基于项目载体的机械设计基础教学实践研究

    夏小群 陈晓兰 连海山

    

    摘 ?要 项目教学法是指在教师的指导下，学生通过项目的载体，以小组合作的方式，自主学习创新，共同完成任务。以高校机械类课程中的专业基础课机械设计基础为研究对象，进行教学案例设计及试点教学。实践证明，项目教学法比传统教学法更加适合现代高校工科教学，更契合学生的自主学习模式。在项目实施过程中，學生对专业课程的学习表现出更大的兴趣和喜爱。同时，项目的实施和任务的完成过程还锻炼了他们的动手操作能力、团队协作能力和创新能力。

    关键词 项目教学法;机械设计基础;高校;自主学习

    中图分类号：G652 ? ?文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）16-0068-03

    Research on Teaching Practice of Machine Design Foundation based on Project-Based Learning//XIA Xiaoqun， CHEN Xiaolan， LIAN Haishan

    Abstract Project-Based Learning is a teaching method that students accomplish tasks together by themselves under the guidance of tea-

    chers. In the process， they can learn and complete design indepen-dently by means of team or group cooperation through the imple-mentation of the project. This paper designs a teaching case for the course of Mechanical Design Foundation by using Project-based Learning. And the project implementation identifies that Project-based Learning is more suitable for students and engineering courses.

    Key words project-based learning; mechanical design foundation; colleges and universities; independent study

    1 引言

    机械设计基础不仅是机械类专业的专业基础课，也是仪表自动化、土木工程、材料成型等非机类工科专业的专业必修课，是高校工科教育中占有重要地位的一门基础课。该课程需要具备机械制图、材料力学、互换性与测量、工程材料、机械制造基础等课程的知识背景，包含机械原理和机械零件两大部分内容。该课程各章节自成一体，内容看起来零散且覆盖面广，是一门理论性和实践性都很强的课程。传统的教学方法按照教材目录进行编排讲述，学生在学习过程中无法将各章节内容建立联系，直接导致学习的目的性不强，学习热情和学习兴趣差，学习效果不好。

    项目教学法是以项目为载体，通过任务来驱动学生学习的教学模式。该教学方法可以将看起来毫无联系的知识，在模拟的工程项目背景下进行有机联系，让学生在主动计划、讨论、实施和评价的过程中增强学习兴趣，把枯燥的知识融会贯通，并熟悉工程手册和国家标准的使用，以此达到提高教学质量、提升学生专业素质的目的。

    2 项目教学法与传统教学法的区别

    项目教学法简称PBL（Project-based Learning），是在建构主义指导下，以项目为载体的教学方法[1]。综合国内外各学者的观点，结合工科高等教育的特点，可以把项目教学法定义为：在教师指导下，让学生通过项目载体，以团队或者小组合作的方式自主去学习创造，共同完成任务。项目教学法打破了传统的教学方法，将理论知识与实践应用相结合，培养学生的动手操作能力、团队协作能力以及创新能力[2]。与传统的填鸭式课堂教学相比，项目教学法在交流方式、学习方式、参与程度和激励手段方面存在很大优势，具体对比如表1所示。

    3 教学项目的确立

    机械设计基础系列教材，在结构体系上往往分散、孤立地介绍各种传动机构和机械零件的理论知识和设计方法，不能从实践的角度和系统的机械设计的具体目标出发来指导教学[3]。确立本课程教学实践过程中的具体项目时，要尽可能地将这个工作领域所需要的知识点和技能最大限度地融于项目教学中，让学生在项目实施整个过程中能将教材上的理论知识、项目进展中的设计方法、任务完成中的操作技能等进行实践运用，让学生在学习中体验“就业”，真正达到学以致用的目的。

    本文依据课程教学目标，遵循以项目为载体、以任务为驱动的设计原则，将本课程内容包含在六个项目之中[4]，如表2所示。

    4 基于项目的教学过程

    科学的教学方法和教学手段是实施教学的工具。本文按照图1所示流程来实施项目教学。

    5 基于项目的教学实践展开案例

    在教学过程中，通过引入项目，让学生将实践目标和知识目标结合起来，并引导他们从实践中发现问题并解决问题，在发现问题的过程中学习知识，在解决问题的过程中学会将知识融会贯通的技能。这里以项目四“带式输送机装置中的带传动设计”为例，说明项目教学实践的具体过程。

