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标题 项目与任务驱动教学法在工科教学中的应用
范文 胡会娥　孔小东　李国明　胡裕龙　陈珊　苏小红

[摘 要]工程材料课程涉及的知识面广、基本概念多、专业术语多，给非材料学专业的工科学生的学习造成较大困难。笔者根据项目教学法和任务驱动教学法的特点，在船舶与海洋工程专业的工程材料课程教学中，依据专业的培养目标和工程应用背景，探讨引入项目教学法和任务驱动教学法相结合的教学方法，分析其必要性和可行性。项目教学法和任务驱动教学法相结合的教学方法在工程材料教学中的应用实例表明，项目教学法和任务驱动教学法相结合的教学方法对教学过程具有积极推动作用，可提高教师和学生的综合素质。
[关键词]工程材料；项目教学法；任务驱动教学法；船舶与海洋工程
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0006-03
船舶制造是发展国民经济的重要组成部分，海洋工程建设是发展我国海洋开发战略的基础之一，船舶与海洋工程是对国防建设和国民经济发展具有重要意义的工程领域，船舶与海洋工程专业主要关注海洋资源开发、海洋工程设计建造和水上交通运输。
工程材料课程是开设于船舶与海洋工程专业大二下学期的一门必修专业基础课，是该专业连接机械制图、船舶设计原理等基础课程学习与其他专业课程的桥梁。学生通过该课程的学习，掌握各种船舶与海洋工程常用工程材料的化学成分、显微组织、使用性能、钢的热处理工艺以及实际应用等方面的基本理论和基本知识，从而为后续课程教学及学生专业技能的掌握奠定基础，为将来从事船舶与海洋工程结构的设计、制造、使用和维修提供有关正确选材、合理用材的必要理论指导和实际帮助。
在船舶与海洋工程专业所有课程中，工程材料为唯一的一门专门全面论述材料的课程，在课程框架设计上以“成分、工艺—组织结构—性能”间的关系为主线，加强材料学理论知识与工程应用的相互渗透、相互联系和相互糅合。课程主要内容包括材料学基础、材料成形方法及工艺、常用船舶与海洋工程材料介绍、船舶与海洋工程相关构件的失效分析及相关材料的选用等四大部分，需要理解金属、陶瓷、高分子和复合材料四大类常用工程材料的“成分与工艺—微观结构—性能”之间的关系。课程概念，专业术语、名词繁多，且内容庞杂，加之有些微观结构十分抽象，导致学生普遍反映该课程难理解，难记忆，学习困难，抓不住重点，提不起学习兴趣。有些学生在刚开始接触这门课时，勉强能跟上，后期只能靠死记硬背的方法来应付，导致学生学习已有知识点能力强，但很难在课程学习完毕后，将所学具体知识融会贯通，构建该门课程乃至整个学科的整体学习和研究思路，对所学知识的灵活运用能力严重不足，更难进一步创新。如此学习模式与工程材料课程教学中突出理论知识与实际应用的紧密结合，突出学生学习的主导地位，加强学生创新思维、解决问题能力的培养的基本理念大相径庭。因此，如何增强船舶与海洋专业工程材料课程的授课效果成为每位该课程教师面临的重要问题。目前，很多任课教师都对非材料专业的工程材料相关课程进行了研究，黑龙江大学的赵霞等提出，在材料科学基础的教学过程中可通过改革教学方式及考核方式来提高授课质量[1]；贵州师范大学的陈昌礼提出可“以研促教”来提高土木工程材料课程的授课质量[2]；河南理工大学的张建新结合案例将抽象理论具体化，运用实例来激发专业激情[3]；成都大学宋慧瑾等从绪论课、学科前沿、实践过程各方面总结了提高材料科学基础课程授课质量的途径。[4]
针对我校船舶与海洋工程专业工程材料课程的设置目标，以及学生们在学习过程中出现的各种问题，我们做了一些有益的探索，提出了在工程材料课程中同时应用项目教学法和任务驱动教学法，实施后取得了较好的教学效果。
一、项目教学法和任务驱动教学法的基本特征
在项目教学法教学过程中，学生自己处理一个相对独立的项目。在教师的指导下，学生自己收集信息，设计方案，具体实施及最终评价。通过该项目的实施，学生可了解并把握整个过程以及其中每一环节的基本要求。[5]项目教学法为注重理论与实践相结合的教学方法，具体特点可归结为：以项目为主线、教师为引导、学生为主体。其中，目标指向具有多重性，且可控性好。
