基于“項目驅動”的自動機械設計課程綜合改革

夏連明+宋井玲

摘要：針對目前大學生普遍存在動手能力不強、創新意識不夠的問題，以自動機械設計課程綜合改革為契機，基于“項目驅動法”理念組織教學，就項目選擇及其實施方法進行了說明。實施結果表明，“項目驅動法”能將自動機械設計課程的理論教學環節貫穿于項目設計的全過程，可進一步提高學生的創新設計能力和專業素質。

關鍵詞：項目驅動法；課程綜合改革；自動機械；創新設計能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0106-02

一、引言

農業機械化及其自動化專業主要培養適應社會主義市場經濟建設需要、綜合素質高、具備創新思維能力的農業機械及其自動化裝備開發設計、使用維護及信息化管理等知識，能在農業機械裝備開發、生產管理及服務部門從事農業機械及相關裝備設計、農業機械化規化與管理、教學與科研、營銷與服務等方面工作的應用型工程技術人才。而自動機械設計課程是本專業的核心課程，將自動化及自動線技術、機械設計基礎及機械設計的內容有機地結合在一起，為培養學生處理一般工程問題的能力和學習有關后續課程打下基礎。通過本課程學習，可使學生掌握自動機械及自動線設計的基本理論和基本知識，初步具有分析、設計能力。

二、課程教學體系

自動機械泛指自動化程度比較高的機械系統，其主要有驅動系統、傳動系統、執行機構和控制系統組成，其自動化程度較高，結構復雜[1]。因此，在教學內容安排上，以自動機械的四大機構組成為主要內容展開，著重共性問題，力求照顧到系統性和完整性，深入闡述了自動機械設計中普遍性的概念和理論，結合現代機械設計理論和方法重點介紹自動機械中普遍存在的機構和裝置的設計原理、設計方法以及自動控制技術，為體現現代工業裝備設計制造特色、理論聯系實際，列舉了體現在自動化技術水平的自動機械，同時還結合專業培養目標，列舉了現代農業自動機械[2]。

三、項目驅動法的教學特點

目前，自動機械設計課程的授課采用傳統的教學模式，以“教師、教材和課堂”為中心，教師的教學內容基本以教材為主，采用多媒體、板書、語言等媒介作為教學生手段，采用“滿堂灌”的方式進行授課。這種模式下，教師作為課堂教學的主動實施者，很大程度上把學生當做知識灌輸的對象和被動接受者，學生很少參與到教學環節中去，導致教學效果差，學生接受知識能力不強，難以將理論與實際問題進行有效結合。

項目驅動法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的新方法[3]。學生在項目實施中起主導作用，而教師更多的起組織、協調、促進與輔導作用，利用意境、協作、會話等環境要素充分發揮學生的主動性、積極性和創造性，最終使學生有效的實現對所學知識進行建構的目的。實施項目驅動法時，理論教學環節中的重點通過項目提出，通過項目具體設計任務實施，幫助學生更好的了解和掌握教學的重要知識點。作為項目驅動法實施的主體，學生在精心設計的情景中，在具體的項目驅動下，在自主和互助的環境下，通過調研查閱材料、小組互助等途徑發現解決問題的方法，從而保證項目能順利完成[4]。相比過去滿堂灌的教學方式，“項目驅動法”的實施使得學生更加積極的去學習和思考，改變傳動的學習習慣和方法，提高學生的思維能力、創新意識和團隊協作的能力。

四、自動機械設計課程項目驅動的實施

（一）項目實施原則

自動機械設計項目實施要體現以下幾個方面：（1）根據給定的設計參數和自動機械的工作要求，提出機械的原理方案，通過給定的生產率參數確定工作循環時間，擬定工作循環圖；（2）根據自動機械的使用范圍和工作地點等綜合分析后確定與之配套的驅動系統，掌握驅動系統選擇的方法；（3）根據原始工作參數和選定的驅動機的性能指標，計算出自動機械的傳動比，擬定傳動機構的方案和采用的傳動形式，提供出多個傳動方案并進行比較確定最佳并能對主要零件的強度進行校核。（4）分析自動機械的主要工藝動作、先后順序、運動形式、運動規律，進行機構選型與組合方案并能提出多種方案，能對機構進行設計計算、對主要構件進行運動分析與仿真。提交機構簡圖，包括運動軌跡和極限位置圖。

