“船舶结构与制图”教学实训系统用户需求分析
时间：2020-12-14 20:03:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：在“工学结合”教学模式改革背景下，结合多年“船舶结构与制图”课程教学实训经验，以提升教学实训质量、提高教学实训效率为目的，对“船舶结构与制图”教学实训系统开发进行了用户需求分析。通过分析研究，明确了系统开发指导思想、系统主要功能模块与系统总体框架。
关键词：船舶结构；船舶制图；教学实训系统；需求分析
中图分类号：U662.2；G718.5 文献标识码：A
1.开发指导思想
“船舶结构与制图”是一门实践性很强的课程。在工学结合教学模式之下的教学实践活动，重点是帮助学生“学得好，做得更好”。因此，本项目实训软件并非是一般的计算机操作软件， 而是具有专业背景的技术技能应用型软件[1]。教学实训系统作为教学实训辅助手段，虽然不能代替所有教学实践活动，但具备了较强的实训功能，让学生在实训中理解理论知识，获取制图技能，养成好的工作习惯。优秀的系统在内容编排上要既能体现课程知识体系的逻辑性与完整性，还要符合由浅入深，由簡至繁的学习规律。
2.教学存在的问题
（1）教具無法适应需求。船舶通常都是大型的水上钢结构。不同类型的船舶在结构型式上大相径庭，且组成复杂。初学者很难在短时间内掌握其规律。目前教学中经常使用轴测挂图、结构模型等教具，帮助学生学习。轴测挂图属于传统教具，存在无法随意改变观察角度，使用受到展示空间大小制约，对学生缺乏吸引力等缺点。结构模型按照大小分为两种，一种是大比例或等比例模型，此类模型体积较大，一般为钢质或木质，造价昂贵且占用空间大，常在专门陈列室存放。大结构模型虽然有利于观察，但是与图纸之间对应关系较难得到体现，拆装也不方便。另一种是小比例模型，一般为塑料材质，使用方便，但易损坏。教学模型还有一种积木型，将结构构件做成积木，学生对照说明图纸进行拼装，在此过程中学习。此种模型在教学实训中效果最好，但是积木模具制造成本较高，且十分容易丢失。
（2）船舶图纸信息量大，表达抽象。船舶制图环节需要学生在认知图纸表达内容，理解投影原理，熟悉制图标准的基础之上，掌握绘图方法与训练绘图技能。前者主要通过教师讲解的途径实现，后者通过制图实训课程达到。由于图纸信息量大、表达抽象，对教师专业知识、教学经验以及学生制图基础与理解能力均有较高要求。
（3）制图实训课程的过程不易控制。如今基本采用计算机CAD技术进行船舶图纸绘制。CAD技术虽然能保证绘制出的图纸，幅面规范、美观，但是存在制图工作量大，制图时间跨度长的问题，使学生在学习与训练过程中很容易产生懈怠的情绪。另外课堂教学实训课时有限，学生在课外时间进行的制图实训，教师往往较难进行指导与监督。学生存在相互抄袭的行为，降低了实训质量。
（4）成绩评定耗费精力，存在一定的主观性与随意性。“船舶结构与制图”课程考查的是学生船舶制图的能力，使用传统理论考试不能够全面反映学生的学习成果。通常采用理论考核与技能实践考核结合的考核形式，即对学生绘制的各图纸单独评分，结合期末理论考试成绩，加权后作为最终成绩的评价方法。对于以项目小组形式进行的制图实训，还会使用将教师、小组、制图员三方成绩再次加权统计的评价方法。
若采用教师、小组、制图员三方成绩加权的评定方法，教师还要负责组织、指导和监督制图员评定成绩工作，否则小组与制图员评定成绩环节很容易出现主观性与随意性的问题。
3.主要需求性功能描述
