機械類專業(yè)項目驅動式實踐教學模式的探索與實踐

俞國燕　王貴

摘 要：本文對機械類專業(yè)基于項目驅動的實踐教學模式進行了探索與實踐，以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”這一項目為主線，圍繞團隊組建方式、項目負責人選擇、項目進展匯報模式三個重要環(huán)節(jié)，分析了如何結合專業(yè)學位研究生與本科生培養(yǎng)，對學生進行多層次、多元化的創(chuàng)新、實踐能力培養(yǎng)。

關鍵詞：項目驅動；機械工程專業(yè)；實踐教學

機械學科是一門理論嚴謹、實踐性與應用性強的學科，培養(yǎng)理論基礎扎實、實踐能力強，具有組織能力、團隊協(xié)作與協(xié)調能力、決策判斷與創(chuàng)新能力和工程意識的復合型人才，既是經(jīng)濟社會發(fā)展對人才素質的要求，也是學生自我發(fā)展和增強就業(yè)競爭力的現(xiàn)實需要。本文在廣東海洋大學教育教學改革項目的資助下，對機械類專業(yè)基于項目驅動的實踐教學模式進行了探索和實踐。在分析團隊組建方式、項目負責人選擇、項目進展匯報模式三個環(huán)節(jié)的基礎上，以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”這一項目為主線，重點討論了如何結合專業(yè)學位研究生培養(yǎng)，以專業(yè)學位研究生作為項目實施小組負責人，以三、四年級本科生為項目主要成員，以導師為指導，以項目為主線對學生進行多層次、多元化的創(chuàng)新、實踐能力培養(yǎng)。

一、項目驅動式教學模式探索

基于CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，即構思、設計、實現(xiàn)、運行）理念的項目驅動式教學是近年來活躍在教育教學舞臺上的當代教學模式。它以項目為主線、項目實現(xiàn)為目標，實施以學生為主導的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進學生對團隊、責任、工作任務的理解，同時以學生為中心，教師在整個項目實施過程中起指導監(jiān)督的作用，提高學生創(chuàng)新能力和實際解決問題的能力。與傳統(tǒng)的教學方法相比，項目驅動教學法能更大地激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，充分調動學生的學習積極性和主動性，從而培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協(xié)作、創(chuàng)新、探索的精神。

項目驅動式教學的特征是，學生通過尋找完成工作任務的途徑與方法，在真實的工作環(huán)境下帶著任務學習，圍繞工作項目完成調查研究、網(wǎng)絡信息搜集、文獻查閱、個人獨立思考、學習方案制訂、討論答辯、團隊合作學習等各項相關的實踐與創(chuàng)造活動。因此，教師的引導與定期的進展匯報是項目實施的關鍵。

（1）教師的引導

項目驅動式教學的主體是學生，教師主要發(fā)揮引導作用。從項目一開始，指導教師就要引導學生對項目內容進行目標分解，對任務進行分工，要求學生帶著項目或問題去學習，以探索問題來啟發(fā)學生的學習興趣和動機，通過引導充分調動學生參與項目與學習的積極性。使學生在項目完成過程中獲得學習能力和技術應用能力。

這種引導式教學要求指導教師必須對項目要解決的問題與關鍵點有明確的了解，能夠預測學生在完成項目過程中易出現(xiàn)的問題，并在實施過程中精心引導學生學會如何去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋找解決問題的辦法。在階段任務完成之后需要及時總結和指導，引導學生自己制訂目標、分解任務，鼓勵學生自己提出問題，自己解決問題。

（2）定期的項目進展匯報

項目驅動式教學強調的是以工程項目的研發(fā)過程為引導，采用小組討論與獨立工作相結合的形式，讓學生獨立進行工程項目的資料收集、方案調研、認證等實踐工作，通過對項目的任務分工和執(zhí)行來培育學生的團隊合作精神、獨立工作能力、交際能力以及語言表達能力和自我管理能力。各項目子團隊或成員需要進行定期的項目集中匯報，匯報內容應包括：項目建議，上一階段的任務完成情況，采用的主要手段與技術，存在的問題，擬解決方案，進度安排等。其他成員從中可以了解不同的知識點與技術，并了解項目的整體進度與各環(huán)節(jié)銜接狀況，推動整個項目的順利實施。

交流討論環(huán)節(jié)應重點培養(yǎng)學生的交流表達和分析問題能力。為了激發(fā)所有團隊成員的主動學習積極性，在各階段都要求每個成員能利用多媒體進行口頭報告并進行互評，讓每個學生都能通過匯報來展示其思考、質疑、研究、決定和呈現(xiàn)的能力。在討論時，教師鼓勵學生集思廣益、開拓思路、鼓勵創(chuàng)新，講解一些共同的難點和重點，展開熱門問題的討論與方法交流，并盡可能給出多個與項目相關的應用案例，鼓勵學生查閱、了解各種同類與近似項目的設計方案及設計理念，引導學生觸類旁通，在思路上得到一些啟發(fā)。

