基于任務驅動的多目標培養模式探索

關鍵詞：任務驅動；多目標培養；機械制造技術；課程設計；教學模式

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

0 引言

《機械制造技術課程設計》作為機械工程專業人才培養的重要實踐環節，其教學質量直接關系到學生專業能力的形成與未來職業發展的潛力。然而，傳統的教學模式往往側重于理論知識的傳授，忽視了學生實踐能力和創新能力的培養。

基于上述情況，國內一些教學機構在《機械制造技術課程設計》教學實踐中，從不同視角進行了相應的教學改革研究。北京信息科技大學王紅軍等基于OBE理念，采用貫穿“五段式”實踐環節教學方法，培養了學生的創新能力和動手能力[1] ；純電動汽車動力系統設計與測試湖北省重點實驗室張健等結合車輛工程畢業要求的實踐人才培養目標，將工程教育認證的理念貫穿于課程設計的各環節，提高了學生能力培養與企業崗位需求的切合度[2] ；浙江師范大學丁金福等把CAD/CAPP 技術與課程設計相融合，使學生了解到現代設計的理念與方法在實際生產中的應用[3]。這些研究和實踐在不同的層面取得了一定成效，促進了教學質量的提升。本文主要通過實施任務驅動的教學模式，更加系統和全面地進行教學改革，多維度促進學生機械工程制圖能力、產品設計創新能力、制造工藝規劃能力及團隊溝通協作能力等關鍵技能的綜合發展。

1 任務驅動教學模式的理論基礎與實施意義

1.1 理論基礎

任務驅動教學模式起源于建構主義學習理論，強調以學生為中心，通過設計具有真實性、挑戰性和趣味性的學習任務，引導學生在完成任務的過程中主動探索、積極學習相關知識。該模式認為，學習是一個主動建構知識的過程，而非被動接受的過程。因此，教師應成為學生學習活動的引導者、支持者和合作者，為學生提供豐富的學習資源和良好的學習環境[4]。

1.2 實施意義

任務驅動教學模式的實施，能夠促進理論與實踐結合、激發學習興趣和動力、培養綜合能力和素養、促進創新思維的發展[5]。

首先，任務驅動教學模式通過模擬真實工程環境，使學生在解決實際問題的過程中，將理論知識與實踐操作緊密結合。其次，具有挑戰性和趣味性的學習任務能夠激發學生的學習興趣和好奇心，使他們更加主動地參與到學習活動中來。同時，在完成任務的過程中，學生需要綜合運用所學知識，進行問題分析、方案設計、實踐操作和團隊協作等多個環節的工作，從而全面提升學生的綜合素養。另外，學生需要不斷嘗試新的思路和方法，這一過程有助于培養學生的創新思維和解決問題的能力。

因此，將任務驅動教學模式應用到《機械制造技術課程設計》中（圖1），將有助于課程目標的達成，促進學生的全面發展。

2 任務驅動教學模式在課程中的實踐應用

2.1 教學目標的設定

在《機械制造技術課程設計》中實施任務驅動教學模式時，首先需要明確教學目標，即我們培養的學生應當具備什么樣的專業技能和工程素養。從之前的情況來看，很多畢業的學生進入到企業，基本的作圖規范不清楚、繪圖軟件操作生疏，也不清楚工藝規程設計以及工藝文件的編制，更談不上獨立開展簡單的產品設計。企業不得不安排老員工手把手地指導，經過半年甚至一年以后才能逐步上手工作，這對企業和學生來說都是一種時間和經濟上的損失。

因此，我們根據行業的需求和課程的特點，設定了以下多維度的培養目標。

（1）制造工藝規劃能力。能夠依據給定條件制訂工藝路線并分析，對工藝規程相關內容進行計算并做出合理選擇。

（2）產品設計創新能力。利用所學機械設e3bf0bfcc2f6aada1cda1d8e755db7496375b7511ac2051154786f70166198db計、工程力學等知識，結合裝夾工藝要求，能夠針對某道工序設計專用夾具。

（3）機械工程制圖能力。掌握機械制圖的基本規范和技巧，能夠對毛坯、工件以及夾具進行三維建模，并準確繪制出零件圖和裝配圖。

（4）具備相應工程素養。能夠自行分析問題并查閱手冊、圖表、規范等相關資料，鍛煉自主學習能力，同時學會與他人有效溝通與合作，共同完成課程設計任務[6]。

通過這些教學目標的達成，提高學生的專業綜合能力，盡量使學生切合企業的需求，減少與企業的磨合成本。

2.2 教學任務的設計

教學任務設計是任務驅動教學的重要環節，涉及到如何規劃和組織教學活動，以實現既定的教學目標?！稒C械制造技術課程設計》結合工程實際，選取CA6140 車床的典型零件作為設計任務題庫，包括軸桿類、輪盤類、支架類、支座類和廂體類共5 大類，35 個零件。主要的任務要求為綜合運用所學知識，設計相應零件的加工工藝規程及此零件的專用夾具，包含了從工藝分析、毛坯設計、工藝規劃到夾具設計等多個環節的內容，全面覆蓋了課程的主要知識點和培養目標。另外，還可以結合工程實訓使用機床設備完成零件的制作，并對加工完成的零件進行測量分析，從中理解機械加工質量的概念及其影響因素，掌握相關控制的工藝措施。

