項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力中的應(yīng)用

唐正強(qiáng)

【摘 要】通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的研究，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中有意識(shí)、有組織的完成有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，增強(qiáng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力。結(jié)合教師在研項(xiàng)目，拆分成適宜于機(jī)械專業(yè)本科生完成的小課題。結(jié)合課堂教學(xué)和課余指導(dǎo)方式，按照項(xiàng)目認(rèn)知、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施和結(jié)果評(píng)價(jià)的流程來完成教學(xué)。研究結(jié)果表明，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、開發(fā)了創(chuàng)新思維、培養(yǎng)了學(xué)生分析問題及解決問題的能力，極大的增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；教學(xué)模式；機(jī)械；實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)： G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）01-0103-002

【Abstract】Through the research of project-driven teaching method， students consciously and organically complete the design or products with practical application value in the process of project implementation， and enhance the practical ability of mechanical major students. In combination with the teachers research project， it is split into small topics suitable for mechanical undergraduates. Combination of classroom teaching and after-class guidance， according to project awareness， project planning， project implementation and results of the evaluation process to complete the teaching. The results show that the project-driven pedagogy promotes the enthusiasm of students， develops innovative thinking， cultivates studentsability to analyze and solve problems， and greatly enhances students practical ability.

【Key words】Project-driven； Teaching mode； Mechanical； Practical ability

機(jī)械專業(yè)的本科畢業(yè)生不僅要求具有豐富的理論知識(shí)，同時(shí)也應(yīng)具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，常常是理論脫離實(shí)踐，課堂所學(xué)的理論在實(shí)踐中沒有體現(xiàn)，亦或是實(shí)踐內(nèi)容跟理論知識(shí)關(guān)聯(lián)甚小。雖然大部分課程均安排有相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)來提高學(xué)生的實(shí)踐能力，但因課程設(shè)計(jì)題目太過傳統(tǒng)和陳舊，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐訓(xùn)練中收貨較小，難于面對(duì)我國(guó)制造業(yè)的迅猛發(fā)展要求。

1 項(xiàng)目教學(xué)法的意義

“項(xiàng)目教學(xué)法”是指老師和學(xué)生通過共同實(shí)施科研項(xiàng)目中的全部或部分實(shí)際工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中有意識(shí)、有組織、系統(tǒng)的完成一件具體的、有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，在具體的情景中通過所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際問題。

自從項(xiàng)目教學(xué)法引進(jìn)我國(guó)開始，很多學(xué)校針對(duì)相應(yīng)課程開展了項(xiàng)目教學(xué)法的研究，且取得了一定成效。北京師范大學(xué)珠海分校信息技術(shù)學(xué)院打破了傳統(tǒng)的軟件專業(yè)教學(xué)模式，探索了一條軟件人才培養(yǎng)新方法——項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)（Project Drive Lecture），建立了“國(guó)際軟件實(shí)驗(yàn)班”，系統(tǒng)學(xué)習(xí)軟件的相關(guān)知識(shí)。通過一年的教學(xué)實(shí)踐，其中四人在參加大三2009年暑期兩個(gè)月的實(shí)習(xí)，就已成為國(guó)內(nèi)知名軟件企業(yè)研發(fā)中心的簽約人員，且企業(yè)向?qū)W校提出全部承包軟件實(shí)驗(yàn)班畢業(yè)生，搭建了一個(gè)人才供給的互動(dòng)平臺(tái)[1]。江西理工大學(xué)的陳敏等[2]研究了項(xiàng)目教學(xué)法在《機(jī)械制造技術(shù)》課程建設(shè)中的應(yīng)用，提高了學(xué)生實(shí)際操作能力，給學(xué)生以直觀感受；加工和裝配虛擬實(shí)驗(yàn)室使得學(xué)生可以進(jìn)行虛擬加工和裝配；與相應(yīng)的加工企業(yè)建立了校企聯(lián)系，學(xué)生通過參觀和企業(yè)技術(shù)人員的講解，甚至直接動(dòng)手，對(duì)項(xiàng)目得到直觀的感受。武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院的汪曉云[3]研究了基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的《機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革，開發(fā)了學(xué)生的思維，使理論知識(shí)在項(xiàng)目完成的實(shí)踐中得到充分的運(yùn)用，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)的何濱等[4]研究了基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探討，以現(xiàn)代職業(yè)教育的先進(jìn)理念為指導(dǎo)，以項(xiàng)目為主體，以不同專業(yè)的職業(yè)工作活動(dòng)為導(dǎo)向，以全面培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的過程中，開發(fā)了具有專業(yè)特色的基于工作過程導(dǎo)向的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程模式。

