項目驅動式教學模式在研究生課程中的應用與實踐

王順宏　李邦杰　李杰　雷剛　潘樂飛

[摘 要] 文章針對項目驅動式教學模式的特點，研究了該模式的實施條件、實施步驟以及項目的設計原則。結合課程教學內容與教學目標，著眼提高學生的主觀能動性，激勵學生自主創新學習入手，教學組在研究生“飛行動力學與制導”課程教學中引入了項目驅動式教學模式。實踐證明，該模式提高了研究生課程教學效果，對高校研究生課程教學改革具有一定的借鑒意義。

[關鍵詞] 項目驅動式;教學模式;應用實踐

[作者簡介] 王順宏（1975―），男，甘肅天水人，工學碩士，火箭軍工程大學副教授，碩士生導師，主要從事飛行器設計、導航制導與控制方面的教學與研究。

[中圖分類號] G434? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）06-0165-04? ? [收稿日期] 2020-09-08

一、引言

教學活動是一個在教師主導和學生參與下，共同為達到一定目標而進行的雙邊思維活動過程。所謂“項目驅動式教學”就是在教學過程中，學生在教師的幫助下，在強烈的“完成項目的動機”驅動和明確而具體的項目任務目標引導下，緊緊圍繞一個共同的項目作為“教”與“學”的活動中心，通過對學習資源加以充分而有效地利用，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定項目的同時，獲得理論知識、技能和實踐經驗。

建構主義理論最早是由著名的瑞士心理學家皮亞杰提出的，建構主義理論認為，知識主要不是通過教師傳授得到的，而是學生在一定情景下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義構建的方式而獲得。因此項目驅動教學法是建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。它要求“項目”的目標性和教學情境的創建能使學生帶著真實的任務（項目）在探索和實踐中學習，是一種新型教學模式和學習方法，被譽為近年來國內外教育領域最引人注目的革新。在這個過程中，學生不僅獲得理論知識、技能和實踐經驗，而且還會不斷地獲得成就感，可以極大地激發他們的求知欲望，逐步形成一個感知心智活動的良性循環，從而培養出獨立探索，勇于開拓進取的自學與研究能力。

“飛行動力學與制導”課程是我校航空宇航科學與技術學科碩士研究生的學科專業課程，通過講授高超聲速飛行器的流動特性、氣動力獲取方法、坐標系和運動方程模型，分析不同指標下的最優再入彈道、并對機動再入彈道進行設計優化;通過講授高超聲速飛行器軌跡優化、高超聲速飛行器高超聲速飛行器制導方法，使研究生學員初步具備通用飛行器再入彈道分析與優化、再入制導及高超聲速飛行器飛行控制特點研究的能力;通過講授航天器運動軌道設計與機動，軌道設計與預測，為從事飛行器設計、導彈制導與控制、導彈武器及航天器的作戰運用等工作奠定基礎。

綜合分析該課程教學內容與教學目標可以看出，該課程內容包含范圍廣，基本涵蓋了飛行動力學與任務規劃學科方向的主要知識點，對專業基礎、空間想象力和科學思維能力等要求都比較高。如何提高該課程的教學效果給教學組提出不小的挑戰。

考慮到研究生基礎理論相對扎實、課程安排相對靈活，方便開展小班教學和一對一指導;對科研學術能力提高期望和學習主動性較高等現實狀況，著眼發揮學生的主觀能動性，激勵學生自主創新學習入手，教學組在研究生課程“飛行動力學與制導”課程教學中采用了項目驅動式教學方法，提高了研究生課程教學效果，為我校研究生課程教學改革提供了有益的借鑒。

二、項目驅動式教學模式的基本方法

項目驅動式教學法是德國職業教育在20世紀80年代大力推行的一種“行為引導式的教學形式”它主張“以學生為中心，教師在整個教學過程中起組織和指導的作用，利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮學生的主動性、積極性和創新精神，最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的”[3]。

（一）項目驅動教學法的實施條件

項目驅動教學法有別于傳統的教學模式，而是將學生置身于探索知識的情境之中，從根本上將傳統課堂中老師“滿堂灌”轉變為“學生為主體，教師為主導”的教學模式。因此，項目驅動教學法的實施應該滿足以下條件：

