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[摘 要] 理虚实一体化是现今职业学校专业课程教学模式的一个发展方向。在船舶结构美学的课程中采用理虚实一体化教学模式，将三维虚拟软件融入课堂。通过对Inventor在船舶结构美学课堂教学中的应用分析，探讨虚拟软件在船舶结构美学课程教学中展示构建、锻炼学生空间想象能力、提高课堂教学成效的可行性。
[关 键 词] 理虚实一体化;结构美学;三维虚拟软件
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）10-0232-02
一、课程教学背景
船舶结构美学是我校开设的一门船舶专业课程。课程以企业的造船流程及工艺为参考，确定相关理论知识和教学项目，主要涉及船舶结构和船舶工艺的拓展知识，是对船舶结构的深入学习和了解。船舶结构美学是中等职业学校船舶制造与修理专业中高级教材，学生通过分析图纸、辨别部件、确定工艺流程、分工协作、制作模型的方法来模拟船舶建造过程，加深对船舶结构、识图课程和船舶装配工艺等内容的了解，同时增强参与者动手能力和团队协作能力等。学生需具备船舶概论、船舶结构、船体识图和船舶建造等理论基础。
船舶结构美学是以模拟企业实践建造为核心，以学生自主性学习和动手操作为主体，让学生在操作中巩固已学知识，在遇到实际问题时自主探索、创新突破。
在课程教学过程中，学生对船舶模型制作的热度很高，动手能力较强，但是学生对船舶结构的认知、船体图纸的识别以及构件制作的工艺流程还不是非常到位。虽然学生已经学习过船舶结构和船体识图等相关专业的理论知识，但要把一张图纸上的船舶结构图构想成一个空间的模型并用给予的材料制作成模型，学生在课堂实际操作中还存在着一定问题。由于学生的实践经验较少，模糊抽象的理论知识和落地的模型制作之间似乎还缺少一座合适的桥梁，让学生可以进行一个平滑的过渡。
在平常的教学过程中，教师通常会展示已有的船舶结构模型，让学生参考对比。根据所给图纸与模型对比，在脑海中构建三维模型，然后制作模型。由于学校已有的模型数量有限，随着教学的不断深入，图纸内容越来越多，这样的教学方式无法满足课程教学的要求。
二、Autodesk Inventor软件简介
Inventor是美国AutoDesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。Inventor三维设计软件是基于AutoCAD平台开发的三维机械制图和详图软件，它提供了一条无风险的二维到三维转换路径，能以操作者的进度转换到三维。Inventor软件改变传统的CAD工作流程，简化了复杂三维模型的创建。
Inventor可以重复利用已有的设计数据，生动地表现设计意图。借助其中全面关联的模型，结构模型设计中的任何变化都可以反映到装配模型和工程图文件中。Inventor可快速装配独立的零件和子装配，以定义完整的模型结构验证产品是否可以正确装配。
三、Inventor在教学中的应用
在课堂实践过程中，我们发现Inventor可以合理运用到船舶结构美学的课堂教学中，对解决船舶结构美学教学中遇到的问题有一定的帮助。充分考虑学校现有的硬件设施和师资力量，船舶结构美学课程教学中采用Inventor建立数字模型，数字化模型融入教学，降低学生理解难度，能更好地解决学生理解难的问题，优化教学过程，提高课程教学效果，打造理虚实一体教学模式。
以船舶结构美学课程项目二——箱型中底桁制作教学为例。箱型中底桁是在双层底中线面处设置的，沿船长方向的一条水密的箱型通道。箱型中底桁的结构是船舶中最强力的构建，构建本身是比较简单的结构。现将Inventor融入船舶结构美学的课堂，让虚拟的模型和理论实操相结合，探讨Inventor在课堂教学中的应用。
