项目驱动教学法在增强学生实践能力中的应用

唐正强

【摘 要】通过项目驱动教学法的研究，学生在项目实施过程中有意识、有组织的完成有实际应用价值的设计或产品，增强机械专业学生的实践能力。结合教师在研项目，拆分成适宜于机械专业本科生完成的小课题。结合课堂教学和课余指导方式，按照项目认知、项目计划、项目实施和结果评价的流程来完成教学。研究结果表明，项目驱动教学法促进了学生学习的积极性、开发了创新思维、培养了学生分析问题及解决问题的能力，极大的增强了学生的实践能力。

【关键词】项目驱动；教学模式；机械；实践能力

中图分类号： G633.67 文献标识码： A 文章编号： 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

机械专业的本科毕业生不仅要求具有丰富的理论知识，同时也应具备较强的实践能力。在传统的教学中，常常是理论脱离实践，课堂所学的理论在实践中没有体现，亦或是实践内容跟理论知识关联甚小。虽然大部分课程均安排有相应的课程设计来提高学生的实践能力，但因课程设计题目太过传统和陈旧，导致学生在实践训练中收货较小，难于面对我国制造业的迅猛发展要求。

1 项目教学法的意义

“项目教学法”是指老师和学生通过共同实施科研项目中的全部或部分实际工作而进行的教学活动。学生在项目实施过程中有意识、有组织、系统的完成一件具体的、有实际应用价值设计或产品，在具体的情景中通过所学的理论知识解决实际问题。

自从项目教学法引进我国开始，很多学校针对相应课程开展了项目教学法的研究，且取得了一定成效。北京师范大学珠海分校信息技术学院打破了传统的软件专业教学模式，探索了一条软件人才培养新方法——项目驱动教学（Project Drive Lecture），建立了“国际软件实验班”，系统学习软件的相关知识。通过一年的教学实践，其中四人在参加大三2009年暑期两个月的实习，就已成为国内知名软件企业研发中心的签约人员，且企业向学校提出全部承包软件实验班毕业生，搭建了一个人才供给的互动平台[1]。江西理工大学的陈敏等[2]研究了项目教学法在《机械制造技术》课程建设中的应用，提高了学生实际操作能力，给学生以直观感受；加工和装配虚拟实验室使得学生可以进行虚拟加工和装配；与相应的加工企业建立了校企联系，学生通过参观和企业技术人员的讲解，甚至直接动手，对项目得到直观的感受。武汉船舶职业技术学院的汪晓云[3]研究了基于“项目驱动”的《机械制造工艺与夹具设计》课程教学改革，开发了学生的思维，使理论知识在项目完成的实践中得到充分的运用，促进了学生的学习积极性，培养了学生的职业能力和职业素养。湖南城建职业技术学的何滨等[4]研究了基于项目驱动《机械设计基础》课程教学改革的探讨，以现代职业教育的先进理念为指导，以项目为主体，以不同专业的职业工作活動为导向，以全面培养学生的职业能力贯穿于整个教学活动的过程中，开发了具有专业特色的基于工作过程导向的《机械设计基础》课程模式。

由此可见，项目驱动法理论在国外诞生，近年来在国内引起了教育工作者的广泛关注和研究。其研究成果显示，项目驱动教学法能提高学生的学习兴趣，促进学生思维活跃、培养学生分析问题和动手解决问题的能力；理论联系实际，在具体的项目实施中表现出职业能力素养，为学生走出校门进入职场做好充分的准备。本文作者结合自身的科研项目，选择适宜于机械专业本科生完成的部分课题，通过课堂教学和课余指导方式，使得学生在完成项目的过程中加深理论知识的理解及应用，极大增强了学生的实践能力。

2 项目教学法的设计与实施

2.1 项目选择

机械专业大三的学生已经掌握了机械制图、机械原理和机械加工工艺分析等知识，掌握了二维/三维绘图软件，同时也在学习相关的分析计算软件，如ANSYS，MATLAB等。因此，作者根据学生知识基础和兴趣爱好，从完整产品的结构设计、简单零部件制造和复杂零件的工艺制定方向出发，选择以下三个课题作为学生的实际项目，每个课题学生自由组队，每队人数不超过5人。教学活动以完成各项目任务，并使学生在完成过程中应用所学理论知识分析解决实际问题，按照项目认知、拟定方案计划、项目实施和结果评价的流程来完成教学。

2.1.1 完整产品的结构设计

磁力耦合器是一种基于电磁感应原理研制出的非接触式新型传递装置，是实现运动系统中电机驱动轴和负载输出轴之间的动力传递。主要优点为无摩擦磨损、寿命长、允许对中误差、节能可靠等。学生在设计磁力耦合器的过程中，首先需要了解磁力耦合器的基本结构和工作原理；其次，根据电磁感应和涡流场的损耗分析设计参数（如永磁体尺寸、铜盘尺寸、空气间隙等）对磁力耦合器传递扭矩的影响，基于获得的基本参数设计完整的磁力耦合器。磁力耦合器在工作过程中会因为涡流损耗产生热量，使得磁力耦合器温度升高，温升过高将导致永磁体失效无法工作，因此必须对磁力耦合器进行冷却散热设计。学生创新的应用了三条均匀分布的阿基米德螺旋线作为冷却水水槽，水槽设计在产生热源的铜盘和铜盘端盖上，易于加工。并且通过ANSYS有限元软件进行热固耦合模拟，结果显示水槽的散热效果良好，保证了磁力耦合器的正常使用。水路在密封水槽中，避免与其他零部件接触，可减少对设备的腐蚀。学生在设计磁力耦合器的过程中应用了机械原理、机械制图等基础知识，同时还学习掌握了电磁场和热分析等相关知识。利用ANSYS和MATLAB软件进行编程计算分析，系统完整的将所学知识应用到实际中去，极大的锻炼了学生理论联系实际的能力。

