任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的應(yīng)用與研究

李憲芝　顏兵兵　楊錫軍

摘 要：《機(jī)械設(shè)計(jì)》是一門具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性的應(yīng)用型課程，在培養(yǎng)從事機(jī)械工程專業(yè)設(shè)計(jì)工作和研究工作的應(yīng)用型人才中起著重要作用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體的激勵(lì)式的新型教學(xué)模式，尤其適用于應(yīng)用型課程的教學(xué)實(shí)踐。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容體系及工程實(shí)際需要設(shè)定總?cè)蝿?wù)，針對(duì)具體的教學(xué)目標(biāo)確定分任務(wù)，任務(wù)實(shí)施貫穿于整個(gè)教學(xué)中，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。采用該方法進(jìn)行課程教學(xué)，可以有效促進(jìn)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的有機(jī)融合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，更好地培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需求的工程應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法 機(jī)械設(shè)計(jì) 教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2017）01-203-02

在高等工科院校機(jī)械類各專業(yè)課程體系中，《機(jī)械設(shè)計(jì)》是一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了機(jī)械理論知識(shí)，具備一定的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究的綜合素質(zhì)。課程在培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力等方面起到了重要的作用。

隨著社會(huì)和科技的快速發(fā)展，社會(huì)需要大量的應(yīng)用型本科人才，應(yīng)用型人才要具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)教育模式忽視實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，這種人才培養(yǎng)模式與市場(chǎng)需求嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生就業(yè)時(shí)不能快速勝任實(shí)際崗位需要。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法以構(gòu)建主義理論為基礎(chǔ)，以解決問(wèn)題、完成任務(wù)、形成能力為核心，將再現(xiàn)式教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)式學(xué)習(xí)，使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，可以讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)，達(dá)到知識(shí)建構(gòu)的目的{1}。本文結(jié)合學(xué)院的實(shí)際情況及教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討與研究。

一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法簡(jiǎn)介

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的涵義。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的新型教學(xué)模式，以設(shè)定的任務(wù)為載體，學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，既掌握了相關(guān)理論知識(shí)，又能獲得相關(guān)的專業(yè)技能。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的特點(diǎn)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種激勵(lì)式的教學(xué)方法，教師設(shè)定任務(wù)并引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)學(xué)生循序漸進(jìn)地開(kāi)展課堂教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生執(zhí)行并完成給定任務(wù)。通過(guò)任務(wù)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，拓寬學(xué)生思路，增強(qiáng)學(xué)生的自學(xué)能力，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及處理信息的能力都能得到提升{2}。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

1.任務(wù)構(gòu)建。所構(gòu)建的任務(wù)盡量要涵蓋教材各章內(nèi)容，體現(xiàn)各章的教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，是學(xué)生能夠理解的工程實(shí)際需要的任務(wù)。

（1）按機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容體系設(shè)立總?cè)蝿?wù)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)三部分內(nèi)容，機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容體系見(jiàn)圖1所示。按照教學(xué)大綱及培養(yǎng)目標(biāo)，將三部分內(nèi)容進(jìn)行整合，將課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)融于機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的整個(gè)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本原理，注重實(shí)際應(yīng)用。設(shè)計(jì)一個(gè)涉及全書重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容同時(shí)具有實(shí)際應(yīng)用的綜合任務(wù)作為總?cè)蝿?wù)——帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)（圖2所示），以帶式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)作為教學(xué)總?cè)蝿?wù)，應(yīng)用驅(qū)動(dòng)教學(xué)法進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)。

圖2為帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖，電動(dòng)機(jī)1作為動(dòng)力源，將動(dòng)力經(jīng)帶傳動(dòng)2、齒輪減速器3和聯(lián)軸器4等傳動(dòng)環(huán)節(jié)傳遞給滾筒5和輸送帶6，完成輸送任務(wù)，滿足工作需求。