任务驱动教学法相对项目教学法更易实施。在实施过程中，教师将教学内容设计成一个或多个具体的教学任务，具体内容的教学以任务驱动而进行。[6]任务驱动教学过程中，教师以具体实例为先导，提出问题，引导学生思考，学生通过学和做掌握相关教学内容，达到教学目标的要求。
项目教学法和任务驱动教学法在工程材料教学过程中各有利弊。在船舶与海洋工程的学历教育中，对于刚接触专业课的学生来说，要独立完成一个教学项目较难，仅在教学过程中实施项目教学法容易打消学生的学习积极性，使学生有挫败感。如果教师能将“项目”分解成相对简单的“任务”，并在讲授相关内容前将“任务”布置给学生，则整个项目相对更容易完成。根据上述项目教学法和任务驱动教学法的特点，设计项目教学和任务驱动教学相结合的基本实施过程如图1所示。
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图1 实施项目教学和任务驱动教学相结合过程图
二、项目教学与任务驱动教学相结合实例
船舶与海洋工程专业工程材料课程的教学任务是从船舶制造和海洋工程领域的实际应用出发，阐明材料学的基本理论，了解四大类船舶与海洋工程常用工程材料的“化学成分和加工工艺—微观组织结构—性能”之间的关系，介绍常用的船舶与海洋工程材料及其应用方面的基本知識。由于该门课程具有很强的专业背景，与工程应用联系紧密，在学习热处理、合金钢、有色金属、合理选材和塑性成形相关章节时实施项目教学法和任务驱动教学法相结合的教学方法。项目教学法和任务驱动教学法相结合教学设计内容包括设计教学项目、将项目分解成相关的任务、分组实施、课堂任务的完成和点评、总结所有任务及引导项目方案设计、项目方案的整体设计和实施、小组互评和教师点评、学生补充完善报告、教师评分及反馈9个方面。
1.设计不同的教学项目。项目是项目教学的起点，决定项目教学法实施的成败。在设计项目之前要明确具体的项目教学目的，制订具体且详细的教学计划，精心设计项目，仔细分析项目材料，提出思考题，选择合适的参考文献。在设计项目时可选用具有专业代表性的项目，也可根据自己的科研课题，结合专业特点，设计学科研究热点和难点相关的项目。在船舶与海洋工程专业的工程材料课程学习过程中，以船舶中常用的船板、传动轴、齿轮、弹簧、艉轴、发动机活塞、螺旋桨等零部件作为教学项目，根据这些零部件的服役情况及背景条件，选定合适的材料，制订相关的制作工艺路线，并利用金工实验室和工程训练中心组建的实践俱乐部制作出具体零部件，并验证零部件的使用性能。
2.将项目分解成不同的任务。对于刚接触专业课的学生来说，要完成相关零部件的制作较难，且所需时间较长。因此，教师可以根据工程材料课程的知识点，将每个项目都分解成不同的任务，这些任务包括零部件的选材、热处理工艺的制订、成形工艺的制订等，以便于学生在相关知识点的学习时完成不同的任务。通过不同任务的完成，逐步完成整个项目，从而减少整个项目的难度。
3.分组实施。根据学生人数和平时课堂表现，按自愿与教师制订相结合的原则确定4-5个组长，组长自己组合6-8个学生成一个学习小组，再确定各自组内人员的任务和分工。留给学生2周左右的准备时间，在这期间利用课余时间查阅文献资料，进行充分思考和讨论，集思广益，熟悉所选项目中相关零部件的服役情况及背景条件。多数小组能根据项目中相关零部件的服役情况和背景条件反推出零部件的性能要求，从而对基本选材具有一定的指导作用。
4.课堂任务的完成和点评。例如在学习合金钢部分相关知识点之前，给各小组布置各项目中的选材任务。学生在整个学习过程中积极活泼，参与度非常高，会将所学的知识点带入自己小组的任务中，采用对号入座的方法为自己小组的零部件选材。除了发动机活塞和螺旋桨的选材没有确定外，其他小组都提出了本项目中的选材，并通过学生互评和教师评价相结合确定了项目中的选材。选发动机活塞和螺旋桨的小组也通过排除法确定了合金钢不适合自己小组的项目，从而更期待学习有色金属相关知识，其他小组也对有色金属的基本特性有了初步的认识。在整个合金钢部分相关知识点的教学过程中，运用任务驱动教学法，教学效果良好。此外，在热处理、热加工和有色金属相关内容的教学中也采用任务驱动教学法，有助于各小组制订项目相关的热处理方案和成形方案。
