項目驅動教學法在增強學生實踐能力中的應用

唐正強

【摘 要】通過項目驅動教學法的研究，學生在項目實施過程中有意識、有組織的完成有實際應用價值的設計或產品，增強機械專業學生的實踐能力。結合教師在研項目，拆分成適宜于機械專業本科生完成的小課題。結合課堂教學和課余指導方式，按照項目認知、項目計劃、項目實施和結果評價的流程來完成教學。研究結果表明，項目驅動教學法促進了學生學習的積極性、開發了創新思維、培養了學生分析問題及解決問題的能力，極大的增強了學生的實踐能力。

【關鍵詞】項目驅動；教學模式；機械；實踐能力

中圖分類號： G633.67 文獻標識碼： A 文章編號： 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

機械專業的本科畢業生不僅要求具有豐富的理論知識，同時也應具備較強的實踐能力。在傳統的教學中，常常是理論脫離實踐，課堂所學的理論在實踐中沒有體現，亦或是實踐內容跟理論知識關聯甚小。雖然大部分課程均安排有相應的課程設計來提高學生的實踐能力，但因課程設計題目太過傳統和陳舊，導致學生在實踐訓練中收貨較小，難于面對我國制造業的迅猛發展要求。

1 項目教學法的意義

“項目教學法”是指老師和學生通過共同實施科研項目中的全部或部分實際工作而進行的教學活動。學生在項目實施過程中有意識、有組織、系統的完成一件具體的、有實際應用價值設計或產品，在具體的情景中通過所學的理論知識解決實際問題。

自從項目教學法引進我國開始，很多學校針對相應課程開展了項目教學法的研究，且取得了一定成效。北京師范大學珠海分校信息技術學院打破了傳統的軟件專業教學模式，探索了一條軟件人才培養新方法——項目驅動教學（Project Drive Lecture），建立了“國際軟件實驗班”，系統學習軟件的相關知識。通過一年的教學實踐，其中四人在參加大三2009年暑期兩個月的實習，就已成為國內知名軟件企業研發中心的簽約人員，且企業向學校提出全部承包軟件實驗班畢業生，搭建了一個人才供給的互動平臺[1]。江西理工大學的陳敏等[2]研究了項目教學法在《機械制造技術》課程建設中的應用，提高了學生實際操作能力，給學生以直觀感受；加工和裝配虛擬實驗室使得學生可以進行虛擬加工和裝配；與相應的加工企業建立了校企聯系，學生通過參觀和企業技術人員的講解，甚至直接動手，對項目得到直觀的感受。武漢船舶職業技術學院的汪曉云[3]研究了基于“項目驅動”的《機械制造工藝與夾具設計》課程教學改革，開發了學生的思維，使理論知識在項目完成的實踐中得到充分的運用，促進了學生的學習積極性，培養了學生的職業能力和職業素養。湖南城建職業技術學的何濱等[4]研究了基于項目驅動《機械設計基礎》課程教學改革的探討，以現代職業教育的先進理念為指導，以項目為主體，以不同專業的職業工作活動為導向，以全面培養學生的職業能力貫穿于整個教學活動的過程中，開發了具有專業特色的基于工作過程導向的《機械設計基礎》課程模式。

由此可見，項目驅動法理論在國外誕生，近年來在國內引起了教育工作者的廣泛關注和研究。其研究成果顯示，項目驅動教學法能提高學生的學習興趣，促進學生思維活躍、培養學生分析問題和動手解決問題的能力；理論聯系實際，在具體的項目實施中表現出職業能力素養，為學生走出校門進入職場做好充分的準備。本文作者結合自身的科研項目，選擇適宜于機械專業本科生完成的部分課題，通過課堂教學和課余指導方式，使得學生在完成項目的過程中加深理論知識的理解及應用，極大增強了學生的實踐能力。

2 項目教學法的設計與實施

2.1 項目選擇

機械專業大三的學生已經掌握了機械制圖、機械原理和機械加工工藝分析等知識，掌握了二維/三維繪圖軟件，同時也在學習相關的分析計算軟件，如ANSYS，MATLAB等。因此，作者根據學生知識基礎和興趣愛好，從完整產品的結構設計、簡單零部件制造和復雜零件的工藝制定方向出發，選擇以下三個課題作為學生的實際項目，每個課題學生自由組隊，每隊人數不超過5人。教學活動以完成各項目任務，并使學生在完成過程中應用所學理論知識分析解決實際問題，按照項目認知、擬定方案計劃、項目實施和結果評價的流程來完成教學。

2.1.1 完整產品的結構設計

磁力耦合器是一種基于電磁感應原理研制出的非接觸式新型傳遞裝置，是實現運動系統中電機驅動軸和負載輸出軸之間的動力傳遞。主要優點為無摩擦磨損、壽命長、允許對中誤差、節能可靠等。學生在設計磁力耦合器的過程中，首先需要了解磁力耦合器的基本結構和工作原理；其次，根據電磁感應和渦流場的損耗分析設計參數（如永磁體尺寸、銅盤尺寸、空氣間隙等）對磁力耦合器傳遞扭矩的影響，基于獲得的基本參數設計完整的磁力耦合器。磁力耦合器在工作過程中會因為渦流損耗產生熱量，使得磁力耦合器溫度升高，溫升過高將導致永磁體失效無法工作，因此必須對磁力耦合器進行冷卻散熱設計。學生創新的應用了三條均勻分布的阿基米德螺旋線作為冷卻水水槽，水槽設計在產生熱源的銅盤和銅盤端蓋上，易于加工。并且通過ANSYS有限元軟件進行熱固耦合模擬，結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，可減少對設備的腐蝕。學生在設計磁力耦合器的過程中應用了機械原理、機械制圖等基礎知識，同時還學習掌握了電磁場和熱分析等相關知識。利用ANSYS和MATLAB軟件進行編程計算分析，系統完整的將所學知識應用到實際中去，極大的鍛煉了學生理論聯系實際的能力。

