模擬企業(yè)項目運作的《運動控制》項目教學探索

胡均萬 何展泉 羅俊杰 李齊新

（1.嘉應學院電子信息工程學院，廣東 梅州 514015；2.華南農業(yè)大學信息學院，廣東 廣州 410642）

模擬企業(yè)項目運作的《運動控制》項目教學探索

胡均萬1何展泉1羅俊杰1李齊新2

（1.嘉應學院電子信息工程學院，廣東 梅州 514015；2.華南農業(yè)大學信息學院，廣東 廣州 410642）

為了培養(yǎng)自動化專業(yè)學生的工程技術應用能力，結合《運動控制》課程的教學任務和項目教學法的基本原理，將我校教師與企業(yè)產學研合作的實際項目用于《運動控制》課程的理論教學和實踐訓練，探索了一種模擬企業(yè)項目運作的7步循環(huán)的項目教學運作方式，包括任務設計、項目招標、制作標書、項目競標、項目實施、項目監(jiān)理、項目評估7步。7步循環(huán)項目教學法使課堂教學的內容與企業(yè)實際項目密切聯系，提高了大學生實踐動手能力，培養(yǎng)了同學們的創(chuàng)新意識，取得了顯著的成效。

七步循環(huán)；項目教學法；運動控制

我校自動化專業(yè) 90%以上的畢業(yè)生在珠江三角洲地區(qū)的工廠企業(yè)從事自動化的設計、維護和管理工作，隨著社會就業(yè)壓力的增大，傳統的系統化理論授課和規(guī)范化的實踐教學方法已不能滿足應用型人才培養(yǎng)的要求。因此，結合產學研合作項目對《運動控制》課程開展了模擬企業(yè)項目運作模式的項目教學改革和探索。《運動控制》是自動化專業(yè)的核心專業(yè)課。主要講解電機單閉環(huán)調速、雙閉環(huán)調速、可逆調速、變頻調速的組成和工作原理。

1 傳統教學存在的問題

本課程自從開課以來采用系統化的理論授課和規(guī)范化實踐訓練的傳統教學模式。調查問卷發(fā)現，《運動控制》課程現執(zhí)行的系統化的理論授課和規(guī)范化的實踐教學模式主要存在以下問題。

1.1 理論教學公式化

現有教材注重系統地傳授理論知識，教材中有數百個嚴密推導的公式，其中直接用于設計電動機運動控制系統的方程不超過20個。同學們難以系統地理解這些公式，逐漸形成厭倦情緒。在考試前勉強背下這些公式，也不知道如何用在在具體的控制項目中，考試一過就忘記了。

1.2 試驗教學理論化

現有的運動控制試驗臺為實驗教學提供了模塊化的試驗箱，每個實驗單元的電路都集成在一個封閉的盒子里面，引出輸入輸出的接線端，節(jié)約了實驗時間。但是，同學們在試驗的時候，只需按圖插線，試驗中同學們根本沒有接觸具體的電路，對實踐動手能力的提高沒有多大幫助。實驗報告基本是按照格式填寫試驗數據和處理試驗數據，對培養(yǎng)應用型人才沒有幫助。

1.3 見習旅游化

盡管安排了工廠見習，因為在理論學習和試驗中都沒有接觸實際項目，到工廠只能是參觀旅游和拍照，難以將所學理論知識和工廠實際需求結合起來。

2 項目教學法的基本原理

項目教學法是指學生在教師的指導下親自處理一個項目，并在這一過程中學習掌握教學計劃內的教學內容。學生根據項目要求自主安排學習行為，獨立解決項目中遇到的困難 [1-3]。

1910年杜威提出的探究性學習模型為項目教學法奠定了“以學生為主體、以教師為主導”的理論基礎。經過教育學家和心理學家的不斷發(fā)展，至今已經形成系統的項目教學法理論體系[4-6]。因為項目教學法對培養(yǎng)實用型人才的實踐動手能力和創(chuàng)新意識具有非常顯著的效果，美國工商管理學碩士、德國職業(yè)教育等廣泛采用了項目教學法[7-8]。近幾年，我國職業(yè)院校首先引進并推廣了項目教學法，普通高等院校為了加強應用型人才培養(yǎng)也開始了項目教學法探索和研究，并取得了顯著的效果[9-11]。

