CATIA引入船舶工程技术专业群的探索

魏成军

渤海船舶职业学院，辽宁 兴城 125105

我院（渤海船舶职业学院）船舶工程技术专业群完全对接国家十大重点发展产业之一的高技术船舶和海洋工程装备产业，由船舶工程技术、船舶舾装工程技术、船舶涂装工程技术、海洋工程装备技术、建筑室内设计5个专业组成。本专业群主要服务船舶产业与海军装备产业，面向船体装配、舾装、涂装等船舶制造岗位，培养船舶制造转型升级之后所需的高素质技术技能人才。其专业设置遵循现代区域化造船模式即壳舾涂一体化原则[1]，解决船舶建造全过程所需要的技术技能人才问题，教学资源共享度、就业相关度高，各专业优势互补、协同发展，有较强社会影响力。

CATIA是目前船舶制造类、汽车类、航空航天类等企业及研究所广泛应用的一款软件[2]，将CATIA引入船舶工程技术专业群的教学中，既可以提高学生对专业知识的理解，又能提高学生的三维建模基本能力，从而帮助学生更好地适应职场需求。

一、职业院校专业群建设相关概述

（一）组群逻辑

想明白、讲清楚专业群的组群逻辑是专业群建设的起点与重点。这个问题是在之前的专业建设中没有遇到过的，因此也没有规律可循。《国家职业教育改革实施方案》（即“职教20条”）的颁布，强调了职业教育与普通教育具有同等地位，提出了着力培养高素质劳动者和技术技能人才的目标，这为职业教育的发展指明了方向，也为专业群的建设提供了参考[3]。因此应把当前及未来的产业需要与人才能力要求作为组建专业群的主要参考。如果没有清晰的组建专业群，不能深层次地挖掘目前的社会需求，而只是以传统的思维把相关专业简单地组合到一起，那么这就背离了组建专业群的初始目标，致使专业群的建设输在起跑线上。

产业需要与人才能力要求分析主要可以通过以下途径来进行：一是到相关程度高的企业进行深入调研，详细了解目前的产业情况以及对于毕业生的能力需要；二是通过发放调查问卷等形式广泛联系毕业生，认真了解他们入职以后的工作情况并听取他们对于专业群建设的建议与想法。

（二）制定“能力第一”的课程体系

专业群的课程结构框架要与目前的产业需要与人才能力要求相对接，应该注重培养能力而不是简单地传授知识。传统的教学是按照普通教育的思维，依据学科知识进行课程内容编排的，这样难以适应专业群的目标需要。专业群的课程结构框架应当以岗位需求为导向，根据某个工作岗位确定一组课程，按照企业的该岗位总任务需求分成多个小任务模块，这些小任务模块汇总形成本组课程。每一个小任务模块都规定了教学目标、教学重难点等内容。总之，让教师在新的课程体系下授课，学生在上完本门课后应达到在该工作岗位可以独立完成特定任务的目标，强调考核能力，而不是简单的知识考核[4]。

有不同基础的学生在同一所高职院校上课将是今后普遍存在的现象，传统的课程体系相对单一，学习内容和考核形式针对所有学生都是相同的，这一传统做法无法适应高职院校扩招等原因所造成的学生学习情况较复杂的状况。因此专业群的课程结构框架搭建时应该本着因材施教的原则制定“菜单式”的课程内容，学生根据需求选择课程，实现“条条大路通罗马”的壮观景象[5]。

（三）符合专业群建设的教材改革

教材改革是在专业群建设中的一项重点与难点工作，教师在对教材进行改革的过程中经常遇到的一种非常困难的情况就是如何将教材编排从以知识排列为主线变成以能力培养为主线。近几年，各种各样的教材改革要求与建议让许多教师不知道该如何下手，有一种“鱼和熊掌不可兼得”的困境，笔者建议教师把握好以能力培养为主要目标的教材改革原则就可以了。

我们在编写一本教材时，注意要做充分的调研，进行深入的职业与岗位能力分析，然后本着这个主要依据，同时注意结合目前国家积极倡导的活页式教材等形式，融入信息化手段，同时结合时代需求不断改进，只有这样编写的教材才能符合当下职业教育快速发展的需求以及专业群建设的需要[6]。

