案例分享 | 船舶分段建造虚拟仿真实验

背景与痛点

我国海岸线漫长，海运和航运事业发展迅猛。为保卫国土安全和开发海洋资源的国家战略计划，造船业必须迅速地研发高技术密集型的新型运输船舶和各种高性能船舶，以适应发展需要，使得中国造船业更具竞争优势。为此，产生培养大量船舶与海洋专业人才的迫切需求。

与此同时，随着我国船舶制造行业持续发力，三大造船指标高速增长，船舶制造效率、建造成本等问题，以及技术革新和人才培养需要更加凸显。

作为一门具有高度现实应用性的“新工科”专业，船舶制造对实践技能与创新精神有着较高的要求。传统的应试教育侧重于理论灌输，不能较好地培养具有高度创新精神与高水平应用能力的人才。船舶制造涉及多门交叉学科，这对传统单一专业培养模式也提出了挑战。

解决方案

为使学生更好地理解和掌握船舶分段建造知识点，培养能够将理论结合实践的船舶与海洋工程领域“新工科”综合型应用人才，南京恒点信息技术有限公司与江苏海洋大学共同设计了船舶分段建造虚拟仿真实验。基于该实验，学生可自主学习船舶分段建造知识，更直观地了解认识船体分段建造流程，并更深入探究船体分段建造的特点。在虚拟仿真实验中，学生犹如身临船厂生产环境，获得专业实践教学机会，这样能够更好地理解和掌握船舶建造的理论知识。

设计思路

项目以船舶建造知识为依托，面向船舶与海洋工程专业本科生的船舶建造，设计循序渐进的教学过程：

首先是分段建造基本组成认知。对于船体各个分段有初步认识，以图片加深学习印象，让学生对于船舶建造的整个流程有一个整体的认知，为后面的深入学习打下基础。

然后是典型船体分段装焊工艺。该模块主要包括两部分内容，首先介绍分段的特点，再以散货船双层底结构为例完成对虚拟船厂及虚拟船模结构认知，其中虚拟船厂以国内某船厂为演示载体，以三维模型演示厂区布置，各车间以及主要建造设施分布，包含船台、船坞、门吊及塔吊等。

最后，是船舶与海工建造交互实训系统。实验提供几大主流船型的典型结构进行展示和交互，包括小组立、中组立、分段建造、总段装配以及搭载等交互式实训模块。

设计亮点

实验采用模拟现场教学与讨论结合的方法。指导教师以仿真实验装置为对象，现场指导和讲解，要求学生参考结构工艺图纸，对装配方法、装备设备、装配焊接顺序等内容进行讨论；并现场给出几种不同的装配流程，同学讨论其装配流程的优缺点，从而确立正确的装配顺序。

实验可采用教学法与互动法。学生按照典型分段的生产流程完成各个阶段装配顺序，进而从整体上把握工艺流程。同学也可以形成小组与其他同学研讨确定最优的装配方案，实现“生生互动”;教师现场指导，实现“师生互动”；学生通过工艺仿真操作练习，掌握船体分段装配焊接的顺序和方法。

结语

本项目依托仿真技术、多媒体技术、人机交互、数据库和网络技术，构建仿真环境及实验对象，坚持虚实结合、相互补充的原则，体现“新工科”理念，以培养学生解决复杂工程问题能力为导向，着重提升学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，激发主动思考的积极性，对于学生进行知识实践、知识扩展以及创新能力提升具有积极作用。