（2）明確具體的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)定分任務(wù)。將設(shè)定的總?cè)蝿?wù)按照設(shè)計(jì)的先后順序分解成多個(gè)子任務(wù)，子任務(wù)與各部分教學(xué)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，共同為整個(gè)項(xiàng)目服務(wù)，當(dāng)子任務(wù)逐一完成時(shí)，總?cè)蝿?wù)也得以完成{3}。將總?cè)蝿?wù)按照課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分解，如表1所示。

2.任務(wù)導(dǎo)入。在教學(xué)開(kāi)始前，教師先下發(fā)任務(wù)書，并明確各子任務(wù)的要求，運(yùn)用多媒體課件和視頻資料，介紹總?cè)蝿?wù)及各子任務(wù)，使學(xué)生對(duì)任務(wù)本身及通過(guò)任務(wù)的實(shí)踐可以達(dá)到的相應(yīng)能力有整體的認(rèn)識(shí)和把握，讓學(xué)生做好工作計(jì)劃及相關(guān)準(zhǔn)備。

按教學(xué)任務(wù)，考慮學(xué)生的綜合素質(zhì)，將學(xué)生分成若干小組，每組5～6人，每個(gè)小組的任務(wù)參數(shù)各不相同，每個(gè)小組自己選定小組長(zhǎng)。

提出任務(wù)要求，任務(wù)包括課內(nèi)任務(wù)和與課堂進(jìn)度并行的課外任務(wù)，課內(nèi)任務(wù)主要由教師在課堂上講授理論知識(shí)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生完成，課外任務(wù)是在課后由各小組成員共同完成，引導(dǎo)學(xué)生分工合作，共同研討，獨(dú)立完成工作任務(wù)。課內(nèi)任務(wù)與課外任務(wù)相結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)能力的訓(xùn)練。

教學(xué)過(guò)程中，以章為教學(xué)單元，涉及到每個(gè)子任務(wù)的章節(jié)內(nèi)容的引入從介紹工程實(shí)際應(yīng)用開(kāi)始，教師根據(jù)課程知識(shí)，進(jìn)行導(dǎo)學(xué)，提出每章知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)等，課下學(xué)生討論，查閱資料。例如在學(xué)習(xí)齒輪傳動(dòng)時(shí)，首先通過(guò)多媒體觀看齒輪傳動(dòng)的工程實(shí)際應(yīng)用情況，并了解其工作原理、傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合等。然后引入任務(wù)及設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮和解決的主要問(wèn)題。如齒輪的結(jié)構(gòu)型式的選擇，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，進(jìn)行哪些強(qiáng)度計(jì)算，需要確定哪些參數(shù)及尺寸計(jì)算等問(wèn)題，根據(jù)任務(wù)的要求采用任務(wù)情境導(dǎo)入任務(wù)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生會(huì)積極地完成給定的工作任務(wù)。

3.任務(wù)實(shí)施。任務(wù)及要求下達(dá)后，小組成員要對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析，制定出詳細(xì)的步驟、方法等，然后開(kāi)始實(shí)施。學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)后，為了完成設(shè)計(jì)任務(wù)，會(huì)尋求解決問(wèn)題的各種方法及途徑，完成項(xiàng)目任務(wù)。此時(shí)，教師只需要適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)，激勵(lì)學(xué)生對(duì)任務(wù)進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生全面素質(zhì)的提升。

為保證教學(xué)內(nèi)容與課程設(shè)計(jì)進(jìn)度相配合，將課程教學(xué)順序作以下調(diào)整：先講授傳動(dòng)零件（如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等）設(shè)計(jì)計(jì)算，再講授軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軸承的計(jì)算，最后講授連接件（螺紋連接、鍵連接等）的設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程中要同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫及草圖繪制。教學(xué)與設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。

