基于問題解決能力培養的職業院校機電專業數學項目化學習策略研究

摘" 要：項目化學習是基于真實、復雜且具有挑戰性的問題所設計的系統性學習活動，是發展學生學科核心素養的重要方法。數學項目化學習通過解決真實問題，提升職業院校學生的數學應用能力，但目前機電專業數學項目化教學在問題解決和能力培養方面還存在諸多不足，表現為項目設計缺乏問題導向、內容與專業實踐聯系不緊密、實施過程重操作輕思考、評價偏重結果導向等。文章在分析問題的基礎上，從優化項目設計、加強知識應用、突出元認知策略指導、構建多元評價體系、提升教師教學設計與指導能力等方面，提出了基于問題解決能力培養的數學項目化學習策略，為相關教學實踐提供參考。

關鍵詞：職業院校；機電專業；數學項目化學習；問題解決能力

中圖分類號：G712" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2025）08-0143-04

培養學生解決實際問題的能力，是職業教育的重要使命，機電專業作為職業院校的重點專業領域，涉及機械、電氣、自動化等諸多方面，對學生綜合運用知識和解決復雜實踐問題的能力提出了更高要求。數學作為工程技術的基礎，在機電類問題解決中發揮著重要作用，開展數學項目化學習，引導學生在真實問題情境中探究數學知識的應用，有助于提升學生的問題解決能力。

一、數學項目化學習的價值

數學項目源于生活實踐，貼近學生專業，學生在探究過程中能深刻認識數學知識的實際應用價值，樹立學好數學的信心。由于項目情境復雜多變，學生需要綜合運用多學科知識，通過小組協作探究解決方案，引導學生在“做中學”，培養分析問題、解決問題的綜合能力，項目學習注重培養學生的元認知，引導學生在解決問題的過程中反思所用策略的有效性，調整優化解決問題的思路和方法，學會自我管理、自我監控，養成良好的思維習慣。

二、職業院校機電專業開展數學項目化學習的必要性分析

第一，能強化理解認知和實踐應用。數學對于機電專業的學生來說，不僅是一項計算工作，更是解決各種問題的一種思維。學生通過項目化學習，可以將工作中的實際問題和數學知識結合起來。這有利于幫助學生獲得數學知識在專業領域的應用能力。第二，能培養創新思維和應變能力。在項目實施過程中，學生需要面對真實或模擬的工程問題，通過團隊合作、資料搜集、方案設計和問題分析等環節，鍛煉其獨立思考和創新解決問題的能力。第三，能提升動手能力和實踐能力。在機電領域，理論知識與實踐技能是相輔相成的。通過項目化學習，學生可以在實際操作中應用數學知識，如在機械加工、電路測試等環節中，運用數學計算來確保精度和效率。第四，激發學習興趣和專業認同。通過解決與專業相關的數學問題，學生能夠感受到數學知識的實用價值，從而增強學習動力，養成積極的學習態度。同時，這種學習方式也幫助學生更好地認識到自己所學專業與未來職業的聯系，增強職業認同感。［1］

三、職業院校機電專業數學項目化學習的現狀

（一）項目設計問題導向性不強，教學效果欠佳

在機電專業數學項目化教學中，部分項目設計存在“假問題”傾向，沒能緊密聯系機電生產一線的實際工程問題，這些項目雖然從形式上模擬了工程情境，但所涉及的數學問題比較單一，缺乏復雜性和交叉性，往往用一個固定的數學公式就能輕易解決，難以引發學生深入思考。學生獲得的只是應對簡單問題的表面經驗，缺乏解決復雜、非常規問題的訓練，有些項目雖設置有一定的問題情境，但問題呈現方式簡單直白，與數學知識點的聯系一目了然，學生無需經過深入探究和推理論證，難以在解決問題的過程中實現數學能力的內化。