2.1.2 復雜零件的工藝制定

風扇軸（如圖1所示）是飛機發動機風扇部件關鍵旋轉件，即與發動機壽命、安全性緊密相關的重要件，具有結構復雜、精度要求高、特種工藝多、加工難度大、工藝過程控制嚴格等特點，因此對風扇軸的研制具有十分重要的意義。黎陽國際制造有限公司作為飛機發動機零部件的主要制造企業，對飛機發動機中的各種復雜零部件的加工制造有著豐富的經驗。該項目以風扇軸的加工工藝及工裝設計為出發點，分析零件的材料、結構和工藝特點，了解零件的生產類型，在公司目前執行的工藝路線上進行工藝優化。對零件的加工和制造難點進行分析后，結合工廠實際生產情況，考慮加工經濟效益，制定最優的工藝流程及相應的夾具設計。學生在完成該課題過程中應用了機械制圖、互換性測試技術、機械制造和機械工藝流程編制等基礎知識，鍛煉了學生在工藝分析、夾具設計和機械加工方面的實踐能力。

2.2 實施效果

針對磁力耦合器項目，學生設計了完整的磁力耦合器結構，繪制了零件圖及總裝圖；創新的提出了冷卻散熱方案，申請了發明專利一項，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。學生在完成整個項目的過程中，強化了工程制圖及使用三維軟件建模能力；使用MATLAB軟件進行分析計算，鍛煉了編程計算能力；開發了創新思維，培養了解決實際問題的能力。

通過對旋轉放大桌的設計與制造，增強了學生對機械原理和機械結構的理解，把課本上的知識應用到實際當中。在結構設計過程中，出現了很多干涉和無法配合等問題，使學生深刻體會了設計過程中出現的問題，還有部分零件繪制了圖紙卻無法加工，使學生理解了繪圖與制造的區別，真正的設計是要落到實處，能加工制造出來的設計才是好設計。實際的項目增強了學生學習的積極性，提高了結構設計和制圖能力，同時鍛煉了動手能力。

3 項目驅動實施關鍵點

3.1 教學項目的選擇

項目的選擇是一個關鍵問題，如何將教師在研的科研項目分解提取，轉化為學生可執行并可完成的任務是一大難點。項目選擇過難，則學生無法入手，也沒有足夠的時間精力完成；項目選擇過于簡單，則達不到鍛煉學生的目的。不同的項目對學生實踐能力的鍛煉不盡相同，選擇項目的時候要了解學生的基礎和學習能力，并盡量涉及多種知識，使學生能將更多的知識轉化到實踐中，同時促進多學科知識的融合。此外，應確立優秀且切實可行的項目，使學生能積極主動的參與到項目中來，在真實的問題情境下應用舊知識探索新知識，使所學知識得到鞏固、加深和遷移，提高教學效果。

3.2 教師適當的指導

學生在項目實施過程中，不可避免的會遇到各種各樣的問題，需要教師進行指導。教師在指導過程中應根據學生的實際情況進行指導。教師指導要適度，在保證項目順利完成的同時，多讓學生在實施過程中自己發現問題，學習新知識，利用新知識解決問題。如果教師指導不夠，則會打擊學生積極性，使得項目無法完成；如果教師指導過度，對學生各方面能力的培養力度則不夠。

3.3 過程控制

在項目進程中，學生不僅要掌握完成項目的知識和技能，更要學會管理項目，制定項目計劃，分配任務，督促組員按時保質的完成工作。學生項目實施時，不可避免的會遇到各種困難，此時，學生首先要學會分析困難，找出關鍵因素，協調資源，制定新路線方案等，充分發揮學生的自主力，以實際項目工程的理念管理項目，實施項目，保證項目的順利完成。

4 結束語

通過項目驅動教學在機械專業本科生中的應用，將傳統教學模式中以教師為中心轉變為以學生為中心，以教材為中心轉變為以工程實際項目為中心，以課堂為中心轉變為以實踐為中心，使學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，培養學生分析解決問題的能力及團隊合作能力，提高學生學習積極性，學習新知識并運用新知識解決問題的能力，使學生學有所用、學以致用，切實提高學生實踐能力。

【參考文獻】

[1]程努華，倪玉華.項目驅動教學模式的研究與實踐，CEPE中國電力教育，2019（149）.

[2]陳敏，伍勝男，劉小秋.項目教學法在《機械制造技術》課程建設中的應用研究，職業時空，2008（9）.

[3]汪曉云.基于“項目驅動”的“機械制造工藝與夾具設計”課程教學改革，武漢船舶職業技術學院學報，2013（3）.

[4]何濱，李盛.關于基于項目驅動《機械設計基礎》課程教學改革的探討，科技與生活，2010（6）.