二、CATIA相关概述

（一）CATIA的发展过程

CATIA的英文全称是Computer Aided Three-dimensional Interactive Application，是由法国达索公司（Dassault System）在20世纪80年代开始逐步研发的一款集CAD/CAM/CAE于一体的三维软件。Dassault Aviation是第一个使用该软件的企业，该企业在航空航天领域具有较高的知名度，幻影2000与阵风战斗机是其代表性产品[7]。

在20世纪80年代近10年的时间里，达索公司相继推出了CATIA-1版本、CATIA-2版本、CATIA-3版本，并在1993年推出了较为具有影响力的CATIA-4版本。在这一时期，CATIA分为两个系列，分别是V4系列和V5系列。CATIA-V4系列以UNIX为操作平台，CATIA-V5系列能分别在UNIX和Windows两种平台上操作。

目前使用率最高的CATIA-5版本是在1994年开始正式投入研发的，该版本的页面设计更加人性化，同时具备强大的功能，能够满足大部分的工业领域对于其解决方案的需求。从最初的航空航天类企业起步，到后来的汽车企业、船舶制造、电子电器类等领域也纷纷对其给予高度评价。它的发展历程是一段传奇，到目前，已经稳居CAD/CAE/CAM领域的领先位置。2009年CATIA正式推出最新的V6版本，作为V5版本的扩展与升级，我们期待它带给我们更多的惊喜。

（二）CATIA二次开发相关介绍

在计算机辅助技术的不断提升以及船舶领域对其需求的不断增加的背景下，常规的商业设计软件虽然功能已经比较强大，但是整体来说具体到船舶领域的应用还是不能完全满足需求，CATIA同样面临这样的问题。因此近年来针对CATIA进行二次开发的研究越来越多，以期能够满足我们的设计需求。

CATIA软件本身具有非常多的二次开发接口的相适配的命令合集，这样的设计为船舶领域的设计人员按照自己的需求对其进行相应的二次开发提供了极大的便利。CATIA提供了两种程序接口：第一个是Automation API，应用的是组件对象模型技术，其把有关的版块接口密封在独立的单元内，对于绝大部分的二次开发工作都能依靠此接口来完成；第二种是C++/Java API，可以利用C++的集成开发的便利条件进行二次开发，其中利用第一种无法完成的工作可以应用此项接口来完成。CATIA二次开发的方法有很多种，在利用第一种API中，依据开发所用的语言不同，又可以将其分为许多种。例如有CATIA本身自带的宏脚本CATscript开发方式、CATIA允许的VBA Project开发方式以及使用编程语言的开发方式等，三种开发方式各有其优缺点，可根据需求选择使用[8-9]。

三、CATIA引入船舶工程技术专业群要解决的问题

（一）解决学生缺乏应用“三维设计软件“能力的问题

目前在我院专业群的人才培养方案中，侧重于学生二维设计软件（如Auto-CAD）的学习培训，三个学期的课时分别达到96学时、32学时、32学时。毋庸置疑的是，应该首先锻炼学生运用二维计算机辅助软件的能力，但在目前职场对于高素质技能人才迫切需求的背景下，仅仅学习二维设计软件已经无法满足船舶相关企业对船舶设计与制造型应用人才的需求，现在，三维设计软件CATIA已成为船舶工程技术专业群学生必备的一项技能。

经过大一下学期与大二上学期学生对于二维计算机辅助软件的学习，学生已经具备进一步学习三维设计软件条件。在此背景下，安排学生在大二下学期系统学习CATIA，这样的安排方式是非常合理有效的。通过一学期的学习，既达到巩固二维计算机辅助软件操作的效果，又能解决学生缺乏应用三维设计软件的能力的问题。

（二）解决学生对船舶设计和结构缺乏理解的问题

CATIA软件因具备友好的操作环境、强大的操作功能，以及在船舶设计领域专门的三维设计方案，使得其在同类软件中处于佼佼者的地位，在船舶领域的使用也非常的广泛。

虽然现在职业院校在学生实训环节已经做了很大的改革，也收到了很好的效果，但是基于船舶制造的复杂性，以及其制造工艺日新月异，当前的实训设施无法完全满足教学任务的需求。对于刚刚接触船舶专业知识的学生来说，准确而到位的理解对其而言是非常困难的。