（1）电子积木。电子积木是在计算机三维设计环境下，能够方便创建型材库、模型库，定义船舶构件，定位与装配结构分段。同时还提供说明图纸、帮助、干涉检查、错误提示以及较大模型漫游等辅助性功能。教学实训中由学生按照图纸要求进行船体构件定义，结构节点或分段虚拟装配工作，系统提供三维实体生成、实时帮助、内容保存以及成绩评定等辅助性功能。电子积木的作用是让学生在拼搭积木的过程中，学习船舶结构构件、构件连接与船舶结构型式等知识。
（2）电子制图。电子制图在电子积木功能的基础之上，按照图样视图组成，自动进行船舶制图工作演示，并在此过程中提供制图标准引用说明，投影原理说明，线型应用说明，常用绘图方法展示，视图之间关系阐述等功能。学生通过此项训练能够掌握船舶实体与图纸之间的对应关系，熟悉船舶图样表达内容与制图基础知识，同时大致了解船舶制图方法与过程，起到克服对图纸的恐惧感，增进制图信心的作用。
（3）电子资源库。电子资源库是为学生课程学习与实训提供帮助与便利。它包含有船舶结构与制图课程教学与实训项目、教学计划、课程标准、教学讲义、教案、样图、理论题库、制图标准、造船规范、检验规则、指南以及有关公约等内容。学生可以单独阅读资源库内容，也可对实训过程中遇到的问题，根据系统提示，查阅资源库相应资料。这样做的好处是帮助学生养成广泛阅读、独立思考、耐心解决工作中遇到问题的习惯。
（4）电子教学。主要作用是供教师教学与学生自学，内容涵盖本课程所有知识节点。采用多媒体形式，通过灵活的表现手法化解抽象结构与图纸的表达；通过精美的界面吸引学生注意力。
（5）电子测评。按照教学模式，大致上将“船舶结构与制图”课程分为结构与制图两个模块。船舶结构模块主要对学生进行的结构装配学习进行评分，评分主要从构件尺寸，构件定位与结构完整性三个方面进行。制图模块又分为两个部分。第一部分为理论部分，考查学生对图纸内容、制图标准、投影原理等知识考查，测评或结合具体图样以客观题形式体现，或通过电子积木拼装操作记录进行。第二部分是电子审图功能，允许学生提交符合规则的电子图纸，自动将学生完成的图纸与标准图纸进行重叠，并提供分值点提示，容易发现两种图纸之间的差别，方便评价者进行比对与计分，方便做出评判。
4.主要非需求性功能描述
系统采用C-S（客户端-服务器）模式，满足100名用户同时使用不至于明显影响运行速度，同时仍然具有较高的运行稳定性。用户通过注册登录的方式使用，开设有学生平台、教师平台与管理员平台，分别有不同权限。用户信息以及资源库信息保存在服务器中，各种信息在传递过程中不被窃取和盗用。系统既可以在外网运行，也可以在实训室局域网网内运行；可以在计算机上实现全部功能，也可以平板、手机等终端上实现部分功能。系统可在当前需求下进行一定的功能扩展。系统界面美观大方，功能菜单布置合理，界面跳转切换快捷。系统采用许可证制度或其他等效的形式保护系统以及系统内数据的知识产权不受侵害。
5.结语
船舶结构与制图教学实训系统是需要教师和程序开发人员按照系统开发指导思想，深入交流、密切配合进行的一项具有挑战性的工作。教师在主要功能模块既定的基础之上，细化教学与实训流程，制作原始素材，整合资源，参与系统测试运行等工作。程序人员则着力于实现功能，稳定运行，美化界面等工作。我们希望通过实训系统的应用，学生的认知能力、判断能力、表达能力、推理能力等综合能力得到加强，理论知识体系也得到强化。对技术应用型人才的培养体现较好的实际效果[2]。
参考文献：
[1]揭平毅.高职院校实训室信息管理系统的研究与开发[D].上海：华东师范大学，2010.
[2]张宏杰.德国“双元制”实践基地建设方案探讨与研究[J].林区教学，2011（18）.