大多數(shù)學(xué)生對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)缺乏感性認(rèn)識(shí)，在教學(xué)過(guò)程中，安排學(xué)生進(jìn)行減速器的拆裝、軸系零部件測(cè)繪等實(shí)驗(yàn)，并組織學(xué)生觀看各種機(jī)械結(jié)構(gòu)視頻，使學(xué)生對(duì)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更加深入的感性認(rèn)識(shí)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，定期開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)參與實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，為所設(shè)定任務(wù)的完成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.任務(wù)評(píng)價(jià)。學(xué)生在完成任務(wù)后，需要對(duì)其成果進(jìn)行評(píng)價(jià)與總結(jié)，各小組要將完成任務(wù)后的成果進(jìn)行展示，將在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中的收獲和存在的疑難問(wèn)題等匯報(bào)給全班同學(xué)及教師。同時(shí)教師組織學(xué)生共同評(píng)價(jià)成果及學(xué)生在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中的表現(xiàn)及不足之處。對(duì)存在的疑難問(wèn)題，由學(xué)生或教師給予解答。

通過(guò)任務(wù)的完成，學(xué)生掌握了更多理論知識(shí)，提高了實(shí)踐動(dòng)手能力，完成過(guò)程輕松愉快，有利于減輕學(xué)習(xí)壓力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)積極性及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

5.任務(wù)延伸與拓展。完成課程設(shè)定的任務(wù)并不是學(xué)生學(xué)習(xí)的終點(diǎn)，也不是我們教育的最終目標(biāo)，在完成任務(wù)的過(guò)程中，學(xué)生具備了初步機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，我們還要重視并促進(jìn)各種能力的培養(yǎng)和提升，讓學(xué)生參與到一些科研創(chuàng)新項(xiàng)目中，帶領(lǐng)學(xué)生申請(qǐng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)及校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生申請(qǐng)實(shí)用新型專利及發(fā)表論文，指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽等各種大賽，參賽學(xué)生在各種大賽中多次獲獎(jiǎng)。

三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)法實(shí)施效果評(píng)價(jià)

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置任務(wù)，把任務(wù)實(shí)施貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，理論與實(shí)踐相結(jié)合。教學(xué)實(shí)踐證明，采用該方法進(jìn)行教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生能主動(dòng)參與到理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，平時(shí)出勤率提高，期末考試成績(jī)也顯著提高。

2.課程設(shè)計(jì)質(zhì)量改善、圖紙繪制質(zhì)量、說(shuō)明書撰寫水平、答辯情況良好，在此基礎(chǔ)上，能力比較強(qiáng)的學(xué)生將任務(wù)進(jìn)行了拓展，應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真。

3.以任務(wù)為主線，真正做到了以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，學(xué)生參與各實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)際動(dòng)手能力得到提高，工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)得到增強(qiáng)。

4.通過(guò)任務(wù)延伸及拓展，學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能夠做到舉一反三，觸類旁通，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)增強(qiáng)，積極參加各種大賽并取得非常好的成績(jī)。創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力、科學(xué)研究能力都得到了提升。

四、結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以完成典型工作項(xiàng)目“帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)”為全過(guò)程，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生在完成工作任務(wù)的過(guò)程中，積極性得以調(diào)動(dòng)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，既能培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，又能拓展課程內(nèi)容的廣度和深度，提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有重要的作用。

[基金項(xiàng)目：佳木斯大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2016JL2009）， 黑龍江省高等學(xué)校教改工程項(xiàng)目（JG2014011044），佳木斯大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2016JL1006），（2016JL2008），黑龍江省高教學(xué)會(huì)規(guī)劃課題（16G212）]

注釋：

{1}陳國(guó)輝，等.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)改革[J].商業(yè)經(jīng)濟(jì)，2011（10）：45-46

{2}葉鐵麗.基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].時(shí)代教育，2016（7）：2-3

{3}李有智，等.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)實(shí)踐[J].內(nèi)江科技，2010（12）：177+184

（作者單位：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯 154007）

[第一作者簡(jiǎn)介：李憲芝（1970—），女，黑龍江佳木斯人，副教授，工學(xué)碩士，研究方向：機(jī)構(gòu)學(xué)及傳動(dòng)機(jī)械學(xué)；通訊作者簡(jiǎn)介：顏兵兵（1976—），男，黑龍江佳木斯人，教授，工學(xué)博士，研究方向：智能機(jī)器人技術(shù)]

（責(zé)編：若佳）