基于“PBL”教學法的教學改革實踐★

宋 博

(廣州航海學院船舶與海洋工程學院，廣東廣州 510725)

1 教學現狀

本人自2012年開始承擔“船舶強度與結構設計”課程，在教學中發現《船舶強度與結構設計》課程不同于船舶類其他專業課:1)難。它是船舶類課程的核心課程，是《理論力學》《材料力學》《船舶結構力學》《船舶原理》課程的終結和應用，對力學基礎要求較高。2)重點在于實用。課程設置在大三，課程圍繞使學生掌握按照規范進行民用船舶和軍用船舶結構設計的基本方法的教學目標展開。本課程屬于設計類課程，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方式不適合本課程，會導致學生脫離工程實際，解決實際計算與分析的能力不足。

2 將PBL教學法應用于“船舶強度與結構設計”課程的必要性

PBL教學法于1969年由美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創，使學習者投入真實任務中，學習者需要主動研究來解決問題，理解隱藏在問題之中的專業知識，學生解決問題和自主學習的能力也隨之大大提高［1］。目前這種教學法廣泛應用于醫學專業，但應用于船舶與海洋工程專業還比較罕見，這是本項目最大的特色和創新之處。

《船舶強度與結構設計》課程符合PBL教學法的特點。《船舶強度與結構設計》主要側重于船舶結構設計以及船舶結構的優化，實用性較強，與工程實際聯系緊密。本課程設置在大三下半學年，是對以往學過的所有力學知識的綜合應用，以工程案例為基礎的船舶強度的設計，符合PBL教學法的特點，將PBL教學法應用于本課程，這種教學模式的研究對培養創新人才是具有實際意義的。利用PBL教學法在“船舶強度與結構強度”形成一個“提出問題”(教師)—“假設結果”(學生)—“分組查閱資料進行討論”(學生)—“歸納總結”(教師)的全新的教學模式。

3 PBL教學法應用于“船舶強度與結構設計”課程的具體實施過程

表1是船舶強度與結構設計教學任務一覽表，能夠提高學生的實際設計能力和團隊合作能力。根據學生的基礎和能力進行搭配分組，一般8人～10人為一組，指定一名組長，進行項目設計和計算，根據項目實訓指導書完成任務。本文以項目二為例，介紹教學實施過程，見表1。

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

2)項目實施的目標是:在已計算出總縱彎矩和剪力的基礎上，依據所選定的船體結構橫剖面，計算出船體總縱彎曲應力。通過對項目的學習，掌握總縱彎曲應力的計算方法。掌握船體梁空心薄壁結構的特點。

3)項目實施的場地與設施。本項目的實施主要借助校內實訓畫圖室，即實訓室。所用到的船體結構這部分內容，特別抽象、復雜，所以借助視頻和多媒體使學生有更直觀生動的感受。

表1 船舶強度與結構設計教學任務一覽表

4)項目實施過程。各小組接到項目任務后在組長的帶領下，借助圖書館，學校數字資源收集文獻、書籍、電子資料，并一同進行文獻查閱。接著根據老師提出的問題，做出合理的結論猜想。具體:a.提出問題(老師)——簡單梁理論計算船體梁結構中的總縱彎曲應力是可行的，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.假設結論(學生)——不行。c.“分組查閱資料進行討論”(學生)——查得資料:19世紀后葉，內河船“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明顯的折皺。按照梁理論，相同高度的應力相同，但實際上理論值是平均水平，實際值在理論值上下波動，船底縱桁處應力較大，遠離縱桁處較小，不能簡單按照直線理論進行計算。d.“歸納總結”(教師)——老師對項目小組得出的結論進行總結，歸納理論知識點，引入臨界應力的計算公式及結構穩定性計算的方法。

5)項目的評價和成績考核。項目任務完成后，老師根據項目小組內學生自評、互評，以及項目完成的情況結合結論得出的合理性，由老師對項目小組成員打分給出成績。

4 PBL教學法教學改革的實踐效果

跟筆者往屆進行傳統教學法的教學經驗相比，應用PBL教學法使得學生對本課程知識點在知識的應用和理解上有了更加形象具體的認識，在課堂教學過程中發現學生的積極性和團隊合作性大大提高，激發了學生對船體結構強度方面的科研興趣，學生主動要求進入科研團隊，進入教師科研課題，深受學生的歡迎。

5 結語

對于“船舶強度與結構設計”課程，實施“PBL”教學法的教學改革實踐是可行的。但在今后的教學改革過程中，還需持續的豐富工程案例，教師及時的進行正確的思路引導，PBL教學法與其他教學方法的相互配合。希望今后PBL教學法能在船舶與海洋工程其他專業課程逐步推廣和開展。