1.學生應具備相應學科專業基礎知識。

2.學生應具備完成項目所需的基本技能。如要完成“飛行動力學與制導”課程項目任務，學生首先要具備相應的計算機編程能力。

3.學生應在一定時間范圍內可以自行組織項目任務的完成，安排自己的學習行為的能力和條件。軍校本科生學習時間安排相對緊，自由支配時間少，更多的是集體授課和活動。但研究生課程安排相對靈活，有大量時間可以自我支配，具備項目驅動式教學模式的開展條件。

4.老師能夠提供完成項目任務必要的資源和工作環境，以便于獨立研究與小組討論。

（二）項目驅動教學法的設計原則

項目驅動教學模式的教學設計把以課本為中心轉變為以項目為中心，把以課堂為中心轉變為以實際動手能力和科研能力為中心。因此，項目驅動教學方法的主要前提是研究項目的制定。

1.項目要有明確的研究目標、研究時間、研究背景，以及該項目提升的知識和能力。

2.項目難度符合學生認知規律，采取由淺入深、由簡到難的遞進方式推進。具有一定的難度，但又不宜太大，太過簡單失去研究價值，而難度太大會挫傷學生積極性，也沒有足夠的時間去完成。

3.項目應具有針對性和代表性。盡管項目可能只針對課程某一知識點，但具有代表性，學生能夠在此項目的完成中得到啟發，進行拓展性思維，做到觸類旁通的效果。

4.項目應設計一定的評價環節。采取過程評價與結果評價相結合的方式展開。學員在獨立探究或協作學習中取得的階段性成果，需要在課堂上進行匯報和交流，對結果的評價主要考查學員對知識和技能的掌握程度，在參考項目研究報告的基礎上，重點考查學員在項目完成過程中的表現。

（三）項目驅動教學法的實施步驟

1.教學項目確定。根據課程教學目標，教學組以整體計劃的角度選擇合適的研究項目。實踐中將教學組“飛行動力學與制導”課程分解為以下相互關聯的研究項目，通過內容的模塊化、分層次、漸進式設計，由淺入深、層層遞進，完整包含課程全部內容：飛行動力學的基礎知識、火箭飛行的力學環境、空間運動方程的建立、自由段彈道特性分析、運動特性分析與彈道設計、攝動與顯式制導方法、再入制導方法、彈道設計（追蹤法、平行接近法、比例導引）、高超音速滑翔飛行器飛行控制等。并將以上項目以任務書形式呈現。

2.項目小組建立。如果選課人數比較多，可以分成3-5人的項目攻關小組并指定項目負責人，負責協調小組內部成員科研分工、與老師的聯系與工作進展安排。在小組建立時要盡量考慮學生的能力和水平差異，綜合學習成績動手能力，合理搭配，取長補短，充分調動每一名學生的科研參與積極性。

3.項目任務的實施。根據課程進度安排，將前期已確定教學研究項目以任務書的形式下發至各項目攻關小組，任務書內容包含以下內容：項目目標（老師設置）、項目產生背景（老師設置）、項目前序知識儲備（前序實驗、相關知識與理論基礎、基礎數據）、項目研究內容（教員設置）、項目研究方案及過程（學員完成）、項目實驗結果仿真分析（學員完成）、探索、思考與展望（學員完成）、完成時限等內容。在項目進行過程中要根據學生反饋及時組織答疑或安排小組討論。

4.項目考核與評價。采取過程評價與結果評價相結合的方式展開。根據學生各階段性成果、課堂上的匯報和交流，考查學員對知識和技能的掌握程度，最后重點考查項目研究報告的撰寫情況，依據學員在項目完成全過程中的表現，綜合給出考核結果。

三、項目驅動教學方法的探索與實例

項目驅動教學模式在“飛行動力學與制導”研究生課程群中實施三年來，已經積累了多項優秀課程研究項目，初步形成項目研究庫，基本可以承載飛行動力學與制導課程所包含的大多數重點內容，老師可以根據每屆學生具體情況進行調整。通過教學組的指導，已在各類核心期刊和國際會議發表學術論文10余篇，達到了課程改革既定目標，在掌握課程內容的基礎上，錘煉和提高了學術科研能力，增加了學生就業適應能力。

