項(xiàng)目驅(qū)動式控制類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究

符秀輝，魏立峰，歐陽淑麗

摘要：本文針對本科控制類專業(yè)進(jìn)行了項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐。在項(xiàng)目規(guī)劃方法上，將控制類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)規(guī)劃為若干類項(xiàng)目，并對各類項(xiàng)目之間的聯(lián)系進(jìn)行了研究；提出了適應(yīng)項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法的實(shí)驗(yàn)設(shè)備整合辦法；最后給出了項(xiàng)目驅(qū)動法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施、評價方法。通過我校測控09級專業(yè)本科生的實(shí)踐，驗(yàn)證了項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法的有效性。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目驅(qū)動；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0234-02

早在20世紀(jì)初，美國著名實(shí)用主義哲學(xué)家和教育家杜威就提出：人不能通過消極被動地聽講或看書來獲得知識，應(yīng)該在“做中學(xué)”。他認(rèn)為，教學(xué)不僅要使學(xué)生獲得經(jīng)驗(yàn)，而且要使學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)不斷地改造和生長。學(xué)生通過參與大量的活動，學(xué)會搜集資料，發(fā)現(xiàn)問題，提出解決問題的方法并在實(shí)踐中檢驗(yàn)其有效性與可行性[1]。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法在德國、日本等國得到了廣泛的應(yīng)用[2-4]，該方法的實(shí)施極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[5]，使學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中體會到成功的喜悅，再加上由于部分項(xiàng)目是以小組為單位完成的，這就需要團(tuán)隊(duì)成員主動參與，成員之間需要精誠合作、民主協(xié)商、充分討論并正確決策才能確保項(xiàng)目的順利完成，從而培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力和團(tuán)隊(duì)精神[6]。項(xiàng)目驅(qū)動法在我國主要應(yīng)用于職業(yè)技術(shù)類學(xué)校及高校的部分實(shí)踐類課程上，并取得了較好的教學(xué)效果[7-11]。項(xiàng)目驅(qū)動法在某個學(xué)科的系統(tǒng)化研究與應(yīng)用，需要解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備問題，需要對傳統(tǒng)的課程進(jìn)行改革，對教師隊(duì)伍和管理水平要求較高，因此目前還未見有相關(guān)報(bào)道?；陧?xiàng)目驅(qū)動的控制類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究，對于培養(yǎng)我國急需的掌握機(jī)電和測控等多學(xué)科技術(shù)的綜合人才培養(yǎng)具有重要的意義，也將為項(xiàng)目驅(qū)動法面向?qū)W科的研究與應(yīng)用提供一定的理論與實(shí)踐的指導(dǎo)。本文是在遼寧省高等教育改革項(xiàng)目和沈陽化工大學(xué)教改項(xiàng)目的資助下，對我校控制類專業(yè)基于項(xiàng)目驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的總結(jié)。