CATIA则能较好地解决这些问题，教师可以通过构建各种三维模型展示给学生，这样可以有效地作用于学生的视觉，让学生对船舶的认识更加深刻，尤其是一些较为复杂的仅靠二维图形无法完全展示出来的船体结构。同时学生自己可通过CATIA软件实践某一设计过程，这样既能增加学生的学习兴趣，又可以让学生真正理解船舶设计的各个阶段。

（三）解决学生缺乏学习积极性的问题

本专业群引入CATIA课程将对学生的就业产生很大的帮助，该软件是目前国内船舶类企业和研究所使用率最高的一款三维设计软件，很多的船舶类甚至工业类的招聘单位都将CATIA的应用水平作为招聘设计岗位的一项重要参考。高职院校的学生虽然大部分毕业后不能直接从事设计岗位，但可以通过专升本继续提升学历来达到设计岗位的需求或者能够应聘设计辅助岗位的工作，这样职业院校的学生的未来就业空间将会进一步的扩大，就业质量也会进一步提高。因此这样的前景能大大激发学生的学习热情和兴趣，可以整体提升学生对于本专业的认可度和知识的理解程度，提高学生的培养质量。

四、CATIA引入船舶工程技术专业群的意义

（一）落实建设具有辽宁特色、全国一流的高水平现代化特色专业群的迫切需要

辽宁省高水平现代化高职院校和高水平特色专业群建设计划（简称“双高计划”）是辽宁省教育厅、财政厅于2017年为加快发展现代职业教育，做大做强一批高水平现代化职业院校和特色专业群，为我省产业转型升级和老工业基地新一轮振兴提供技术技能人才与智力支撑而组织实施的计划[10]。

我院作为立项院校，如何能够推进人才培养质量提升，真正建设出具有辽宁特色、全国一流的高水平现代化特色专业群，是我们每一位职业教育者应该认真思考的问题。

CATIA作为目前船舶领域主流的三维设计软件，将其成功地融入船舶工程技术专业群的教学，既能切实提高学生的培养质量，又能为专业群高质量建设与发展提供支撑。

（二）落实培养船舶制造紧缺的高技术技能人才的迫切需要

根据《制造业人才发展规划指南》，到2025年，制造业中海洋工程装备及高技术船舶领域人才缺口分别为26.6万人和450万人。我国目前处在由造船大国向造船强国迈进的关键20年，船舶领域的制造工艺等方面在快速发展，迫切需要职业院校能够培养出真正适合时代需要的高素质船舶制造的能工巧匠。我院作为拥有辉煌的船舶行业历史的职业院校，又作为国家“双高”建设院校，必须承担起这个重任，为我国稳健地迈向造船强国贡献一份力量。

（三）落实引领船舶产业职业教育发展的迫切需要

船舶工业是关系国民经济健康发展和国家海防安全的战略性支柱产业。进入21世纪以来，中国的船舶工业得到了快速发展，这就迫切需要进一步深化船舶产业职业教育管理体制改革，为船舶工业奠定坚实的人才基础，以不断提高船舶工业的核心竞争力，实现由造船大国达到造船强国的梦想。

我院坚持立足船舶、服务社会的办学定位，是历史悠久的高职院校，如何有效地深化改革，起到引领船舶产业职业教育发展的作用，是我们迫切需要思考和解决的问题。

五、CATIA引入船舶工程技术专业群的教学实践

（一）CATIA课程的教学目标

CATIA作为一款三维设计应用软件，其课程教学目标的设定与一般的理论课程是有区别的，它更侧重于学生实践能力的提升。因此CATIA课程引入到船舶工程技术专业群中，注重与船舶的设计过程相结合，提升学生的三维软件应用水平，可以为今后能够胜任船舶设计类岗位工作奠定良好的基础。

学生经过系统地学习CATIA课程，不仅可以熟练地掌握零部件设计、装配设计以及曲面设计等，还可以加强对船舶专业知识的进一步理解。CATIA课程的教学中还应该注意与其他专业课程的教学结合起来，例如船舶结构、船舶图样识读与绘制等课程，这样可以较好地实现双赢的效果。