由此可見，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法理論在國(guó)外誕生，近年來在國(guó)內(nèi)引起了教育工作者的廣泛關(guān)注和研究。其研究成果顯示，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生思維活躍、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和動(dòng)手解決問題的能力；理論聯(lián)系實(shí)際，在具體的項(xiàng)目實(shí)施中表現(xiàn)出職業(yè)能力素養(yǎng)，為學(xué)生走出校門進(jìn)入職場(chǎng)做好充分的準(zhǔn)備。本文作者結(jié)合自身的科研項(xiàng)目，選擇適宜于機(jī)械專業(yè)本科生完成的部分課題，通過課堂教學(xué)和課余指導(dǎo)方式，使得學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中加深理論知識(shí)的理解及應(yīng)用，極大增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

2 項(xiàng)目教學(xué)法的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 項(xiàng)目選擇

機(jī)械專業(yè)大三的學(xué)生已經(jīng)掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械原理和機(jī)械加工工藝分析等知識(shí)，掌握了二維/三維繪圖軟件，同時(shí)也在學(xué)習(xí)相關(guān)的分析計(jì)算軟件，如ANSYS，MATLAB等。因此，作者根據(jù)學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)和興趣愛好，從完整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單零部件制造和復(fù)雜零件的工藝制定方向出發(fā)，選擇以下三個(gè)課題作為學(xué)生的實(shí)際項(xiàng)目，每個(gè)課題學(xué)生自由組隊(duì)，每隊(duì)人數(shù)不超過5人。教學(xué)活動(dòng)以完成各項(xiàng)目任務(wù)，并使學(xué)生在完成過程中應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)分析解決實(shí)際問題，按照項(xiàng)目認(rèn)知、擬定方案計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施和結(jié)果評(píng)價(jià)的流程來完成教學(xué)。

2.1.1 完整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

磁力耦合器是一種基于電磁感應(yīng)原理研制出的非接觸式新型傳遞裝置，是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸和負(fù)載輸出軸之間的動(dòng)力傳遞。主要優(yōu)點(diǎn)為無摩擦磨損、壽命長(zhǎng)、允許對(duì)中誤差、節(jié)能可靠等。學(xué)生在設(shè)計(jì)磁力耦合器的過程中，首先需要了解磁力耦合器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；其次，根據(jù)電磁感應(yīng)和渦流場(chǎng)的損耗分析設(shè)計(jì)參數(shù)（如永磁體尺寸、銅盤尺寸、空氣間隙等）對(duì)磁力耦合器傳遞扭矩的影響，基于獲得的基本參數(shù)設(shè)計(jì)完整的磁力耦合器。磁力耦合器在工作過程中會(huì)因?yàn)闇u流損耗產(chǎn)生熱量，使得磁力耦合器溫度升高，溫升過高將導(dǎo)致永磁體失效無法工作，因此必須對(duì)磁力耦合器進(jìn)行冷卻散熱設(shè)計(jì)。學(xué)生創(chuàng)新的應(yīng)用了三條均勻分布的阿基米德螺旋線作為冷卻水水槽，水槽設(shè)計(jì)在產(chǎn)生熱源的銅盤和銅盤端蓋上，易于加工。并且通過ANSYS有限元軟件進(jìn)行熱固耦合模擬，結(jié)果顯示水槽的散熱效果良好，保證了磁力耦合器的正常使用。水路在密封水槽中，避免與其他零部件接觸，可減少對(duì)設(shè)備的腐蝕。學(xué)生在設(shè)計(jì)磁力耦合器的過程中應(yīng)用了機(jī)械原理、機(jī)械制圖等基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)還學(xué)習(xí)掌握了電磁場(chǎng)和熱分析等相關(guān)知識(shí)。利用ANSYS和MATLAB軟件進(jìn)行編程計(jì)算分析，系統(tǒng)完整的將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，極大的鍛煉了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

2.1.2 復(fù)雜零件的工藝制定

風(fēng)扇軸（如圖1所示）是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇部件關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)件，即與發(fā)動(dòng)機(jī)壽命、安全性緊密相關(guān)的重要件，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、特種工藝多、加工難度大、工藝過程控制嚴(yán)格等特點(diǎn)，因此對(duì)風(fēng)扇軸的研制具有十分重要的意義。黎陽國(guó)際制造有限公司作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的主要制造企業(yè)，對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種復(fù)雜零部件的加工制造有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目以風(fēng)扇軸的加工工藝及工裝設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，分析零件的材料、結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，了解零件的生產(chǎn)類型，在公司目前執(zhí)行的工藝路線上進(jìn)行工藝優(yōu)化。對(duì)零件的加工和制造難點(diǎn)進(jìn)行分析后，結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)情況，考慮加工經(jīng)濟(jì)效益，制定最優(yōu)的工藝流程及相應(yīng)的夾具設(shè)計(jì)。學(xué)生在完成該課題過程中應(yīng)用了機(jī)械制圖、互換性測(cè)試技術(shù)、機(jī)械制造和機(jī)械工藝流程編制等基礎(chǔ)知識(shí)，鍛煉了學(xué)生在工藝分析、夾具設(shè)計(jì)和機(jī)械加工方面的實(shí)踐能力。

