船舶分段建造虚拟仿真实验

船舶分段建造虚拟仿真实验

实验要求

       1. 专业与年级要求

       本实验属于江苏海洋大学船舶与海洋工程专业一年级专业基础课《船舶与海洋工程导论》和三年级专业课《船舶与海洋工程专业生产实习》的部分授课内容。本实验包含“分段理论认知,双层底散货船分段建造、大型集装箱船分段建造”三个环节的实验内容具有非常强的连贯性,层层递进。

       2. 基本知识和能力要求

       具备一定的船体结构,船体制图知识和一定的计算机使用能力,具有自主学习能力和一定的自主探索能力,能够在基础认知、探索研究、应用探索三个层次的实验中总结分析特定实验结果背后的原因,将专业理论知识活学活用。

       3. 实验注意事项

       本实验为研究探索型课程实验,具有较强的高阶性、创新性和挑战度。为确保教学质量,提出以下实验注意事项。

      (1) 实验前,学生应认真阅读实验指导书,观看教学引导视频和操作视频,在教师指导下明确实验目的及各环节的知识点和重难点,奠定实验理论基础;

       (2)请选择符合“实验教学相关网络”条件要求的软硬件实验环境开展实验,以保证实验操作的流畅性。

       (3)实验过程中,请仔细阅读各环节任务要求,并逐步探究、循序渐进、开展实验。当实验结果不理想时,请根据系统提示比对图,分析思考、改进完善、总结提高;同时,还可通过微信群、论坛、服务热线等方式寻求在线指导、讨论交流、分享提升。

       (4)请充分利用知识角,通过知识点课件库开展拓展阅读,扩充自己的专业知识。

       (5)完成实验后,请务必点击“完成并提交”以生成实验报告,并在关闭实验界面前,点击界面右下角的“实验报告”链接进入课程平台查看,并结合实验报告回顾实验过程,针对不足查找原因、总结提高,并积极开展互动交流,以进一步巩固理论知识、提升创新思维能力。


教学成果

1 专业支撑:

国家一流专业 (船舶与海洋工程)

江苏省品牌专业 (船舶与海洋工程)

2 教学成果支撑:

国家级教学成果二等奖 (现代造船工匠培养体系的创新与实践)

江苏省教学成果二等奖 (一条主线、两轮驱动、三方协同——船舶与海洋装备制造类专业建设与实践)

全国船舶与海洋工程学科高等教育教学成果二等奖 (产教融合、多元协同、国际视野 一流应用型本科船舶与海洋工程专业建设探索与实践)

江海大教学成果二等奖 (前瞻引领、创新驱动、实践提升,应用型船舶与海洋工程专业的改革与实践)

3 课程支撑:

江苏省一流课程 (船舶与海洋工程导论)

江苏省在线课程 (船舶与海洋工程导论)

江苏海洋大学课程思政师示范专业 (船舶与海洋工程)

江苏海洋大学精品课程思政示范课程 (船舶与海洋工程导论)

4 学科、科研平台反哺教学:

2019年中乌合作协议

2019年中乌合作共建海洋智能装备研究院

2020年外国专家工作室

2021年中乌合作办学

2021年省科技厅中乌合作海洋智能装备工程技术中心

2022年省教育厅海洋智能装备国际合作联合实验室

2021年校国际联合实验室

2022年校级国际品牌专业


实验背景

       21世纪是海洋的世纪,海洋强则国家强,海洋兴则民族兴。船舶分段建造虚拟仿真实验紧紧围绕国家海洋强国战略和江苏海洋强省战略以及江苏海洋大学所在地连云港市地处中国万里海疆中部,充分发挥滨海区位优势,紧密对接区域海洋新兴产业、发挥滨海区位优势开展和开展的虚拟仿真实验课程。在实际造船过程中,从小组立、中组立、大组立到船台装配、船坞组装等,属于高危环境、高成本高消耗的大型综合训练,所以有必要开展虚拟仿真实验,以虚补实,虚实结合,促进学生掌握。

       1.我国海岸线漫长,海运和航运事业发展迅猛。为需要,将出现高技术密集型的新型运输船舶和各种高性能船舶,要求造船业能迅速地适应发展需要,迫切需要培养大量船舶与海洋专业的各类高科技人才,使得中国造船业更具竞争优势。