5.总结所有任务及引导项目方案设计。完成上述各任务并学习完相关知识点后，教师对所有任务的完成情况进行总结，并梳理所有相关知识点，同时介绍学习资源，引导项目方案设计。此外，还可根据项目中的重难点，留一些思考题给学生，如针对零部件服役过程中的失效原因分析，考虑如何全方位完善零部件的生产加工工艺。通过该思考题，学生也可进一步强化合理选材、正确用材的观念。
6.项目方案的整体设计和实施。在各项任务完成后，进入整个项目教学的重难点环节，即项目方案的整体设计和实施。这一环节主要由学生完成。各小组可将整个项目方案设计和实施的不同阶段交给不同的学生具体负责。每个阶段的方案设计完成后，经由整个小组内的学生共同讨论确定。然后再依托学校的金工实验室和工程训练中心组建的实践俱乐部，由整个小组内学生协同完成项目中零部件的生产制备，同时设计相关实验，检验所制备的零部件的使用性能。
7.小组互评和教师点评。安排专门的学时对各小组完成的项目进行课堂汇报。在汇报过程中，教师和其他小组成员可对报告内容提出质疑，并要求汇报小组的成员回答。集中讨论的过程以学生为主体，教师仅充当组织者和主持人的角色，此集中讨论过程也是深化学生对项目理解程度的过程。通过集中讨论及教师的引导，学生明确了一般船用零部件乃至所有零部件的制备都包括选材、下料、预备热处理、粗加工、最终热处理、精加工这几个基本步骤。具体零部件的制备根据材质和初始微观组织的不同，各步骤有所添加和减少，且各零部件服役过程中的失效分析和性能改善也可从以上步骤着手。
8.学生补充完善报告。根据小组互评和教师点评的情况，各小组完成项目的书面报告并提交任课教师。通过书面报告的完善，学生对相关知识点掌握更牢固，对船体各零部件加工、使用及用后的失效分析都有了更深的认识，且有助于学生书面表达能力的提高。
9.教师评分及反馈。综合考虑各小组的方案设计、实施情况和所提交的书面报告，教师对各项目进行综合评价并反馈给学生。
三、结束语
在船舶与海洋工程专业工程材料的教学过程中，采用项目教学与任务驱动教学相结合的教学方法，在学习塑性成形、热处理、合金钢、有色金属和合理选材相关知识时取得了较好的教学效果。利用项目教学法与任务驱动教学法相结合的教学方法，能够充分调动学生探究与学习的积极性，学生不仅掌握了工程材料课程的理论知识，而且有助于将所学知识运用于具体工程实践。这样为后续课程教学及学生专业技能的掌握奠定了一定的基础，为将来从事船体工程结构、船舶动力及船体机械零件等的设计、制造、使用和维修提供有关正确选材、合理用材的必要理论指导和实际帮助。此外，项目教学法和任务驱动教学法相结合的教学模式能推广到其他课程的教学过程中。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 赵霞，王永东，党振乾，等. 应用型本科材料科学基础课程教学改革[J].中国冶金教育，2013（4）：23-24.
[2] 陈昌礼.“以研促教”在土木工程材料课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2015（24）：64-67.
[3] 张建新.《材料科学基础》本科教学的改革与实践[J]. 科技信息，2009（21）：506.
[4] 宋慧瑾，鄢強，李玫，等.《材料科学基础》课程教学方法改进探析[J].广州化工，2015（43）：153-154.
[5] 朱枫.国内项目教育法的研究[J].教育理论与实践，2010（30）：54-56.
[6] 程新华.任务驱动教学法与项目教学法辨析[J].黄冈职业技术学院学报，2009（11）：33-34.
[责任编辑：钟 岚]
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更新时间：2024/12/23 2:13:56