項目教學法在現代設計理論與方法課程中的應用

曹樹坤?吳長忠?趙東?王濰?呂冰

【摘要】針對機械現代設計理論與方法課程教學中存在的主要問題，借鑒項目教學法進行該課程教學改革的新思想，分析了教學項目選擇和設計的原則，提出了項目驅動教學法的實施步驟，并在機械現代設計理論與方法課程教學過程中進行了應用與實踐結果表明，項目驅動教學法有利于提高該課程教學效果和機械類專業人才培養目標的實現。

【關鍵詞】項目教學法 機械 現代設計理論與方法

【中圖分類號】G712；TH126-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）24-0037-02

現代設計理論與方法課程是面向機械工程專業三、四年級及研究生開設的學科特色課。機械工業是國民經濟的支柱產業，工業化國家的財富有60%-80%是制造業創造的，其中機械工業占很大的比重。機電產品的市場競爭力，是國家綜合實力的重要表現。在產品整個生命周期中，設計占有舉足輕重的地位，它是決定產品技術指標和經濟指標的關鍵，成功的設計就能贏得市場，因此，培養具備有設計創新能力和大工程設計能力的工程人才刻不容緩。近年來，由于計算機科學的迅速發展，機械工程學科發生了很大的變化，設計理論和設計手段得到了前所未有的發展。現代設計方法試圖將近幾年來發展已較為成熟的設計理論和設計方法總結起來，以培養知識面廣、專業面寬、具有創新意識和創新能力、能夠適應現代工業發展需要的專業人才。通過本課程的學習，使學生了解現代設計和傳統設計的聯系和區別，各種常用的現代設計方法能解決哪些生產實際問題及解決問題的思路，初步掌握某些方法在機電工程中的應用。隨著社會、企業對人才培養提出的新要求，現代設計理論與方法課程改革迫在眉睫，本課程組在傳統教學方法上融入項目驅動教學法，以有效克服傳統教學方法的不足，提高人才培養質量。

一、現代設計理論與方法課程的特點

1.綜合性強。現代設計理論與方法是一門綜合性交叉學科，它將機械設計、計算力學、計算數學和計算機等多方面知識融合在一起，為以后開展設計的學習和研究打好基礎。

2.理論性強。該課程涉及優化設計、CAD、可靠性設計、有限元分析、系統分析設計方法等眾多設計方法，理論性強，內容抽象，相關數學公式繁多，枯燥乏味；理論學習與實際應用相差較大，直接學習理論將導致學生學得索然無味，學習效果差。

3.實踐性強。現代設計理論與方法課程具有較強的實踐性，在教學過程中必須通過理論教學和實踐教學相結合，才能使學生更好地掌握相關理論知識。

二、項目驅動教學法的理論依據

項目教學法來源于歐洲的工讀教育和美國的合作教育。項目中包含多門課程的知識，教師將課程體系中的知識、職業素養和技能融合到課程項目中。項目教學法以項目為載體講授教材中所涉及的知識，打破以教材、教師和課堂為中心的傳統教學模式，不再把教師掌握的現成知識技能傳授給學生作為追求的目標，是以學生為主角，教師為配角，在教師的引導下，學生自己負責資料收集、信息處理、方案設計、方案實施和項目評價，在整個項目進程中學習多門課程的知識；以學生為主體，師生模擬企業環境以一個完整的項目為載體；以具體的工作任務為驅動、理論與實踐相結合的教學活動。在項目教學中，其目的在于培養學生的獨立學習能力、自學能力、獨立解決項目能力和學生之間協作、交流能力[1]。

三、機械制造工程學課程教學項目設計

在現代設計理論與方法課程教學中實施項目驅動教學法，其中教學項目的選擇與設計是最為關鍵的環節。教學項目設計的合理與否，將會對教學效果產生直接影響。項目是在一定的時間范圍內，為了達到特定的目標而調集到一起的資源組合，是為了取得特定成果而開展的一系列相關活動。

在進行現代設計理論與方法課程項目設計時莊要遵循以下幾個原則：

1.項目的綜合性。綜合項目的實施有助于使學生把已掌握知識和即將學習知識交融結合、融會貫通，從而提高學生的綜合應用能力。因此在設計理論與方法課程的教學過程中除了設計和實施基本項目，以使學生掌握基本知識和基本理論外，還設計了“砌塊生產線三維設計”、“糧食烘干塔成套設備三維設計”等綜合性項目，以培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力。

2.項目的典型性。典型的教學項目不僅要有利于承載相關基本知識和基本理論，而且有助于學生的理解和掌握。例如”某種典型零件的參數化建模及優化”作為一個教學項目，讓學生結合自己的研究方向或興趣，自選某種典型零件，參數化建模并進行以重量或者體積最小為目標的優化，該項目承載了優化設計和計算機輔助設計兩章的教學任務，項目的實施可使學生掌握參數化建模、優化算法、計算機編程等相關知識或技術。

3.項目的可行性。項目的可行性是項目驅動教學法順利實施的基本要求，所設計的教學項目必須難易適中、切實可行且實施過程中要按照由簡到繁、由易到難的原則進行。在現代設計理論與方法課程教學過程中對于相關章節的教學基本按照基本項目一典型項目一綜合項目的順序進行實施，以適應學生的認知規律[2]。

四、項目驅動教學法的實施與效果

1.實施過程

通過項目教學法網站開發，學生可以網上注冊、登錄、選擇項目，完成項目以后并通過網站提交資料。

2.實施效果

通過項目教學法的實施，激發了學生的學習興趣和主觀能動性，培養了學生的團結協作精神，提高了教學效果，尤其是結合教師科研項目進行的項目教學法的實施，更是提高了學生參與科研的興趣與熱情，累計申請發明專利7件，實用新型專利21件，參與為企業完成了糧食烘干塔、熱水熱風爐、砌塊生產線、玉米聯合收獲機、圓柱螺旋壓縮彈簧負荷分選機等產品。另有一名學生獲山東省專業學位研究生優秀實踐成果獎。

參考文獻：

[1]李興成，盧雅琳，王江濤，葛茂忠.項目教學法在模具設計與制造課程中的應用[J].江蘇理工學院學報，2015（12）：138-141.

[2]唐慶菊，于鳳云，張文生，蘆玉梅.項目驅動教學法在機械制造工程學課程教學中的應用[J].教育教學論壇，2015（2）：164-165.

作者簡介：

曹樹坤，1970年生，濟南大學機械工程學院教授、院長，主要從事機械CAD/CAE、數控系統、智能農機及智能制造等方面的教學及科研工作，2016年獲山東省泰山產業領軍人才稱號。