    项目分析 ?作为项目开始的第一个阶段，项目分析阶段主要是明确项目的任务，并结合项目的任务来搜集与项目相关的资料。在项目实施过程中要遵循“教师引导、学生为主”的原则，教师在这一阶段要告诉学生最终的设计目的是要设计一个带传动系统，对这个系统要包含哪些内容则不要急于告诉学生。如何设计一个带传动系统？学生根据这一需求，自行查阅资料了解带传动具有哪些类型，不同类型的带的传递效率之间的差别、工作机理及使用场合;查清楚要完成这个设计需要展开哪些基本工作;了解目前进行带传动设计应遵循的最新的国家标准;等等。

    任务分解 ?项目的实施需要以小组的形式来完成任务，通过前期的学习，把整个系统的任务进行细化，实现分工合作。本文在该项目的教学实践过程中，以岭南师范学院汽車服务工程16级1班的25名学生为实践对象。将这25名学生分成五个工作小组，要求各小组制定好项目实施的步骤及分配好每个组员需要负责的部分。

    项目实施 ?教师在实施项目教学法的过程中通过实际案例的引入，采用因材施教和启发式教学方法，引导学生在项目实施过程中自主探究，主动解决实际问题。而且教师可以根据学生的学习成绩以及学习特点，将学生分成不同的小组，培养他们团队协作的能力以及动手操作的能力，顺利完成项目教学的实施。在教学过程中，该项目的具体实施步骤如下。

    1）项目要求提出。根据项目“带式输送机装置中的带传动设计”的项目要求和任务，制订项目工作计划，进行小组分工，明确自己的任务。

    2）理论知识的储备。教师在项目开始前，先带领学生了解带传动的分类、特点及应用，让学生掌握带传动的受力分析等知识，尤其要重点介绍V带传动的相关知识点。给出V带传动设计的原始数据，包括带式传输机一天的工作小时、载荷条件、传递功率P、主从动轮的转速n1与n2、

    外廓尺寸、空间位置条件等。

    3）项目展开。学生根据确定的项目任务，积极主动查阅相关资料，小组之间相互合作交流，制订详细的方案。详细的项目实施步骤：

    分组分工→了解带式传输机及V带传动等相关内容→确定计算功率PC及选择V带型号→确定带轮的基准直径dd1和dd2→确定中心距a及带的基准长度Ld、带传动的张紧装置→验算小带轮的包角及确定V带根数z→计算初拉力F0及作用在轴上的压力FQ→设计带轮结构→绘制出传动简图并标明基本参数→组内总结并提交作业

    4）教师检查评估。教师组织学生选择一个代表进行分析以及解释，由其他组的学生进行评估。教师最后可以根据实际情况及学生的表现进行总结，对讨论结果做出正确的评判，引导学生认识到自己的不足，进一步帮助学生去巩固所学的专业知识，提高他们的评估总结工作能力，培养他们的独立学习能力和创新能力。

    6 结语

    实践证明，项目教学法比传统教学法更加适合现代高校工科教学，更契合学生的自主学习模式。在项目实施过程中，学生对专业课程的学习表现出更大的兴趣和喜爱。同时，项目的实施和任务的完成过程锻炼了他们的动手操作能力、团队协作能力和创新能力。并且，教师在项目开展过程中，提高了与学生的沟通程度，加大了对教学对象的了解，增强了自身的应变能力，能展开更有针对性的教学，提升了自身的教学业务能力。因此，在机械设计基础课程教学中实施项目教学法是可行的，也是非常必要的，可以有效地提高教学质量，实现教学相长。

    参考文献

    [1]浦法伊费尔，傅小芳.项目教学的理论与实践，让教学活起来，学生动起来[M].南京：江苏教育出版社，2007.

    [2]徐涵.学习领域课程与项目课程的比较研究[J].职教论坛，2015（15）：13-17.

    [3]易荣英.项目教学法在《机械设计基础》课程教学中的探索与实践[J].武汉船舶职业技术学院学报，2009（4）：92-94.

    [4]杨彩红，马永杰，郑传琴.项目教学法在机械设计课程中的应用[J].河南农业，2011（18）：22-23.