       2.海洋工程学科为我校江苏海洋大学重点建设的学科之一,船舶与海洋工程专业获批 2021 年国家一流专业建设点、江苏省品牌专业,因此更好的进行船舶专业建设,是当前的重要任务。

    (3)船舶与海洋工程专业现有本科层次丰富,包含三个本科层次:普通本科、江苏海事联合的 4+0、 与乌克兰马卡洛夫国立造船大学联合的中外合作 4+0,发展空间巨大。海洋工程学院的船舶与海洋工程专业教师队伍学历、职称分布合理,博士比全校最高。本课程团队5人,4名高校教师、1名本科省级产业教授,结构合理、经验丰富。

    (4)对于船舶与海洋工程专业的学生,船舶建造知识是该专业学生最重要的专业核心知识点之一,也是船舶专业学生必备的专业技能。以《船舶与海洋工程导论》《船体与海洋工程生产实习》课程为依托,面向船舶与海洋工程专业本科生的船舶建造虚拟仿真实验的建设十分必要。通过虚拟仿真实验,学生犹如身临船厂生产环境,满足正常专业实践教学,对学生更好的理解和掌握船舶建造的理论知识大有裨益。


设计原则

       1.分段建造基本组成认知

       对于船体各个分段有初步认识,对应图片加深学习印象,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。

       2.典型船体分段装焊工艺 ——双层底分段建造

       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。以双层底分段装焊工艺为例,交互探究学习船舶分段建造特征、构件组成、构件之间的连接关系等。

       3.船舶分段建造交互实训系统——24000TEU集装箱船分段建造

       完成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。以24000TEU集装箱船分段建造为例,完成探究实验:进入船舶建造实训交互式系统→选择船舶建造分段建造模块→选择双层底分段,进入装配界面→阅读双层底分段的工艺要求→填写双层底分段的工艺过程→根据工艺过程选择合适的支撑形式→阅读双层底分段的 DAP 图纸→在列表中选取船体外板安装至支撑结构上→对外板结构进行定位、画线→列表中选取待装配的双层底间的框架结构,按照装配顺序进行装配→在列表中选取内底板,吊装,定位,焊接→对装配的双层底结构翻身,进行封底焊→将双层底分段割离胎架,已送至下一个装配工位。

       4.完成实验方案,比对分析、择优提交。

      完成分析—择优—提交后,反思改进、总结提高。


实验目标

       船体分段建造虚拟仿真实验是一项研究探索性的实验,是学生在学习完成相关专业知识后进行的。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,学生在仿真虚拟环境中开展实验,达到教学大纲所要求的效果。虚拟仿真的目的是坚持能实不虚、以虚补实、虚实结合、相互补充的原则,体现“新工科”理念和OBE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。

      1. 模拟船舶分段建造生产一线,应用探究法,结合船厂车间视频、生产一线图纸和虚拟仿真系统三个一,对建造方法、船用材料、小组立、中组立、大组立、装配焊接工艺、建造流程等内容进行探究; 并根据不同的方案,探究实验过程的优缺点,从而确立正确的船舶分段建造技术,提升学生实践能力。

       2. 以学生自主研究探索为主、教师实时在线指导为辅,沉浸式开展学习实践。以任务驱动实现有的放矢,通过交互体验式实现 研究探索,以容错探究式实践引导学生思考总结和提高。


成绩评定

实验针对考核点设计了实验成绩评价模型,将“任务驱动式”、“交互体验式”、“容错探究式”的教学方法综合应用于各个实验环节,使学生由浅入深、循序渐进地开展学习实验过程。系统会完整记录学生的实验过程,及其在每个实验环节产生的实验结果,并根据学生在各个实验环节中的完成情况,依据成绩评价模型对各环节操作及结果进行单独打分,每环节按 100 分计算。在此基础上,系统按照 3%、26%、32%和39%的权重计算学生的实验总成绩,合并生成最终的实验报告。

实验简介、实验目标等环节占比3%,基本认知环节占比26%,散货船双层底分段建造环节占比32%,24000TEU集装箱船分段建造环节占比39%

学生可查看实验报告,通过总结提高综合分析和解决问题的能力。每个环节学生完成实验的结果是本实验成绩评定的主要依据。