1.利用三维建模软件，三维剖析展示模型，让学生直观认识感知船体结构。学生对船舶结构的认识还停留在理论层面，当学生面对课堂上拿到的平面图纸，很难构想出真正的船舶结构。课堂中学生拿到箱型中底桁制作图纸（如图1），图纸里中只有俯视图和正视图，学生首先需要识别出所给图纸的结构形式，然后利用所学船体识图的知识，去辨识图纸上的每一条线是什么结构，每一个标准是哪一个结构的尺寸，在此基础上才能把各个零部件合理地构建起来，这个对学生的空间想象能力要求较高。
此时，在课堂教学中引入Autodesk Inventor等三维建模软件，构建数字化三维箱型中底桁结构，利用Inventor界面，各个角度展示模型的结构，并且利用Inventor的剖切观察功能，合理剖切模型，观察模型内部结构（如图2），让学生可以直观感受到图纸上没有展示出来的结构。如此简单直观的视觉感受给学生在落地的船舶结构和理论的船舶图纸之间搭建了一座很好的桥梁，帮助学生理解和记忆结构，让后续的模型制作能够科学制作，提高了课堂教学效率。
2.软件模拟构建装配，深入了解船舶装配工艺及流程，打造学生的工匠精神。在船舶结构美学的课堂中，学生把所给予的图纸，构想出船体结构，合理进行放样和下料，然后进行模型制作。在课堂教学实践中，仔细观察学生模型装配的过程，发现学生在模型构建装配中没有以船舶实际生产中的装配工艺和装配流程在操作，这与船舶结构美学课程中巩固船舶装配工艺和深入了解船舶装配工艺流程的教学目的相违背。有的学生根本不知道他制作这个模型为了什么，胡乱地制作和装配模型以完成教学内容，更没有培养出认真钻研制作模型的工匠精神。究其原因主要有两点：（1）学生对船舶建造工艺还只停留在理论层面，没有实际触底。（2）课堂上所给的图纸包括模型无法标注船舶装配的过程和工艺，学生无从参考。合理地运用Autodesk Inventor等三维建模软件可以适当解决这个问题，创建船舶结构的数字模型，利用Autodesk Inventor的切片、装配等功能，向学生展示各个节点结构的装配工艺、部件裝配顺序、部件间断连续和装配余量设置等。
例如上述箱型中底桁的制作，利用Inventor的剖面观察和切片功能展示箱型中底桁船底横骨过焊孔的工艺、船体横骨与船底纵桁的余量设置和装配工艺。通过局部零部件的展示，学生对各部件的工艺知识得到了巩固，在实践制作中合理运用。运用Inventor的装配功能，模拟装配各个构建，演示各个部件的装配顺序，构建的间断选择以及装配理论线（如图3）。数字三维模型以动画效果不断播放，给学生一定的参考和影响，让学生对装配流程深入记忆。利用三维软件，将模型进行深入的剖析和动态模拟装配，学生真正了解造成的工艺流程，将已学理论知识在模型制作中得以落实，知道自己在做什么，认真、专业地去完成每一次教学项目，打造学生精益求精的工匠精神。
3.数字三维建模软件教学，锻炼学生三维识别能力，培养学生兴趣，发散学生思维。船舶结构美学的课程注重学生自己动手制作能力和自主学习的能力，学生对课程兴趣较大，在此基础上，Inventor软件进一步提高课堂的数字化和信息化，激发学生的学习兴趣，让教学效果得到升华。在课程教学中，Inventor让学生频繁接触三维模型，把学生脑海中构想的结构直观地展示在荧屏上，完善的数字模型不断弥补脑海中残缺的构想模型，刺激学生的视觉感官，激发学生的三维识别能力。此外，三维建模也是船舶在生产设计中非常重要的一个环节，在船舶结构美学的课堂教学中穿插船体结构三维建模也是让学生了解在现在的造船过程中，如何运用现代化数字化科技去完成模船舶生产设计、型构建分析和模拟造船等任务。激发学生对专业学习的兴趣，改善个别学生对学习船舶专业片面的认知，树立正确的专业学习目标和规划。
对船舶专业的学生来说，船舶结构美学是一门既重要又艰巨的专业课程，它需要学生以理论的平面图纸为基准制作成落地的结构模型，对学生的理论基础、空间想象能力和动手制作能力要求很高。Inventor是一个很好的教学辅助工具，它在课程教学中的应用，合理展示了船舶机构的三维模型、构建的机构、零部件的装配等，让学生在理解和制作过程中有更生动、更直观的感受，将理论知识和实践相连接，巩固学生知识。Inventor是一个很好的台阶，让学生在理解和转化过程中更加方便和简单，循序渐进地培养学生的综合能力，提高船舶结构美学课程的教学成效。
