基于數字化造船的船體生產設計課程改革

魏 斌，馬 娟

（江蘇聯合職業技術學院無錫交通分院，江蘇無錫214151）

1 課程改革的背景和意義

1.1 課程改革背景

在“綠色技術”的旗幟下，世界造船工業正經歷著一場技術變革，以數字化為特征的信息技術無疑是這場技術變革的重要推動力。西方造船技術強國和韓國正在加快數字化和其他高科技應用相結合的造船產業轉型，以占據新的技術制高點。因此，無論是從裝備制造業的角度還是從造船業自身的發展趨勢來看，在工業技術領域中，充分利用數字化技術，將是造船業未來的發展方向，將引領造船業的技術改革。船舶設計是數字化造船的關鍵組成部分，船舶設計的先進性和合理性直接決定造船企業的生產效率。[1]船舶在制造之前的設計過程，通常可以劃分為以下3個步驟：初步設計、詳細設計和生產設計。其中，生產設計是造船前的重要階段之一，計算機軟件是數字化造船的工具和技術支持。通過對船舶產品設計、制造和管理的深入分析和研究，已開發了相應的造船輔助軟件，為信息集成提供了工具，形成了數字化的船舶制造應用信息集成系統。同時，目前教育部在全面提高高職教育教學質量的幾點意見中指出：作為職業院校，在教學過程中，需要經常與企業進行校企合作，深化產教融合，從而可以根據企業中所對應技術領域的不同職業崗位的不同要求，并通過對職業崗位要求的分析，對目前課程中的教學標準、教學內容等進行合理的改革，促進學生實踐操作能力培養，從而使培養的畢業生能充分體現崗位技能的要求，迅速適應用人單位的要求。[2]因此，需要將傳統的教學方式進行改革，加強學生的實踐能力，以職業崗位標準為目標，引入企業真實項目，將項目模塊化、任務化，從而改變傳統的課堂教學模式，形成以任務驅動型、行動導向型的新型教學模式。對于課程的評價，需要改變傳統的期末評價模式，建立以職業標準為評價要求，重視學生的實踐能力、團隊合作和創新精神的評價體系。而為了適合新課程體系、學習模式，教師需要加強教學理論和相關專業實踐學習，只有提高了教師的教學能力，才能充分把握課堂，對課程的教學模式進行改革。[3]

1.2 課程現狀分析

船體生產設計課程作為船舶工程類專業的核心技能課程之一，在國內船舶類高職院校基本都有開設。本課程主要依據區域、階段和類型對產品作業任務的設計、分解和組合進行轉換，并結合造船廠施工條件進行“如何造船”的講解。以往傳統的船舶設計與建造模式，通常是由設計部門進行生產設計，而該過程所提供的圖紙均為二維圖紙，因此把這部分圖紙轉送至現場制造車間后，制造部門必須要組織專業技術人員對這部分內容進行理解后指導工人對構件進行加工。但是，船舶是一個非常復雜的空間結構，僅僅利用二維圖紙對結構進行描述通常會不夠完善，同時在技術人員將二維圖紙進行理解的過程中，通常會產生或多或少的誤差，因此，常會出現制造部門與生產設計部門之間不斷對圖紙進行修改，從而增加了整個造船的制造周期，增加了制造成本。而目前，大部分大型企業都引入了三維設計軟件，如tribon、滬東中華造船集團開發的東欣產品設計系統等，可以在計算機中進行一次虛擬建造。而目前船體生產設計課程教學上部分院校仍以理論教學為主，這一現狀與企業數字化造船發展趨勢相脫節，有必要將數字化造船的理念引入到該課程的教學當中。

1.3 課程改革意義

目前國內開設船舶專業的高職院校數量不少，而能將船體生產設計概念與相應實船生產設計項目引入船體生產設計課程教學中的不多，傳統的教學模式和教學內容無法適應企業造船的發展和職業崗位的要求。本研究著眼于生產設計工作崗位的要求，與造船企業及設計公司合作，利用企業實際使用的生產設計軟件——東欣船舶產品設計系統，引入實船設計項目，使學生在課堂上就能親身參與實船的生產設計，在強化實踐的基礎上使得學生能夠對理論性知識有更好的理解和掌握，這樣不僅培養了學生專用軟件的操作能力，同時也培養了學生的綜合職業能力；既培養了學生的技術應用能力，又培養了學生的創新能力。

2 課程改革的總體思路和方案

2.1 課程改革的總體思路

本課程改革以數字化造船發展趨勢為背景，從生產設計工作的主要任務和核心競爭力要求出發，將實船工程設計項目引入船體生產設計課程，并結合東欣船舶產品設計軟件進行項目化教學改革，從而可以改變目前單一的理論知識教學現狀。該研究的成功將會使船體生產設計課程教學方式、手段發生極大的改變，使學生以實船工程為學習背景，熟悉船體生產設計的基本知識和生產設計的流程，掌握船體生產設計的基本技能，加深對船體生產設計的理解，讓學生在學習的同時就有親臨職場的感覺，這就提高了學生的專業實踐能力以及團隊協作能力。[4]