案例一：二維翼型網格生成

（1）項目研究目的

①下載安裝Gridgen網格生成軟件，掌握（4）項目總結。通過此次課程實驗項目，學生對Gridgen網格生成軟件的使用有了初步的了解，掌握了建立非結構網格的遠場（圓場）邊界的方法，學會了生成非結構網絡。觀察初步生成的網格，發現在翼型周圍的網格還比較稀疏，不能較好地模擬出實際環境，因此需要調整網格結構。增大網格密度有兩種方法，一是在翼型上步更多的點，二是增加塌陷因子，實踐發現這兩種方法都確實可以達到使網格數目增多的目的。對比兩種方法，由于塌陷因子只能在較小的范圍調節，而布的點數可以在較大范圍調整，因此增加布點的效果更Gridgen網格生成軟件的使用方法;

②熟悉非結構網格的生成方法。

（2）項目研究內容

①依托Gridgen軟件并生成給定的二維翼型;

②建立非結構網格的遠場邊界條件（圓形邊界）;

③生成非結構網格。研究網格布點數目與網格形狀的關系，促進理解課程對應內容;

（3）部分實驗結果顯示

案例二：二維翼型流場計算

（1）項目研究目的

①掌握Fluent軟件的使用方法;

②熟悉流場計算的一般方法。

（2）項目研究內容

①導入Gridgen軟件生成的二維翼型網格文件;

②設置流場計算參數;

③計算Ma=0.6，迎角Alpha=0°條件下的流場。

（3）部分項目研究結果

（4）項目總結

通過本次研究項目，科研小組掌握了Fluent軟件的基本操作方法，并將項目一的研究成果即Gridgen網格生成的case文件成功導入，建立仿真環境，成功模擬出流場中所受阻力Cd和升力Cl的大小。完成項目過程中，發現當構造的網格數目較少時，收斂速度較慢，而且精度也不高，通過增加網格數目能改進收斂速度，但隨著網格數目的增加，計算的速度明顯降低。需要不斷調整和迭代，在迭代后精度和收斂速度基本達到要求。

四、項目驅動教學模式的效果評價

在研究生“飛行動力學與制導”課程中引入項目驅動模式教學，以學生的學習產出最大化為目的，提倡課前預習，吃透項目研究內容，對于學生方面，有效克服了傳統教學模式下研究生學員學習主動性目的性不強，考核促進學習的作用不明顯等問題，既很好地掌握了課程教學內容，又培養了科研思維，提高了科研動手能力，對于后續的專業課程有極大的正向促進作用;同時在培養研究生嚴謹求實的工作思維習慣，幫助學生發掘對科研學術的興趣，確立后續職業發展方向和目標有較大幫助。課程建設方面，通過近幾年的項目驅動式教學，豐富了教學內容，形成了基本涵蓋課程群主要支撐知識點的項目研究任務庫，教師通過將最新的學科知識或軍事需求及時反映到教學中，引導學生實現“在研究中學習，在學習中研究”，符合人才成長規律，既豐富了教學內容與手段，同時也提高了教學效果和授課質量。據統計，通過項目驅動的教學模式支撐，學生已在國內外核心期刊和會議發表學術論文10余篇，教學效益得到最大程度的發揮。

參考文獻

[1]王欣，張毅.基于“項目驅動”的新型教學模式研究[J].東北電力大學學報，2012（2）：108-111.

[2]張樺，溫顯斌，王勁松.基于CDIO模式的計算機專業教學改革[J].計算機教育，2010（11）：71-73.

[3]李愛軍.“項目驅動”教學法在C語言教學中的應用[J].辦公自動化雜志，2010（18）：55-57.

[4]倫鏡盛，劉柱，陳美珍，等.基于OBE與整合思維的細胞工程教學改革初探[J].高校生物學教學研究：電子版，2016（3）：35-39.

[5]應湘.大學探究性課堂教學模式初探[J].電化教育研究，2005（10）：44-46.

Abstract： According to the characteristics of the project-driven teaching model， this paper studies the implementation conditions， implementation steps and the principles of project design. Combined with the teaching content and teaching goal of the course， and focusing on improving students' subjective initiative and encouraging students to learn independently and creatively， the teaching group introduced the project-driven teaching model into the course of Flight Dynamics and Guidance for postgraduates. Practice has proved that this model can improve the teaching effect of postgraduate courses， and has certain reference significance for the reform of postgraduate course teaching in colleges and universities.

Key words： project-driven; teaching model; application practice