一、項(xiàng)目規(guī)劃及實(shí)驗(yàn)設(shè)備整合

1.項(xiàng)目規(guī)劃。（1）控制類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)按項(xiàng)目分為三類：基本技能訓(xùn)練項(xiàng)目、專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目和綜合應(yīng)用項(xiàng)目。每一類項(xiàng)目按控制類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，又規(guī)劃出若干子項(xiàng)目。如基本訓(xùn)練項(xiàng)目類包含移動機(jī)器人本體設(shè)計(jì)制造、智能儀表外殼設(shè)計(jì)加工、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板設(shè)計(jì)與制作等子項(xiàng)目；專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目包含電子稱設(shè)計(jì)、溫度閉環(huán)控制、流量閉環(huán)控制等專業(yè)方向相關(guān)子項(xiàng)目；綜合應(yīng)用項(xiàng)目包含移動機(jī)器人系統(tǒng)、智能流量計(jì)等綜合類子項(xiàng)目。（2）項(xiàng)目類之間的聯(lián)系。不同層次項(xiàng)目之間的聯(lián)系的研究上，如綜合項(xiàng)目中的智能機(jī)器人項(xiàng)目，在基本技能訓(xùn)練項(xiàng)目階段，除了完成測控類所必需的基本技能訓(xùn)練外，完成機(jī)器人殼體的制作、電路板的加工制作；在專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目階段，除了完成測控類必需的專業(yè)技能訓(xùn)練外，完成智能機(jī)器人的傳感器設(shè)計(jì)、調(diào)理電路設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計(jì)及調(diào)試；在綜合訓(xùn)練階段，重點(diǎn)在控制算法，軌跡規(guī)劃及復(fù)雜任務(wù)的實(shí)現(xiàn)上對智能機(jī)器人進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；再如綜合項(xiàng)目中的智能儀表項(xiàng)目，在基本技能訓(xùn)練項(xiàng)目階段，完成儀表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作、電路板的加工制作；在專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目階段，完成智能儀表的傳感器設(shè)計(jì)、調(diào)理電路設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計(jì)及調(diào)試；在綜合訓(xùn)練階段，將儀表結(jié)構(gòu)（包括顯示面板和操作面板）與傳感器、控制器等整體組合，實(shí)現(xiàn)面向?qū)嶋H工程的智能儀表的項(xiàng)目，完成儀表的校準(zhǔn)并應(yīng)用于實(shí)際。充分注重項(xiàng)目類之間的聯(lián)系，明確每個子項(xiàng)目與綜合項(xiàng)目的關(guān)系，能增強(qiáng)學(xué)生對子項(xiàng)目工作的積極性；通過各子項(xiàng)目的完成，最終實(shí)現(xiàn)綜合項(xiàng)目，降低了綜合項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的難度。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備整合。根據(jù)項(xiàng)目類進(jìn)行控制類專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備整合。基本技能訓(xùn)練項(xiàng)目上，組建三個平臺。由小型多功能車床、鉆床、焊機(jī)等組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)件制作平臺，使每個學(xué)生能夠進(jìn)行基本結(jié)構(gòu)件的加工，能設(shè)計(jì)和制作出儀表外殼、機(jī)器人本體等作品；由雕刻機(jī)、制板機(jī)等組成的電路板制作和電子元器件焊接的電子電路板制作平臺，使學(xué)生能夠進(jìn)行雙面印刷電路板的設(shè)計(jì)與制作，熟練完成電子元器件的焊接；由萬用表、示波器、多功能校驗(yàn)儀等組成的控制系統(tǒng)調(diào)試平臺，使學(xué)生能夠熟練地使用調(diào)試設(shè)備，能進(jìn)行較復(fù)雜自動控制系統(tǒng)的調(diào)試。專業(yè)技能訓(xùn)練項(xiàng)目上，硬件系統(tǒng)由小型流量閉環(huán)控制裝置、溫度閉環(huán)控制裝置、振動臺裝置、渦流測距裝置、應(yīng)變式力傳感稱重裝置、差動變壓器特性測試裝置、圖形處理裝置等多種工程對象裝置組成，每種裝置都配備了工業(yè)級傳感器和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量儀表；搭建了由數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)組成的通用測控平臺，可對如上工程對象裝置實(shí)現(xiàn)基于虛擬儀器的測控或基于組態(tài)軟件的測控。綜合應(yīng)用項(xiàng)目上，硬件系統(tǒng)由小型輪式機(jī)器人和面向結(jié)構(gòu)的智能儀表綜合設(shè)計(jì)單元（每個單元由調(diào)理板、顯示板、外殼、電源板組成）組成。小型輪式機(jī)器人，每套配備有超聲波傳感器、紅外傳感器、觸須傳感器、顏色傳感器及編碼器，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種測控任務(wù)；面向結(jié)構(gòu)的智能儀表綜合設(shè)計(jì)單元，可實(shí)現(xiàn)面向?qū)嶋H工程的智能儀表開發(fā)和設(shè)計(jì)。通過指導(dǎo)學(xué)生參加機(jī)器人大賽、“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新大賽等各類項(xiàng)目、參與教師的實(shí)際工程項(xiàng)目等使測控類學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力得到提高。

二、項(xiàng)目驅(qū)動法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.實(shí)施方法。項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的實(shí)施有以下幾個方面：（1）項(xiàng)目準(zhǔn)備。在使用“項(xiàng)目驅(qū)動”教學(xué)時，教師應(yīng)首先向?qū)W生布置本課程、本階段、本單元的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生帶著要完成的項(xiàng)目或帶著要解決的問題去實(shí)驗(yàn)。以探索問題來啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，教師引導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生的操作積極性。（2）項(xiàng)目分析、操作實(shí)驗(yàn)。提出項(xiàng)目之后，讓學(xué)生討論、分析項(xiàng)目，提出完成項(xiàng)目需要做哪些事情，即提出問題。在此基礎(chǔ)上，教師將項(xiàng)目的分析進(jìn)一步總結(jié)、歸納，明晰和確認(rèn)同學(xué)們動手實(shí)踐需要完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。然后留給學(xué)生充足的操作時間，讓學(xué)生大膽去試，使他們在操作中體會、感受和領(lǐng)悟，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。（3）交流討論、評價總結(jié)。此時應(yīng)該集思廣益、開拓思路、鼓勵創(chuàng)新以教師點(diǎn)評為主，查漏補(bǔ)缺，講解一些共同的難點(diǎn)和重點(diǎn)，并觸類旁通，給出大量應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。盡可能開展一些熱門問題的討論，進(jìn)行作品欣賞或方法交流，讓學(xué)生在思路上得到一些啟發(fā)，激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。endprint