2.1 項目教學法的特點

項目教學法的顯著特點是“以能力為目標、以項目為線索、以教師為主導、以學生為主體”。 從目標上看，項目教學法不只是傳授知識，而是在提高動手能力的同時培養(yǎng)創(chuàng)新意識；從內容上看，不以教材章節(jié)為線索，而是以項目研究為線索，在項目實施的過程中學會與項目相關的基礎知識；從教學形式上看，不以教師講課為主，而是以同學自主探究為主。

2.2 項目教學的一般步驟

1918年，克伯屈總結了杜威的經驗理論和桑代克的學習心理學，對“項目教學法”進行了定義，并明確提出實施項目教學法的四個步驟：

(1)決定目的。根據教學內容和目標提出與具體的項目設計任務。

(2)擬定計劃。制訂項目實施的具體計劃，包括材料設備的選用、工作任務的分配、實施步驟和方法等。

(3)實施計劃。由項目組的同學們分工合作并按照既定方案和步驟開展項目設計和制作。

(4)評定結果。由教師組織同學們共同討論和評價個項目組的成績。

3 我校《運動控制》課程中開展項目教學的措施

根據教學任務，結合企業(yè)項目運作的一般過程，可按將項目教學法的實施步驟分為任務設計、項目招標、制作標書、項目競標、項目實施、項目監(jiān)理、項目驗收7個步驟。具體安排如表1所示。

表1 《運動控制》項目教學法實施步驟安排表

3.1 緊扣教材設計項目的任務

任務設計是教師備課的重要內容，決定項目教學法實施的關鍵步驟，在缺少配套項目教學法的教材和教案時，尤為重要。根據《運動控制》教學任務設計了以下5個任務。

表2：項目任務和對應的教學內容

在設計項目任務時，要嚴格遵守教學相關性、可行性和可操作性三個原則。首先，設計的任務要與當前理論教學內容緊密聯系，必須深入理解當前理論才能完成該項目的設計，并且在實施項目的過程中將理論知識內化；其次要了解同學們原有的知識和能力水平，在難度上、時間上和經費上具有可行性；最后，在設計項目任務時，每個項目都有明確的功能指標和參數指標，一方面要通過一定的參數計算和算法設計才能確保項目實施，另一方面可按的指標對項目的技術水平進行量化評價。

3.2 在“項目招標”中布置任務并講解相關基礎知識

在第一次上課時，模擬企業(yè)項目運作方式以項目招標的形式提出項目要求。并結合同學的知識水平介紹必要的基本理論和探究方法，預計兩個課時。例如：在項目 1電動車PWM調速器的模擬招標中，首先提出了項目的要求基本要求和具體指標，然后介紹對應的直流電機調速的基本原理和方法。

3.3 在設計標書過程中開展方案論證

同學們利用課余時間上網查閱資料、方案論證、計算機仿真，制作標書參與競標。

例如，在項目2的標書設計中，同學們可以對比各種測速傳感器的特性，根據實際需要選用合適的測速傳感器，對比不同的測速方法(如M法、T法和M/T法等)，然后選擇其中一種測速方法。

3.4 在模擬競標中開展方案評價

在第二次上課時，召開模擬競標。上課前，要公開招募3~5名優(yōu)秀同學代表成立招標專家組，老師擔任專家組組長，并制訂評標打分細則。模擬競標實施步驟如下：

1）介紹。每個項目負責人用5~10分鐘介紹自己的設計方案，闡述設計方案的基本原理、可行性等。

2）答辯。專家組提出疑問，項目組負責人和成員一道參與答辯。答辯會幫助同學們修改補充設計方案，也能激發(fā)同學們的創(chuàng)新意識。

3）評分。由同學代表組成的專家組給項目打分，評選出優(yōu)秀方案。

4）總結。由專家組組長給出客觀的評價，對優(yōu)秀設計方案提出修改意見。

結果表明，模擬競標能培養(yǎng)同學們表達問題的能力并激發(fā)創(chuàng)新意識，教師給出的客觀評價和修改意見能為項目實施提供科學的指導。

3.5 在項目實施中鍛煉同學們的實踐動手能力和團隊合作能力

各小組可參考優(yōu)秀方案實施項目，完成硬件設計、電路制作、調試、軟件設計、指標測試等步驟，最后寫出項目報告書。

本階段工作可在開放實驗室或工藝實驗室啟動，老師提供2個課時的輔導。2個課時內不能完成項目實施的的，可利用課余時間繼續(xù)項目制作。

3.6 組織優(yōu)秀同學負責項目監(jiān)理

組織 3~5個率先完成項目的優(yōu)秀同學成立一個項目監(jiān)理組，利用課余時間對尚未完成的項目組進行監(jiān)督，反饋項目實施的進度、質量。必要時，可提供技術指導，以確保大多數同學能在一周內完成項目。