為了提高教學的有效性和學習的效率，課程將總體教學任務進行細化，把上述復雜的工程項目分解為三個子任務，分別是工藝規程的設計、專用夾具的設計和設計說明書的撰寫，每個子任務都應明確具體的要求和評價標準。教學任務的設計完成后，需要在課程開始前向學生發布課程設計任務書和相關資料，明確任務目標、要求和時間節點。同時，教師應提供必要的指導和幫助，引導學生逐步完成任務。

2.3 教學過程的實施

在任務驅動教學實施過程中，更加側重于學生的主動學習，以提高他們的實踐能力和問題解決能力。根據本專業人才培養方案，《機械制造技術課程設計》課時為24 學時，分3 天進行，整個設計過程大體分為以下三個階段（表1）。

2.3.1 設計準備階段

根據班級人員和任務題庫情況，將學生分為5 組，每組選擇不同的零件類型作為設計任務，明確設計內容和要求。學生根據任務要求進行自主學習和資料收集工作，了解機械零件的具體結構和使用要求。同時，組織小組討論，鼓勵學生交流學習心得和遇到的問題，共同尋找解決方案，以此培養學生自主學習能力和溝通交流的團隊協作精神。

2.3.2 設計實施階段

學生在掌握一定理論知識的基礎上，開始進行實踐操作和設計工作。

（1）零件工藝分析和毛坯設計，具體步驟：對零件進行工藝分析，審查零件圖中有無差錯疏漏以及零件的結構工藝性是否合理，結合零件工程圖完成三維建模；根據零件的生產綱領確定生產類型，選擇毛坯種類，并通過查表和計算確定毛坯加工余量并繪制毛坯圖樣。這一環節主要培養學生分析問題的能力以及機械工程制圖能力，能夠進行三維建模和繪制二維工程圖。

（2）編制機械加工工藝規程，主要包括：擬定工藝路線，選擇各工序所用工藝設備，確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差，計算切削用量及時間定額，填寫工藝文件等內容。這一環節主要提升學生對制造工藝規劃的能力，能夠根據各種機械加工方法的特點和相關計算，制定合理的工藝解決方案。

（3）設計、繪制夾具裝配圖及零件圖，主要包括：明確夾具的設計任務、確定定位基準和定位方案、選擇和確定對刀元件或導向元件、確定夾緊方案、建立夾具裝配體的三維模型，并繪制主要非標零件的工程圖。這一環節根據特定工序設計專用夾具，主要鍛煉學生的產品設計創新能力和機械工程制圖能力，能夠綜合運用所學知識完成簡單裝置的設計。

（4）撰寫設計說明書，有條理地總結設計過程，規范完成課程設計，通過這一環節鍛煉學生歸納總結和書面表達的能力。

教師在整個設計實施階段，應關注學生的學習進展和項目設計情況，并給予必要的指導和建議，對于不合理的方案應及時指出并引導學生進行修改和優化。

2.3.3 設計總結階段

在課程結束前或者每一個設計環節組織成果展示，讓學生展示自己的課程設計成果并進行匯報。采用學生互評和教師評價相結合的方式對成果進行評價打分，同時鼓勵學生提出自己的見解和建議以進一步完善課程設計成果。

3 教學效果評估與反思

3.1 教學效果評估

通過實施任務驅動教學模式在《機械制造技術課程設計》中的實踐應用，結合學生在過程中自主學習和合作交流情況、結課后任務完成的課程考核情況（圖2），我們發現：學生的機械工程制圖能力、產品設計創新能力、制造工藝規劃能力得到了鍛煉和提升；學生的溝通交流能力和團隊協作能力得到了加強，并塑造了良好的工程素養。更重要的是，區別于傳統教學模式，學生在完成任務的過程中能夠主動探索和創新，學生的學習興趣和積極性明顯提高，學習氛圍得到了很大改善，這也有助于學生能夠在專業領域持續的發展和進步。

3.2 教學反思

雖然任務驅動教學模式在《機械制造技術課程設計》中取得了一定的教學效果，但我們也發現了一些問題和不足：部分學生在面對復雜任務時表現出一定的畏難情緒，特別是一些學習基礎相對差的學生，需要進一步加強引導和鼓勵；學生在任務完成過程中存在時間管理不當的問題，導致部分任務完成質量不高以及進度滯后的情況；部分學生在團隊協作中缺乏主動性和責任感，沒有很好地融入小組，需要加強團隊協作能力的培養。針對以上問題和不足，我們將在未來的教學實踐中進一步優化任務設計、加強過程管理和指導、完善評價體系等方面的工作，以不斷提升教學成效。

4 結束語

本文基于任務驅動的教學模式在《機械制造技術課程設計》中的實踐應用進行了深入探討和分析。通過構建以實際工程項目為背景的教學任務，引導學生在解決實際問題的過程中深化理論知識、提升實踐技能并培養創新思維和工程素養。實踐結果表明，該模式可有效促進學生多維度的全面發展，提高教學效果和教學質量。今后，我們將面向先進制造業的工程技術人才需求，持續探索和完善任務驅動教學模式在機械工程類專業課程中的應用。

作者簡介：王彥崗，碩士，高級工程師，研究方向為專用汽車的開發與應用。