（二）項目內容與實踐脫節，專業應用效果待提升

目前，許多數學項目雖立足機電領域，但與專業實踐的結合還不夠緊密，具體應用價值不足，部分項目涉及的知識點與專業核心技能關聯度不高，對學生未來職業發展的針對性、實效性有限。還有些項目雖切合專業方向，但只注重相關數學知識的表面應用，忽視了數學思想方法在解決專業問題中的內在價值，學生在項目探究中難以真正領會數學工具在專業領域的應用價值，無法建立知識遷移的“橋梁”，學習動力不足；有些項目雖立足于工程情境，但內容局限于方程計算、數據處理等初級層面，缺少工藝優化、設計創新等高階實踐任務的融入，學生學以致用的機會有限。

（三）項目實施過程重行動輕思維，學習碎片化問題突出

在項目實施過程中，一些教師過于強調操作步驟和結果呈現，而忽視了問題解決過程的思考訓練，教師常常直接告訴學生解題思路，讓學生照本宣科，缺少啟發引導；或者一味追求項目的快速完成，不給學生留出獨立思考的時間。在這種“填鴨式”的操作指導下，學生缺乏對問題的深入剖析，難以理解形成解決方案的過程，其問題解決能力無法在實踐中得到鍛煉，許多項目的實施環節較為零散，缺乏對問題解決過程的整體設計與指導，使學生在斷斷續續的操作中難以形成系統的解決問題思路。［2］

（四）項目評價重結果輕過程，多元評價不足

項目評價是保障項目學習實效的關鍵環節，但當前許多數學項目的評價偏重結果導向，只注重學生作品的完整性和準確性，對其解決問題的過程考察不夠，難以全面評價學生的問題解決能力。在“結果至上”的評價導向下，有的學生為追求高分，照搬網上的解決方案，缺少獨立思考；有的學生為速成項目成果，簡單地拼湊資料，缺乏嚴謹的邏輯論證，這種急功近利的學習態度，無助于其問題解決能力的形成。一些項目的評價主體單一，只有教師參與，缺乏學生自評、生生互評等多元評價，學生難以獲得及時反饋，教師也難以獲得有效的學習反饋，不利于發現問題解決過程中的不足。

（五）教師相關經驗缺乏，對教學設計和把握不夠

教師是項目化學習的組織者和引導者，其教學設計與指導能力直接影響著學生解決問題能力的培養效果。但目前部分教師自身缺乏系統的問題解決能力訓練，導致其對教學規律把握不夠，在教學設計與過程指導中還存在短板。一些教師缺乏工程背景，對機電行業的實際需求了解不夠，難以精準設計應用導向的項目任務，引導學生在真實工程情境中開展探究，在項目實施過程中，教師習慣于直接給出標準答案，忽視了啟發誘導，很少給學生獨立思考、自主實踐的機會，導致學生的問題解決能力培養受到限制。

四、在項目化學習過程中培養學生問題解決能力的策略

（一）以真實問題為導向優化項目設計

數學項目的真實性與復雜性，是促進學生深度思考的關鍵，教師要深入企業調研，發現生產實踐中的真實問題，并提煉其中蘊含的數學原理，轉化為項目任務。如在數控機床領域，刀具磨損檢測是一個常見的技術難題，需要運用數理統計知識設計合理的抽樣檢測方案。教師可據此設計“刀具磨損檢測優化”項目，引導學生分析影響刀具磨損的因素，建立磨損量與切削參數間的函數關系，優選抽樣方案，并通過仿真驗證方案的可靠性。項目情境要突出問題的非結構化特點，為學生提供觀察問題、提出問題的空間，如在上述項目中，教師可設置若干備選方案，鼓勵學生比較論證，激發求異思維，也可設置方案的限制性條件，引導學生探究優化對策，發展批判性思維。

例如，在“數控銑削加工工藝優化”項目中，教師通過企業調研，引出產品表面粗糙度超標這一問題，遂引導學生分析工件材料、刀具類型、銑削參數等因素對表面質量的影響，運用回歸分析方法，建立銑削參數與表面粗糙度的函數關系，開展正交試驗，優選加工參數。項目方案要開放，如在原有的“三因素三水平”試驗方案基礎上，學生還提出增加“刀具材質”因素，師生一同討論其合理性。學生小組設計了多種試驗方案，通過比較論證，優選出可靠性高、成本低的最佳方案，在解決問題的過程中，學生全面分析問題影響因素，論證論據充分，優化方案切實可行。