（二）項目實施方法

項目實施時，由5—6人組成一個團隊，項目的來源有兩類，分別為學生原創課題和教師項目庫。隨著授課內容的深入而進行項目不同部分的匯報與總結，根據授課進度和內容，項目的匯報分為自動機總體方案的提出、驅動和傳動系統的設計、執行機構和控制系統的選擇及項目的總結四部分完成，項目組成員分工明確，每人負責具體任務而又共同完成整個設計任務。在項目實施的初期，教師負責項目的把關，通過與學生交流完成項目的調研報告和總體方案，在項目實施過程中，教師只需要關注項目的完成情況，并指導學生在項目的實施過程發現的難以解決的具體問題，而提供學生以更多獨立思考的機會，輔助學生順利地完成整個項目。

（三）項目評價方法

為了鼓勵學生更好的投入項目中去，激發他們進行思考與創新，引入項目評價機制。每次匯報由不同學生負責，在闡述所完成內容之后進入班級提問環節，根據項目的完成情況和回答環節的表現給出項目的分數。根據每次匯報的側重點不同，每次得分由不同指標組成，如第一次匯報內容為自動機械總體方案提出，由項目匯報人闡述項目的來源，文獻的查詢情況，設計的目的意義及情況預期工作量等問題，打分表設計如下。

每個項目小組隨機抽取一名成員，組成評價小組，去掉最高分和最低分取平均分作為本組項目的得分，四次匯報結束后得到本小組完成項目的總分。為體現小組內不同成員之間項目參與程度的差異，項目結束后小組成員之間進行互評，由本人對組內其余同學進行評價，在0.6—1之間給出每名同學的貢獻率大小，取平均值后乘以項目總得分即為每位同學的分數。

（四）項目實施效果

將“項目驅動法”引入教學環節后，教學環節中教師與學生的角色轉變有效的激發了學生的學習興趣，從項目的選題情況看，有90%的項目都是原創性題目，依托原創項目學生獨立完成的“蒜薹自動收獲機”“甘藍收獲機”“小型硬幣包裝機”在今年的山東省機電產品大賽中獲得了優異成績并在申報國家發明專利。通過項目實施，同學逐漸養成了運用理論知識解決實際問題的能力，動手能力和創新意識大大增強。此外，通過團隊協作的方式完成項目，通過小組之間和組內成員之間進行評價，同學之間相互協作、各盡其能，鍛煉了同學們的團隊合作能力和表達能力。

五、結語

自動機械設計作為單純的課堂理論知識講解難以達到良好的教學效果，將項目驅動法引入教學，將理論講授和項目實施有效結合，使理論教學緊扣實際問題。項目結束以后對學生進行了無記名投票，統計結果顯示學生對于“項目驅動法”引入教學的支持率為100%。實踐表明，項目驅動法不但可以更好的引導學生獨立運用所學知識獨立解決問題，并且增強學生專業素質、創新意識和動手能力，為學習后續課程和畢業設計及以后走向工作崗位打下了較好的基礎。

參考文獻：

[1]宋井玲，夏連明，孫霞.培養機械創新設計能力的教學方法探析[J].教育教學論壇，2015，（24）.

[2]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索.2010，29（5）.

[3]宋井玲.自動機械設計[M].北京：國防工業出版社.2011.

[4]李純青，王志玲.基于建構主義的課題研究教學模式對學生創新能力的影響研究[J].清華大學教育研究，2006，（SI）.

Comprehensive Reform of Automatic Machine Based on "Project-driven"

XIA Lian-ming，SONG Jing-ling

（Shandong University of Technology School of Agricultural Engineering and Food Science，Zibo，Shandong 255049，China）

Abstract：Aiming at solving the problem of current college student of lacking of practical ability and innovation consciousness，taking the comprehensive reform of automatic machine design as entry point. This paper organized the teaching based on project-driven concept，and mainly illustrated the project selection and its implementation methods. The results show that the methods of project-driven can penetrate the theoretical teaching of automatic machine design into project implementation course，and this can further improve the students' innovative design capability and professional quality.

Key words：project-driven method；comprehensive course reform；automatic machine design；innovative design capability