3.7 項目驗收

根據項目實際制作的指標和項目報告書評分，并選出優(yōu)秀作品作公開展示。要求優(yōu)秀項目組向全班同學匯報項目實施的詳細過程。由老師總結其成功的經驗。

4 實施項目教學的成效

實施項目教學法兩年來，自動化專業(yè)的學生積極參加各種科研活動和自動化工程創(chuàng)新實踐，不斷提高學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。2年來，我院自動化專業(yè)學生在 “挑戰(zhàn)杯”大學生課外科技作品競賽、“飛思卡爾杯”全國智能汽車競賽、全國大學生電子設計大賽等國家級競賽中共獲獎12項。

由于采用產學研相結合的項目教學法，共有12位學生的畢業(yè)論文（設計）直接來源于企業(yè)的實際項目。項目教學法激發(fā)了同學們的創(chuàng)新意識，2010~2011年共申報了10余項國家專利，已經獲得授權7項，其中與企業(yè)聯合申報的2項專利成果已經就地轉化為生產力。

5 結論和討論

項目教學法改變了以往“教師講，學生聽”被動的教學模式，創(chuàng)造了學生主動參與、自主協作、探索創(chuàng)新的新型教學模式。模擬企業(yè)項目運作的七步循環(huán)項目教學法以培養(yǎng)實踐動手能力和創(chuàng)新意識為目標、以產學研合作的真實項目為引導、以學生為主體，通過項目實施將理論與實踐有機地結合起來，不僅提高了理論水平和實操技能，而且又在教師有目的地引導下，培養(yǎng)了思維能力、表達能力、合作意識和解決問題的能力。

但是，項目教學法是對傳統教學的一個巨大沖擊，對教師和同學都是一個極大地挑戰(zhàn)，一開始會非常不適應，在實踐項目教學中會遇到各種新問題，如缺乏配套教材、部分同學沒有主動學習的習慣、實施項目過程中部分同學濫竽充數、能力考核難以量化等問題。需要在進一步的教學實踐中探索和研究。

[1]Joseph S.Krajcik,Phyllis Blumenfeld. Project-based learning .The Cambridge Handbook of the Learning Sciences. Cambridge University Press, 2006.

[2]Moursund,D.Project-based learning in an informationtechnology environment[J]. Learning and Leading with Technology, 1998, 25 (8)4 .

[3]Suzie Boss. Reinventing Project-Based Learning[M] .2009.

[4][美]杜威.趙祥麟,譯.學校與社會:明日之學校[M].北京:人民教育出版社,1994:95.

[5][美]杜威.王承緒,譯.民主主義與教育[M].北京:人民教育出版社,1990:213.

[6]代薇.試析項目教學的歷史與發(fā)展[J]. 南昌教育學院學報,2011, 26(5):128-130

[7]劉大宇.德國職業(yè)教育的教學方法[J].職業(yè)技術教育，1998，（3）.

[8]吳全全.項目教學法[J].中國職業(yè)技術教育，2006，（6）.

[9]徐朔.項目教學法的內涵、教育追求和教學特征[J].職業(yè)技術教育，2008，（28）.

[10]朱楓.國內項目教學法的研究[J].教育理論與實踐, 2010,30(9):54－56.

[11]王明金.基于構建主義的項目教學法的拓展[J].安徽科技學院學報,2010,24(3):73-7.

G420

A

1673-2219（2011）12-0075-03

2011-09-10

嘉應學院自動化特色專業(yè)建設項目。

胡均萬（1969-），男，湖南永州人，工學博士，講師，主要研究農業(yè)電氣化與自動化。

（責任編校：何俊華）