（二）加強數學知識與專業實踐的聯系

為增強數學學習對專業能力培養的針對性，教師要系統分析專業核心技能對數學知識的需求，優選典型工作任務，將數學知識融入其中。如在數控編程課程中，刀具軌跡精確計算是核心技能之一，需要綜合運用空間解析幾何知識，教師可在此基礎上，設計“復雜曲面軌跡規劃”項目，引導學生建立刀具軌跡的參數方程，求解干涉點坐標，優化刀具軌跡，實現曲面高效加工。這一項目讓學生感受到數學在道路規劃中的巧妙應用，將抽象的數學知識與切身的生產實踐聯系起來，極大地激發了學習興趣。數學知識的實際應用，蘊含著豐富的數學思想方法。教師要引導學生領悟數學的一般方法在工程實踐中的價值，如在銑削實訓項目中，引導學生體會數學建模的一般思路對工藝參數優化的價值。在數控編程項目中，引導學生認識算法設計中的數學抽象思維對編程效率的提升，在精密測量項目中，引導學生把握誤差分析與數據處理中的近似思想，體會其在保障測量精度中的重要性，如此，學生方能充分認識到數學學科素養對專業發展的深遠影響。

例如，在“機械設計中的參數化建模”項目中，教師引導學生梳理機械設計基礎、計算機輔助設計、數值分析等知識在參數化建模中的綜合應用，并分析其中蘊含的數學思想方法。學生在項目實踐中，運用極坐標變換、樣條插值等數學方法建立復雜曲面模型，優化裝配公差設計，體會到數學知識在建模仿真中的巧妙應用，更重要的是教師引導學生總結參數化建模的一般思路，即通過變量參數化，實現零件外形與尺寸的快速修改，通過模型關聯，實現產品裝配與干涉檢查的自動更新。學生由此感悟到現代設計制造中的數字化、參數化、集成化理念，領會到數學推理論證的嚴密性思維對工程建模的重要價值。［3］

（三）突出元認知策略指導，優化問題解決過程

項目化學習強調學生的主動探究與反思，教師要在項目實施全過程滲透元認知策略指導，引導學生主動監控、評價、調節問題及解決過程，培養良好的思維習慣。在項目設計環節，教師要引導學生評估項目需求與自身知識技能的匹配度，合理設置學習目標；在項目實施環節，引導學生時刻詢問項目進度與預期是否匹配，及時發現問題并調整優化；在成果展示環節，引導學生系統梳理問題解決過程，評價各環節的思路方法；在項目反思環節，鼓勵學生撰寫學習日志，反思自身的思維過程，并與他人分享心得。

以“數控機床故障診斷與排除”項目為例，教師在項目導入時，要示范發散思維方法，引導學生全面思考可能的故障原因，并畫出故障樹，直觀地呈現故障與機床子系統的邏輯關系；在診斷測試環節，要示范將抽象問題具體化的思路，引導學生將“軸系精度降低”問題細化為“回轉精度、定位精度、插補精度”等可測量問題；在排查過程中引導學生以小組為單位交流診斷思路，啟發學生優化診斷策略，并及時糾正偏差；在故障排除環節，引導學生撰寫維修方案，要求列出各備選方案的優劣勢，并說明最終方案的理由。項目后，教師組織經驗交流會，邀請學生分享診斷排除心得，引導其反思關鍵節點的思維得失，并對比同學的思路，揚長避短，內化優選策略。在認知反思中，學生認識到發散性思維與輻射性思維的優勢，學會用流程圖梳理診斷思路，養成了探究反思的習慣。

（四）關注解決問題的能力，構建多元評價體系

評價導向對學生的問題解決行為具有重要影響，要突出過程性評價在項目學習中的重要性，建立以促進思維發展為導向的多元評價體系。評價指標要聚焦學生在問題解決過程中的思維表現，兼顧發散性思維、批判性思維、反思性思維等，引導學生關注解決問題的“過程”，而非僅盯著“結果”。評價主體要多元，教師評價要突出引導性，注重診斷學生思維方式的特點，促進其優化提升，學生互評可通過結對觀察、小組討論等方式，在生生互動中引發反思。企業評價可邀請工程師參與項目成果評審，以企業需求為導向，點評方案的針對性與創新性，評價方式要靈活，采取學習日志、課堂觀察、作品評析、成果匯報等多種形式，動態記錄學生的思維歷程。