2.項(xiàng)目學(xué)習(xí)評價。項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)中，學(xué)習(xí)效果主要由完成項(xiàng)目工作的質(zhì)量來衡量，主要包括教師評價、學(xué)習(xí)小組評價和自我評價。圍繞學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，從項(xiàng)目剖析→任務(wù)分解→知識點(diǎn)學(xué)習(xí)→知識點(diǎn)應(yīng)用→目標(biāo)搭建→目標(biāo)組合→項(xiàng)目完成的一系列活動中，通過師生間的互動交流、學(xué)生間的互助協(xié)作，考查學(xué)生對項(xiàng)目任務(wù)的理解、知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)領(lǐng)悟及應(yīng)用各種開發(fā)工具完成相應(yīng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力。項(xiàng)目學(xué)習(xí)的最終目的是通過知識點(diǎn)的組合與搭建，完成知識向能力的轉(zhuǎn)換。教師從項(xiàng)目內(nèi)容選題→項(xiàng)目剖析→任務(wù)分解→知識點(diǎn)學(xué)習(xí)→知識點(diǎn)應(yīng)用→目標(biāo)搭建→目標(biāo)組合→項(xiàng)目完成的一系列教學(xué)活動中，由原來的知識傳授者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的合作者。

3.應(yīng)用效果。2009年我院完成了按項(xiàng)目分類進(jìn)行硬件整合，并對控制類專業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行了編制，對我院測控技術(shù)與儀器專業(yè)09級本科生進(jìn)行了項(xiàng)目驅(qū)動式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生們經(jīng)過基本技能、專業(yè)技能和綜合應(yīng)用項(xiàng)目訓(xùn)練后，在2012年本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時，每個人都拿出了自己設(shè)計(jì)的完整的作品。在項(xiàng)目驅(qū)動模式的課外實(shí)踐中，測控09級80%的同學(xué)參加了各種科技活動。從2010年到2011年，先后有近10人次在各類機(jī)器人比賽中獲獎，近40人通過參賽得到了實(shí)踐鍛煉；與此同時，多個學(xué)生項(xiàng)目獲得了省大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃資助立項(xiàng)。

項(xiàng)目內(nèi)容構(gòu)建是項(xiàng)目驅(qū)動法實(shí)施的基礎(chǔ)，在項(xiàng)目內(nèi)容選取中，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，充分分析控制類專業(yè)應(yīng)用技術(shù)能力的具體要求，及學(xué)生學(xué)習(xí)的前后課程之間的關(guān)聯(lián)，由簡單到復(fù)雜，層次分明、科學(xué)合理地進(jìn)行規(guī)劃。項(xiàng)目設(shè)置既要將教學(xué)內(nèi)容的理論與實(shí)踐結(jié)合在一起，又要能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，項(xiàng)目完成過程比教師講解實(shí)例要難些，盡量結(jié)合其他學(xué)科，有一定的綜合性。在項(xiàng)目驅(qū)動實(shí)驗(yàn)教學(xué)法實(shí)施過程中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的輔導(dǎo)作用，在實(shí)施過程中需要精心地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn)，去思考，去尋找解決問題的辦法；在任務(wù)完成之后需要及時總結(jié)和指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生自己提出問題，自己解決問題。最后，有明確的評分標(biāo)準(zhǔn)，可以對完成的作品進(jìn)行評價。學(xué)習(xí)結(jié)束后，師生共同總結(jié)，并可以把項(xiàng)目內(nèi)容延伸，以適應(yīng)以后的需要。通過對我院測控技術(shù)與儀器專業(yè)09級本科生的實(shí)踐證明，項(xiàng)目驅(qū)動法對于提高學(xué)生的實(shí)踐技能、增強(qiáng)創(chuàng)新能力是十分有效的。

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基金項(xiàng)目：沈陽化工大學(xué)教改項(xiàng)目：面向工程的測控類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究（2012A13）。

作者簡介：符秀輝（1963-），男，遼寧沈陽人，博士，教授，沈陽化工大學(xué)信息工程學(xué)院。endprint