，将整个船体看作一个力学模型，采用力学中常用的计算方法来对整个船体进行计算。由于将整个船体模型化，导致了计算结果的大致性，大多数细节问题采用比较笨拙的积分计算，这样从计算结果上来说并不准确，而且在今后学生们的工作中也无法将课堂上学习到的方法直接运用到实际的工程项目中。因此，在现阶段的船体强度与结构设计课程的教学过程中，应该更多地与今后工作的具体项目相结合。所以开展有限元分析，将现有的有限元分析软件例如ANSYS、abaqus等软件运用到课堂教学过程中，同时将力学的计算方法用语原理讲解。让学生们既懂得软件运用，在以后的实际工作中能直接用以实践，又能让学生们更加直观的了解课程中的一些计算过程以及重要原理，实现课堂教学效率最大化。

四、结语

船体强度与结构设计是我校船舶与海洋工程专业的一门十分重要的专业课程。该课程的计算内容多，计算量大，且与材料力学，船舶结构力学紧密相关。所以，如何提高这门课教学效果，同时结合科技最新成果进行教学改革， 在教材和教学模式上开拓创新，以满足新世纪培养新式复合型人才的要求，是我们当前教学研究的重点。与此同时，课程内容的更新更新换代要紧跟时代的步伐，对教学内容进行合理选取也要跟其它课程紧密相连，环环相扣。总之，只要针对船舶强度与结构设计该课程具体情况，不断改善和完善教学手段，才能使得枯燥沉闷的学习变为有趣的科学探索，从而使学生的知识水平和综合能力得到十足的提高。

参考文献：

[1]李昌良.《船舶强度与结构设计》教学中的几点思考[J]，科技创新导报2010（4）.

[2]江晓俐，阮先政，王丽铮.“船舶强度与结构设计”教学新模式探讨[J]，船海工程2008，V37（4） .endprint