◎编辑 王 敏
[关 键 词] 理虚实一体化;结构美学;三维虚拟软件
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）10-0232-02
一、课程教学背景
船舶结构美学是我校开设的一门船舶专业课程。课程以企业的造船流程及工艺为参考，确定相关理论知识和教学项目，主要涉及船舶结构和船舶工艺的拓展知识，是对船舶结构的深入学习和了解。船舶结构美学是中等职业学校船舶制造与修理专业中高级教材，学生通过分析图纸、辨别部件、确定工艺流程、分工协作、制作模型的方法来模拟船舶建造过程，加深对船舶结构、识图课程和船舶装配工艺等内容的了解，同时增强参与者动手能力和团队协作能力等。学生需具备船舶概论、船舶结构、船体识图和船舶建造等理论基础。
船舶结构美学是以模拟企业实践建造为核心，以学生自主性学习和动手操作为主体，让学生在操作中巩固已学知识，在遇到实际问题时自主探索、创新突破。
在课程教学过程中，学生对船舶模型制作的热度很高，动手能力较强，但是学生对船舶结构的认知、船体图纸的识别以及构件制作的工艺流程还不是非常到位。虽然学生已经学习过船舶结构和船体识图等相关专业的理论知识，但要把一张图纸上的船舶结构图构想成一个空间的模型并用给予的材料制作成模型，学生在课堂实际操作中还存在着一定问题。由于学生的实践经验较少，模糊抽象的理论知识和落地的模型制作之间似乎还缺少一座合适的桥梁，让学生可以进行一个平滑的过渡。
在平常的教学过程中，教师通常会展示已有的船舶结构模型，让学生参考对比。根据所给图纸与模型对比，在脑海中构建三维模型，然后制作模型。由于学校已有的模型数量有限，随着教学的不断深入，图纸内容越来越多，这样的教学方式无法满足课程教学的要求。
二、Autodesk Inventor软件简介
Inventor是美国AutoDesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。Inventor三维设计软件是基于AutoCAD平台开发的三维机械制图和详图软件，它提供了一条无风险的二维到三维转换路径，能以操作者的进度转换到三维。Inventor软件改变传统的CAD工作流程，简化了复杂三维模型的创建。
Inventor可以重复利用已有的设计数据，生动地表现设计意图。借助其中全面关联的模型，结构模型设计中的任何变化都可以反映到装配模型和工程图文件中。Inventor可快速装配独立的零件和子装配，以定义完整的模型结构验证产品是否可以正确装配。
三、Inventor在教学中的应用
在课堂实践过程中，我们发现Inventor可以合理运用到船舶结构美学的课堂教学中，对解决船舶结构美学教学中遇到的问题有一定的帮助。充分考虑学校现有的硬件设施和师资力量，船舶结构美学课程教学中采用Inventor建立数字模型，数字化模型融入教学，降低学生理解难度，能更好地解决学生理解难的问题，优化教学过程，提高课程教学效果，打造理虚实一体教学模式。
以船舶结构美学课程项目二——箱型中底桁制作教学为例。箱型中底桁是在双层底中线面处设置的，沿船长方向的一条水密的箱型通道。箱型中底桁的结构是船舶中最强力的构建，构建本身是比较简单的结构。现将Inventor融入船舶结构美学的课堂，让虚拟的模型和理论实操相结合，探讨Inventor在课堂教学中的应用。
1.利用三维建模软件，三维剖析展示模型，让学生直观认识感知船体结构。学生对船舶结构的认识还停留在理论层面，当学生面对课堂上拿到的平面图纸，很难构想出真正的船舶结构。课堂中学生拿到箱型中底桁制作图纸（如图1），图纸里中只有俯视图和正视图，学生首先需要识别出所给图纸的结构形式，然后利用所学船体识图的知识，去辨识图纸上的每一条线是什么结构，每一个标准是哪一个结构的尺寸，在此基础上才能把各个零部件合理地构建起来，这个对学生的空间想象能力要求较高。