2.2 實(shí)施效果

針對(duì)磁力耦合器項(xiàng)目，學(xué)生設(shè)計(jì)了完整的磁力耦合器結(jié)構(gòu)，繪制了零件圖及總裝圖；創(chuàng)新的提出了冷卻散熱方案，申請(qǐng)了發(fā)明專利一項(xiàng)，解決了大功率磁力耦合器工作過程中溫升太高而無法正常工作的問題。學(xué)生在完成整個(gè)項(xiàng)目的過程中，強(qiáng)化了工程制圖及使用三維軟件建模能力；使用MATLAB軟件進(jìn)行分析計(jì)算，鍛煉了編程計(jì)算能力；開發(fā)了創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了解決實(shí)際問題的能力。

通過對(duì)旋轉(zhuǎn)放大桌的設(shè)計(jì)與制造，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)機(jī)械原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的理解，把課本上的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，出現(xiàn)了很多干涉和無法配合等問題，使學(xué)生深刻體會(huì)了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，還有部分零件繪制了圖紙卻無法加工，使學(xué)生理解了繪圖與制造的區(qū)別，真正的設(shè)計(jì)是要落到實(shí)處，能加工制造出來的設(shè)計(jì)才是好設(shè)計(jì)。實(shí)際的項(xiàng)目增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制圖能力，同時(shí)鍛煉了動(dòng)手能力。

3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)施關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 教學(xué)項(xiàng)目的選擇

項(xiàng)目的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問題，如何將教師在研的科研項(xiàng)目分解提取，轉(zhuǎn)化為學(xué)生可執(zhí)行并可完成的任務(wù)是一大難點(diǎn)。項(xiàng)目選擇過難，則學(xué)生無法入手，也沒有足夠的時(shí)間精力完成；項(xiàng)目選擇過于簡(jiǎn)單，則達(dá)不到鍛煉學(xué)生的目的。不同的項(xiàng)目對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉不盡相同，選擇項(xiàng)目的時(shí)候要了解學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力，并盡量涉及多種知識(shí)，使學(xué)生能將更多的知識(shí)轉(zhuǎn)化到實(shí)踐中，同時(shí)促進(jìn)多學(xué)科知識(shí)的融合。此外，應(yīng)確立優(yōu)秀且切實(shí)可行的項(xiàng)目，使學(xué)生能積極主動(dòng)的參與到項(xiàng)目中來，在真實(shí)的問題情境下應(yīng)用舊知識(shí)探索新知識(shí)，使所學(xué)知識(shí)得到鞏固、加深和遷移，提高教學(xué)效果。

3.2 教師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)

學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中，不可避免的會(huì)遇到各種各樣的問題，需要教師進(jìn)行指導(dǎo)。教師在指導(dǎo)過程中應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行指導(dǎo)。教師指導(dǎo)要適度，在保證項(xiàng)目順利完成的同時(shí)，多讓學(xué)生在實(shí)施過程中自己發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)習(xí)新知識(shí)，利用新知識(shí)解決問題。如果教師指導(dǎo)不夠，則會(huì)打擊學(xué)生積極性，使得項(xiàng)目無法完成；如果教師指導(dǎo)過度，對(duì)學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)力度則不夠。

3.3 過程控制

在項(xiàng)目進(jìn)程中，學(xué)生不僅要掌握完成項(xiàng)目的知識(shí)和技能，更要學(xué)會(huì)管理項(xiàng)目，制定項(xiàng)目計(jì)劃，分配任務(wù)，督促組員按時(shí)保質(zhì)的完成工作。學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，不可避免的會(huì)遇到各種困難，此時(shí)，學(xué)生首先要學(xué)會(huì)分析困難，找出關(guān)鍵因素，協(xié)調(diào)資源，制定新路線方案等，充分發(fā)揮學(xué)生的自主力，以實(shí)際項(xiàng)目工程的理念管理項(xiàng)目，實(shí)施項(xiàng)目，保證項(xiàng)目的順利完成。

4 結(jié)束語

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)在機(jī)械專業(yè)本科生中的應(yīng)用，將傳統(tǒng)教學(xué)模式中以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ虒?shí)際項(xiàng)目為中心，以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)踐為中心，使學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，理解和把握課程要求的知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)新知識(shí)并運(yùn)用新知識(shí)解決問題的能力，使學(xué)生學(xué)有所用、學(xué)以致用，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐能力。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]汪曉云.基于“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的“機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革，武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（3）.

[4]何濱，李盛.關(guān)于基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探討，科技與生活，2010（6）.