以“機械裝調工藝優化”項目為例，教師從“發現問題、分析問題、解決問題、優化方案”四個維度，制定思維導向的評價指標，教師在項目伊始，詳細說明各環節的關注點，引導學生優化思維過程。在項目實施中，教師細致觀察每位學生的表現，形成課堂觀察記錄表，記錄其分析問題的全面性、論證問題的合理性等，課后及時與學生溝通，點撥優化策略，學生通過撰寫項目日志，記錄每日學習收獲，并每周組內交流，互評思路得失。企業教師受邀參與項目成果答辯，從安全性、精度、效率等專業角度，點評學生作品。在多元評價激勵下，學生的問題解決思路日益清晰、全面，方案的科學性、針對性、創新性不斷提高。［4］

（五）加強教師項目化教學“雙創”能力培養

教師是開展項目化教學的關鍵，其項目設計與指導能力直接影響教學成效。教師要主動適應項目教學的新要求，加強自身問題解決能力的訓練，提升項目化教學的“雙創”能力，即創設真實問題情境的能力與創新組織教學的能力。鼓勵教師利用假期，深入企業鍛煉，提升實踐技能，增強對真實工程情境的把控，搭建校企合作項目平臺，通過與企業聯合開發真實項目，讓教師在項目開發中強化問題意識，學校要完善教師教學能力發展的制度保障，將教學能力作為考核的重要指標，激勵教師開展行動研究，在實踐中提煉項目化教學的有效策略。［5］

五、結語

數學項目化教學是深化職業院校教育教學改革的重要抓手，對培養學生的問題解決能力、提升就業競爭力具有重要意義。職業院校要立足自身特色和優勢，加強校企合作，共同開發融入行業發展前沿和區域產業需求的真實項目；要創新教學組織形式，加強多學科協同，優化項目實施與指導；要完善評價機制，將思維發展融入考核全過程；要加強師資建設，提升教師的工程實踐能力和項目化教學能力，為開展數學項目化教學提供堅實保障。項目化教學作為一種新的教育教學模式，唯有扎根生產實際，著眼學生發展，激活其學習潛能，才能培養出一流的智能制造時代技術技能人才，為國家制造業轉型升級提供不竭的人才支持。

參考文獻：

［1］ 張弛，孫瀟瀟. 課程思政視域下五年制高職數學課程項目化學習的實踐：以“三角計算及其應用”的教學為例［J］. 學園，2024， 17（06）：1-3.

［2］ 李建軍. 高職數學課程“眾→精→尖”梯次建設，促進“人人皆可成才”的探索與實踐［J］. 才智，2022（21）：149-152.

［3］ 郭偉偉. 高職應用數學課程項目化教學實施分析［J］. 成才，2021（07）：57-58.

［4］ 肖愛國. 高職數學課程項目化教學的研究［J］. 遼寧高職學報，2019，21（06）：67-69.

［5］ 鞠瑞年，張晶. 淺議高職數學項目化教學改革［J］. 職業，2017（28）：100-101.

（薦稿人：王偉，哈爾濱工程大學研究生院教授）

（責任編輯：楊毅恒）

基金項目：2024年度全國工業和信息化職業教育教學指導委員會電子信息分指委教學研究科研課題“基于學科核心素養的中職機電專業數學項目化學習的校本實踐研究”（課題編號：DZ24090）；第五期江蘇省職業教育教學改革研究課題“基于學科核心素養的中職機電專業數學項目化教學的校本實踐研究”（課題編號：ZYB38）；2022年度江蘇聯合職業技術學院課題“五年制高職《數學》課程項目化教學的創新實踐——以機電一體化技術專業為例”（課題編號：B/2022/11/118）

作者簡介：周勇俊（1978－），男，學士，江蘇聯合職業技術學院泰州機電分院中學一級職稱，研究方向為數學教育。