宋 博

(廣州航海學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，廣東廣州 510725)

1 教學(xué)現(xiàn)狀

本人自2012年開始承擔(dān)“船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)《船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程不同于船舶類其他專業(yè)課:1)難。它是船舶類課程的核心課程，是《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》《船舶原理》課程的終結(jié)和應(yīng)用，對力學(xué)基礎(chǔ)要求較高。2)重點在于實用。課程設(shè)置在大三，課程圍繞使學(xué)生掌握按照規(guī)范進(jìn)行民用船舶和軍用船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法的教學(xué)目標(biāo)展開。本課程屬于設(shè)計類課程，要求實踐部分的比例較高。所以以課本為中心的教科書式的教學(xué)方式不適合本課程，會導(dǎo)致學(xué)生脫離工程實際，解決實際計算與分析的能力不足。

2 將PBL教學(xué)法應(yīng)用于“船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程的必要性

PBL教學(xué)法于1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)，使學(xué)習(xí)者投入真實任務(wù)中，學(xué)習(xí)者需要主動研究來解決問題，理解隱藏在問題之中的專業(yè)知識，學(xué)生解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力也隨之大大提高［1］。目前這種教學(xué)法廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)專業(yè)，但應(yīng)用于船舶與海洋工程專業(yè)還比較罕見，這是本項目最大的特色和創(chuàng)新之處。

《船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程符合PBL教學(xué)法的特點。《船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計》主要側(cè)重于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計以及船舶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實用性較強，與工程實際聯(lián)系緊密。本課程設(shè)置在大三下半學(xué)年，是對以往學(xué)過的所有力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，以工程案例為基礎(chǔ)的船舶強度的設(shè)計，符合PBL教學(xué)法的特點，將PBL教學(xué)法應(yīng)用于本課程，這種教學(xué)模式的研究對培養(yǎng)創(chuàng)新人才是具有實際意義的。利用PBL教學(xué)法在“船舶強度與結(jié)構(gòu)強度”形成一個“提出問題”(教師)—“假設(shè)結(jié)果”(學(xué)生)—“分組查閱資料進(jìn)行討論”(學(xué)生)—“歸納總結(jié)”(教師)的全新的教學(xué)模式。

3 PBL教學(xué)法應(yīng)用于“船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程的具體實施過程

表1是船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)任務(wù)一覽表，能夠提高學(xué)生的實際設(shè)計能力和團(tuán)隊合作能力。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力進(jìn)行搭配分組，一般8人～10人為一組，指定一名組長，進(jìn)行項目設(shè)計和計算，根據(jù)項目實訓(xùn)指導(dǎo)書完成任務(wù)。本文以項目二為例，介紹教學(xué)實施過程，見表1。

1)項目實施的主要內(nèi)容包括:船體剖面要素，總縱彎曲應(yīng)力，板和縱骨的歐拉應(yīng)力，臨界應(yīng)力，屈曲強度校核，船體極限彎矩［2］。

2)項目實施的目標(biāo)是:在已計算出總縱彎矩和剪力的基礎(chǔ)上，依據(jù)所選定的船體結(jié)構(gòu)橫剖面，計算出船體總縱彎曲應(yīng)力。通過對項目的學(xué)習(xí)，掌握總縱彎曲應(yīng)力的計算方法。掌握船體梁空心薄壁結(jié)構(gòu)的特點。

3)項目實施的場地與設(shè)施。本項目的實施主要借助校內(nèi)實訓(xùn)畫圖室，即實訓(xùn)室。所用到的船體結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容，特別抽象、復(fù)雜，所以借助視頻和多媒體使學(xué)生有更直觀生動的感受。

表1 船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)任務(wù)一覽表

4)項目實施過程。各小組接到項目任務(wù)后在組長的帶領(lǐng)下，借助圖書館，學(xué)校數(shù)字資源收集文獻(xiàn)、書籍、電子資料，并一同進(jìn)行文獻(xiàn)查閱。接著根據(jù)老師提出的問題，做出合理的結(jié)論猜想。具體:a.提出問題(老師)——簡單梁理論計算船體梁結(jié)構(gòu)中的總縱彎曲應(yīng)力是可行的，那么對于一條航行的鋼制海船是否僅憑簡單梁理論校核強度就可以呢。b.假設(shè)結(jié)論(學(xué)生)——不行。c.“分組查閱資料進(jìn)行討論”(學(xué)生)——查得資料:19世紀(jì)后葉，內(nèi)河船“瑪麗號”橫渡大西洋時折成兩段，折斷時遇到的波長與船長相等，波高約為1.5 m～1.8 m。在距船中之前7.3 m處向下折成兩段，并在折斷前甲板曾出現(xiàn)明顯的折皺。按照梁理論，相同高度的應(yīng)力相同，但實際上理論值是平均水平，實際值在理論值上下波動，船底縱桁處應(yīng)力較大，遠(yuǎn)離縱桁處較小，不能簡單按照直線理論進(jìn)行計算。d.“歸納總結(jié)”(教師)——老師對項目小組得出的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，歸納理論知識點，引入臨界應(yīng)力的計算公式及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算的方法。

5)項目的評價和成績考核。項目任務(wù)完成后，老師根據(jù)項目小組內(nèi)學(xué)生自評、互評，以及項目完成的情況結(jié)合結(jié)論得出的合理性，由老師對項目小組成員打分給出成績。

4 PBL教學(xué)法教學(xué)改革的實踐效果

跟筆者往屆進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)經(jīng)驗相比，應(yīng)用PBL教學(xué)法使得學(xué)生對本課程知識點在知識的應(yīng)用和理解上有了更加形象具體的認(rèn)識，在課堂教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性和團(tuán)隊合作性大大提高，激發(fā)了學(xué)生對船體結(jié)構(gòu)強度方面的科研興趣，學(xué)生主動要求進(jìn)入科研團(tuán)隊，進(jìn)入教師科研課題，深受學(xué)生的歡迎。

5 結(jié)語

對于“船舶強度與結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程，實施“PBL”教學(xué)法的教學(xué)改革實踐是可行的。但在今后的教學(xué)改革過程中，還需持續(xù)的豐富工程案例，教師及時的進(jìn)行正確的思路引導(dǎo)，PBL教學(xué)法與其他教學(xué)方法的相互配合。希望今后PBL教學(xué)法能在船舶與海洋工程其他專業(yè)課程逐步推廣和開展。