（二）CATIA课程的教法选择

1．精讲辅练法

CATIA功能非常强大，包含零件设计、曲面设计、装配设计等模块，每个模块下面又包含较多的命令操作。因此，对于刚接触三维设计软件的同学，教师应该有针对性、有策略地细致讲授命令的操作方法与注意事项，在讲授过程中注意与学生互动，以便及时解答学生的疑惑。在教师讲授完成后，安排学生及时地进行上机重复老师的操作，并给学生布置适当的课堂练习题作业。

2．分解教学法

针对学生在三维建模领域零基础或者基础比较薄弱的实际情况，一般建议在给学生讲授或者组织学生进行上机实践操作时，可将较为复杂的模型拆分成多个简单模型，这样可以避免学生出现完全找不到头绪的情况，从而逐渐提升学生的自信心，为学生的三维建模操作打下良好的基础。

3．项目教学法

我们选取船厂中的一些实际应用项目作为任务，同时将学生进行合理分组，采取合作探究的方法完成任务。在这个过程中充分给予学生将理论应用到实践的机会，极大地提高了学生解决实际问题的能力，从而增强学生对于本专业的了解与认可。作为教师，应该注意及时学习，更新目前重要的适合高职院校学生实践的项目，从而保证较高的教学质量。

（三）CATIA的实践课程安排

本课程理论与实践学时比例为1∶1，可以将一些所需时间较长的项目或案例分配到实践课程中，实训室的环境更加适合进行合作探究的学习方式。小组内的学生可以更加逼真地模拟成为船厂项目组成员，大家集思广益，一起把分配的项目予以完成。

在实践课程中，教师争取作为成员融入到各个小组内，平均分配在每个小组内的时间。通过与同学们一起动脑筋、想办法，可以很好地带动学生的学习热情，同时重视每位同学提出的问题，并及时解答，当发现有共性问题时，也及时地向全班同学做有针对性的解释。

（四）CATIA课程的考核方式

本门课程因为注重技能操作，考核方式也自然侧重于过程性考核。在讲练结合环节，教师在讲授完成后，学生首先重复完成教师的操作，然后完成当堂的训练习题，在将做完的练习题保存、重命名后，及时地上传到教师端，教师就可以及时地对同学们每节课的操作完成情况进行评价。

在项目教学环节，因为是小组交作业，所以要注重考核小组内每位同学的表现情况。在考核过程中充分地与每位同学进行交流，这样可以取得良好的教学效果。

在本课程中，虽然不需要学生线上答题，但教师通过把教学过程和重难点做成许多小视频上传到线上，供学生进行课前预习和复习，教师可通过学生在线时长以及互动交流情况等对学生进行考核。

（五）CATIA的课后拓展

每年在全院范围内组织进行船舶CATIA三维建模大赛，组织校内专家出题，学生在规定的时间内完成船体模型的设计，分别评选出一、二、三等奖。学生将理论与实践充分结合起来，在这个过程中既可以大幅度地提高学生的能力，又可以提高学生的学习热情。这样“以点带面”，可以有效地提高全体学生对于学习CATIA及相关专业课的积极性，从而在全院营造良好的学习氛围。

组织全院师生积极参加全国范围内举办的相关大赛，号召学生及教师积极参加市级、省级及国家级举办的与CATIA相关的比赛，或者是应用CATIA制作作品的比赛。例如全国海洋航行器设计与制作大赛，教师指导学生运用CATIA设计出相关模型，并可以通过3D打印技术将产品模型打印出来，然后上交作品。在这个过程中学生可以亲身体会将自己设计的作品变成实物，这样学生会从中思考自己设计中没有注意到的问题等，可以很好地带动学生的学习积极性，从而切实提高学生的培养质量，造就一大批符合时代需求的高素质技能人才。

我国正处在由造船大国向造船强国迈进的关键时期，迫切需要一大批高素质的船舶技能人才。我院的舶舶工程技术专业群作为国家高水平专业群，责任十分重大，需要不断进行人才培养方案修订，以期能够及时培养出符合当前职场需求的高技能人才。本文探讨了将CATIA课程引入船舶工程技术专业群的教学中，增加学生对专业课知识的理解以及应用三维设计软件的水平，从而提高人才培养质量，为我国船舶领域的快速发展贡献一份力量。