2.2 課程改革的方案

2.2.1 重新定位課程

船舶工程類專業的職業院校畢業生，就業單位通常是造船企業和部分設計公司，其中的一個崗位是“船體生產設計”技術員，職業院校畢業的學生是目前這個崗位的主力軍。船體生產設計主要是為了解決“如何造船”和“如何合理組織造船生產”等問題，是推出新的造船工藝方法、改進企業管理的重要手段，其包括船體生產設計的準備工作、船體生產設計編碼及建造工藝符號的應用、船體型線放樣、船體結構建模與出圖等方面。船體生產設計課程作為船舶工程技術專業的重要核心技能課程之一，通過將生產設計理論與生產設計軟件相結合，培養學生能夠進行生產設計編碼及建造工藝符號的應用、船體型線放樣、船體結構建模與出圖等崗位技能，從而滿足企業對船體生產設計人員的崗位要求。

2.2.2 課程體系改革

通過對造船企業和船舶設計單位的調查，充分采納企業中生產設計崗位人員和近5年畢業生的意見與建議。根據目前企業對該崗位的技能要求，同時結合職業院校對學生的培養目標、專業人才培養方案，將傳統的以理論教學為主的教學模式進行改革。引入企業真實工程項目，將課程劃分為4個學習項目，共15個模塊（工作任務），將傳統的理論知識融入實際的船體生產設計工作中，如表1所示。

表1 課程學習任務劃分

3 實施課程改革

3.1 資源建設

3.1.1 重新確立課程標準

課程標準是課程教學的依據，包括基本信息、學習目標、學習情景設計與描述、教學實施建議等。本課程是根據企業“船體生產設計”崗位中對工作任務和專業能力要求而開設的。通過課程標準的重新確立，突出目前船體生產設計崗位的要求，選用合理的教學方法，選取合適的教學項目，確定最終的教學目的，培養能夠適應崗位需求的學生。

3.1.2 制作配套講義和電子資源

根據目前數字化造船理念，工學結合，配合目前使用的教材，開發以項目為導向的講義，將教材內容根據任務點，劃分不同的模塊。根據真實的工作任務流程，制作配套的電子資源，通過“藍墨云班課”等輔助教學APP在線發布，從而供學生能夠在課前預習、課后復習以及在線自測。

3.1.3 教學場地建設

依托校企合作和數字化造船實訓室，引進上海東欣軟件工程有限公司開發的船舶產品設計與建造軟件：HDSHM和SPD，為學生提供良好的實景教學和實訓環境，確保學生學習該課程的同時，掌握企業所需的計算機輔助軟件的操作。同時，利用實訓室資源可以在校內實現“工學結合”的目的，使學生在學習的時候即選用企業真實的工程項目，從而在結束該課程后，能充分達到“船體生產設計”崗位的能力要求。

3.2 教學方法與手段改革

本課程在“項目導向”教學模式下，引導學生自主學習，選取實船資源和任務驅動教學法，加以“藍墨云班課”等輔助教學APP，完成知識點的準備教學過程。同時，對實際項目進行分解，將學生分組，采用“小組討論”分項目來解決問題，最后教師進行總結與評價。在整個教學過程中，始終將學生作為主體，以實際的工程項目為載體，教師輔以啟發，從而使學生能夠快速掌握職業崗位的要求，提高教學效果。

3.3 教學考核方式改革

項目化教學的績效評價不僅要反映學生對理論知識的理解和掌握程度，也要反映學生掌握崗位技能的能力。因此，課程終結性評價應兼顧期末理論考試和學生在項目實施過程中的個人表現，采取多元化的評價方法，重視實踐性評價，并注重實踐過程的評價，體現高等職業教育的特點。[5]考核方法突出多樣性、針對性和生動性，將期末考試結果與平時的實踐過程相結合，作為評價最終結果的基礎。

通過以上教學改革的手段，對該課程進行合理改革，目前該課程教學模式通過該專業學生一年的教學實踐，學生的學習效果與改革前相比，有了顯著提高，主要表現為：第一，學生能夠快速認識本節課的工作任務，提前預習好課本理論知識；第二，在團隊中，能夠快速對任務進行分解、分配，通過團隊成員之間的互相配合，快速準確地完成工作任務；第三，課程評價中，以整個教學過程、任務完成情況、團隊合作為評價重點，提高了評價的合理性。對船體生產設計課程進行教學改革，不僅提高了學生對課程的學習興趣，同時增加了教師的崗位能力，促進了教師隊伍的建設，增強了教師的教學使命感和激情，這也是課程改革的初衷。