此时，在课堂教学中引入Autodesk Inventor等三维建模软件，构建数字化三维箱型中底桁结构，利用Inventor界面，各个角度展示模型的结构，并且利用Inventor的剖切观察功能，合理剖切模型，观察模型内部结构（如图2），让学生可以直观感受到图纸上没有展示出来的结构。如此简单直观的视觉感受给学生在落地的船舶结构和理论的船舶图纸之间搭建了一座很好的桥梁，帮助学生理解和记忆结构，让后续的模型制作能够科学制作，提高了课堂教学效率。
2.软件模拟构建装配，深入了解船舶装配工艺及流程，打造学生的工匠精神。在船舶结构美学的课堂中，学生把所给予的图纸，构想出船体结构，合理进行放样和下料，然后进行模型制作。在课堂教学实践中，仔细观察学生模型装配的过程，发现学生在模型构建装配中没有以船舶实际生产中的装配工艺和装配流程在操作，这与船舶结构美学课程中巩固船舶装配工艺和深入了解船舶装配工艺流程的教学目的相违背。有的学生根本不知道他制作这个模型为了什么，胡乱地制作和装配模型以完成教学内容，更没有培养出认真钻研制作模型的工匠精神。究其原因主要有两点：（1）学生对船舶建造工艺还只停留在理论层面，没有实际触底。（2）课堂上所给的图纸包括模型无法标注船舶装配的过程和工艺，学生无从参考。合理地运用Autodesk Inventor等三维建模软件可以适当解决这个问题，创建船舶结构的数字模型，利用Autodesk Inventor的切片、装配等功能，向学生展示各个节点结构的装配工艺、部件裝配顺序、部件间断连续和装配余量设置等。
例如上述箱型中底桁的制作，利用Inventor的剖面观察和切片功能展示箱型中底桁船底横骨过焊孔的工艺、船体横骨与船底纵桁的余量设置和装配工艺。通过局部零部件的展示，学生对各部件的工艺知识得到了巩固，在实践制作中合理运用。运用Inventor的装配功能，模拟装配各个构建，演示各个部件的装配顺序，构建的间断选择以及装配理论线（如图3）。数字三维模型以动画效果不断播放，给学生一定的参考和影响，让学生对装配流程深入记忆。利用三维软件，将模型进行深入的剖析和动态模拟装配，学生真正了解造成的工艺流程，将已学理论知识在模型制作中得以落实，知道自己在做什么，认真、专业地去完成每一次教学项目，打造学生精益求精的工匠精神。
3.数字三维建模软件教学，锻炼学生三维识别能力，培养学生兴趣，发散学生思维。船舶结构美学的课程注重学生自己动手制作能力和自主学习的能力，学生对课程兴趣较大，在此基础上，Inventor软件进一步提高课堂的数字化和信息化，激发学生的学习兴趣，让教学效果得到升华。在课程教学中，Inventor让学生频繁接触三维模型，把学生脑海中构想的结构直观地展示在荧屏上，完善的数字模型不断弥补脑海中残缺的构想模型，刺激学生的视觉感官，激发学生的三维识别能力。此外，三维建模也是船舶在生产设计中非常重要的一个环节，在船舶结构美学的课堂教学中穿插船体结构三维建模也是让学生了解在现在的造船过程中，如何运用现代化数字化科技去完成模船舶生产设计、型构建分析和模拟造船等任务。激发学生对专业学习的兴趣，改善个别学生对学习船舶专业片面的认知，树立正确的专业学习目标和规划。
对船舶专业的学生来说，船舶结构美学是一门既重要又艰巨的专业课程，它需要学生以理论的平面图纸为基准制作成落地的结构模型，对学生的理论基础、空间想象能力和动手制作能力要求很高。Inventor是一个很好的教学辅助工具，它在课程教学中的应用，合理展示了船舶机构的三维模型、构建的机构、零部件的装配等，让学生在理解和制作过程中有更生动、更直观的感受，将理论知识和实践相连接，巩固学生知识。Inventor是一个很好的台阶，让学生在理解和转化过程中更加方便和简单，循序渐进地培养学生的综合能力，提高船舶结构美学课程的教学成效。
◎编辑 王 敏