由于團隊學生成員的知識層次、思維方式不同，在設計過程中會出現(xiàn)不同的設計方案，教師應對錯誤明顯的方案做適當?shù)匾龑А⒓m正，使方案盡量集中在較優(yōu)秀的幾個類別中，并引導學生對幾個相近方案進行比較、遴選?？紤]到團隊成員的年級、層次、專業(yè)特長都有差異，教師應根據(jù)每個學生個體差異來對其任務完成情況進行個性化的點評。對高年級主力成員，側重于引導其在查閱同類項目工作的基礎上，了解當前項目的最新技術進展，綜合利用已學知識來解決遇到的問題；對低年級學生，則重點引導其學習與具體任務相關的課程知識。

二、項目驅動式教學的實踐

根據(jù)上述思路，筆者以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”項目嘗試進行項目驅動式教學。該項目是教師的橫向科研項目，來源于企業(yè)研發(fā)需求，研發(fā)內容涉及壓縮機的實時監(jiān)控、故障分析、故障診斷系統(tǒng)研發(fā)三部分，是一個綜合性與復雜性較大的實踐工程項目。在簽訂項目合同前，指導教師對項目的前期分析與需求、研發(fā)內容、主要技術路線、軟件模塊組成與功能的要求都非常明確。

由于項目涉及的研發(fā)內容多、工作量大，企業(yè)給予的研發(fā)時間周期短。因此，指導教師不僅將此項目作為一名機械學科碩士研究生的課題項目，借此項目完成一名全日制碩士研究生的培養(yǎng)，并且根據(jù)項目研發(fā)內容，組建了液壓傳動、自動控制、程序軟件開發(fā)三個子方向的研發(fā)團隊，每個子團隊由2～3名本科生組成，以保證學生通過互相激勵與協(xié)商完成各方向的研發(fā)內容。研究生作為項目負責人負責整個系統(tǒng)的具體實現(xiàn)與各子部分的銜接。

項目開展后，教師每周安排一次組內大討論，研究生每天負責集中各子團隊進行組間討論，分析當天的項目進展情況。小問題由組內討論解決，碰到大問題則通過研究生直接向指導教師請示。導師視情況，決定是否臨時召開大組討論，引導學生查閱資料獲取類似項目的技術路線、解決方案與相關專業(yè)知識點，用于解決項目開發(fā)中遇到的問題。

由于項目直接來源于企業(yè)真實需求，與企業(yè)的實際生產(chǎn)、工作需求、企業(yè)現(xiàn)有設備資源、軟硬件條件密切相關。因此，項目的研發(fā)過程還必須與企業(yè)時刻保持聯(lián)系，了解企業(yè)的軟硬件資源，以保證項目采用的技術路線與解決方案是企業(yè)可以接受的。為此，課題指定研究生與企業(yè)方負責此項目的工程師對接，詳細了解壓縮機的工作環(huán)境、所需要的檢測參數(shù)、相應的控制策略、上下位機通訊所需端口與地址等信息，并及時向各組成員反饋所獲取的企業(yè)方信息。若有較大的技術方案變動，則導師再與企業(yè)方技術負責人溝通并確定解決方案。例如在本項目的開發(fā)過程中，遇到從下位機的數(shù)據(jù)讀取速度難以滿足壓縮機的實時監(jiān)控要求，上位機采集到信息顯示滯后于壓縮機的實際運行狀況。對此，項目團隊一方面對原先以Java語言設計的軟件進行完善來提高讀取速度；另一方面，根據(jù)企業(yè)方工程師建議，對當前普遍用于實時監(jiān)控的組態(tài)軟件的性能與價格進行對比分析，很多技術細節(jié)則直接讓研究生與組態(tài)軟件公司的研發(fā)人員溝通，以確認不同公司的組態(tài)軟件是否可以滿足500ms的數(shù)據(jù)讀取速度。經(jīng)過多次反復，開發(fā)程序最終滿足了企業(yè)的實時監(jiān)控要求，由此降低了壓縮機的制造成本（組態(tài)軟件的成本約2000元/臺）。更重要的是，項目組成員也由此擴展了對相關行業(yè)技術的了解，并對企業(yè)的生產(chǎn)實踐與實際工作有了更為直觀的認識。

經(jīng)過一年半時間的項目研發(fā)，驗證了這種以企業(yè)實際工程項目為載體開展自主和協(xié)作學習的方式能夠充分激發(fā)學生的學習興趣。在教師的引導和幫助下，所有參與項目研發(fā)的學生不僅掌握了理論知識，增強了實踐能力，而且掌握了自主學習和協(xié)作學習的各種策略。尤其是通過企業(yè)項目研發(fā)，學生在校期間就獲得面向企業(yè)崗位的實踐技能鍛煉，使得其畢業(yè)后能夠快速與企業(yè)中的實際工作接軌，縮短了畢業(yè)生進入企業(yè)的適應期。因此，對來源于企業(yè)真實需求，或從實際生產(chǎn)和工作的需求中產(chǎn)生并經(jīng)過教師再加工、設計后實施的項目驅動式教學，能有效解決機械類專業(yè)在校學生知識學習與實踐能力培養(yǎng)的脫節(jié)問題，有利于培養(yǎng)具有厚基礎、寬口徑、強能力的應用型人才。

[責任編輯：夏魯惠]