2.1.2 复杂零件的工艺制定

风扇轴（如图1所示）是飞机发动机风扇部件关键旋转件，即与发动机寿命、安全性紧密相关的重要件，具有结构复杂、精度要求高、特种工艺多、加工难度大、工艺过程控制严格等特点，因此对风扇轴的研制具有十分重要的意义。黎阳国际制造有限公司作为飞机发动机零部件的主要制造企业，对飞机发动机中的各种复杂零部件的加工制造有着丰富的经验。该项目以风扇轴的加工工艺及工装设计为出发点，分析零件的材料、结构和工艺特点，了解零件的生产类型，在公司目前执行的工艺路线上进行工艺优化。对零件的加工和制造难点进行分析后，结合工厂实际生产情况，考虑加工经济效益，制定最优的工艺流程及相应的夹具设计。学生在完成该课题过程中应用了机械制图、互换性测试技术、机械制造和机械工艺流程编制等基础知识，锻炼了学生在工艺分析、夹具设计和机械加工方面的实践能力。

2.2 实施效果

针对磁力耦合器项目，学生设计了完整的磁力耦合器结构，绘制了零件图及总装图；创新的提出了冷却散热方案，申请了发明专利一项，解决了大功率磁力耦合器工作过程中温升太高而无法正常工作的问题。学生在完成整个项目的过程中，强化了工程制图及使用三维软件建模能力；使用MATLAB软件进行分析计算，锻炼了编程计算能力；开发了创新思维，培养了解决实际问题的能力。

通过对旋转放大桌的设计与制造，增强了学生对机械原理和机械结构的理解，把课本上的知识应用到实际当中。在结构设计过程中，出现了很多干涉和无法配合等问题，使学生深刻体会了设计过程中出现的问题，还有部分零件绘制了图纸却无法加工，使学生理解了绘图与制造的区别，真正的设计是要落到实处，能加工制造出来的设计才是好设计。实际的项目增强了学生学习的积极性，提高了结构设计和制图能力，同时锻炼了动手能力。

3 项目驱动实施关键点

3.1 教学项目的选择

项目的选择是一个关键问题，如何将教师在研的科研项目分解提取，转化为学生可执行并可完成的任务是一大难点。项目选择过难，则学生无法入手，也没有足够的时间精力完成；项目选择过于简单，则达不到锻炼学生的目的。不同的项目对学生实践能力的锻炼不尽相同，选择项目的时候要了解学生的基础和学习能力，并尽量涉及多种知识，使学生能将更多的知识转化到实践中，同时促进多学科知识的融合。此外，应确立优秀且切实可行的项目，使学生能积极主动的参与到项目中来，在真实的问题情境下应用旧知识探索新知识，使所学知识得到巩固、加深和迁移，提高教学效果。

3.2 教师适当的指导

学生在项目实施过程中，不可避免的会遇到各种各样的问题，需要教师进行指导。教师在指导过程中应根据学生的实际情况进行指导。教师指导要适度，在保证项目顺利完成的同时，多让学生在实施过程中自己发现问题，学习新知识，利用新知识解决问题。如果教师指导不够，则会打击学生积极性，使得项目无法完成；如果教师指导过度，对学生各方面能力的培养力度则不够。

3.3 过程控制

在项目进程中，学生不仅要掌握完成项目的知识和技能，更要学会管理项目，制定项目计划，分配任务，督促组员按时保质的完成工作。学生项目实施时，不可避免的会遇到各種困难，此时，学生首先要学会分析困难，找出关键因素，协调资源，制定新路线方案等，充分发挥学生的自主力，以实际项目工程的理念管理项目，实施项目，保证项目的顺利完成。

4 结束语

通过项目驱动教学在机械专业本科生中的应用，将传统教学模式中以教师为中心转变为以学生为中心，以教材为中心转变为以工程实际项目为中心，以课堂为中心转变为以实践为中心，使学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，培养学生分析解决问题的能力及团队合作能力，提高学生学习积极性，学习新知识并运用新知识解决问题的能力，使学生学有所用、学以致用，切实提高学生实践能力。

【参考文献】

[1]程努华，倪玉华.项目驱动教学模式的研究与实践，CEPE中国电力教育，2019（149）.

[2]陈敏，伍胜男，刘小秋.项目教学法在《机械制造技术》课程建设中的应用研究，职业时空，2008（9）.

[3]汪晓云.基于“项目驱动”的“机械制造工艺与夹具设计”课程教学改革，武汉船舶职业技术学院学报，2013（3）.

[4]何滨，李盛.关于基于项目驱动《机械设计基础》课程教学改革的探讨，科技与生活，2010（6）.