基于“項目驅(qū)動”的自動機械設(shè)計課程綜合改革

夏連明+宋井玲

摘要：針對目前大學(xué)生普遍存在動手能力不強、創(chuàng)新意識不夠的問題，以自動機械設(shè)計課程綜合改革為契機，基于“項目驅(qū)動法”理念組織教學(xué)，就項目選擇及其實施方法進行了說明。實施結(jié)果表明，“項目驅(qū)動法”能將自動機械設(shè)計課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿于項目設(shè)計的全過程，可進一步提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力和專業(yè)素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動法；課程綜合改革；自動機械；創(chuàng)新設(shè)計能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0106-02

一、引言

農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟建設(shè)需要、綜合素質(zhì)高、具備創(chuàng)新思維能力的農(nóng)業(yè)機械及其自動化裝備開發(fā)設(shè)計、使用維護及信息化管理等知識，能在農(nóng)業(yè)機械裝備開發(fā)、生產(chǎn)管理及服務(wù)部門從事農(nóng)業(yè)機械及相關(guān)裝備設(shè)計、農(nóng)業(yè)機械化規(guī)化與管理、教學(xué)與科研、營銷與服務(wù)等方面工作的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。而自動機械設(shè)計課程是本專業(yè)的核心課程，將自動化及自動線技術(shù)、機械設(shè)計基礎(chǔ)及機械設(shè)計的內(nèi)容有機地結(jié)合在一起，為培養(yǎng)學(xué)生處理一般工程問題的能力和學(xué)習(xí)有關(guān)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。通過本課程學(xué)習(xí)，可使學(xué)生掌握自動機械及自動線設(shè)計的基本理論和基本知識，初步具有分析、設(shè)計能力。

二、課程教學(xué)體系

自動機械泛指自動化程度比較高的機械系統(tǒng)，其主要有驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，其自動化程度較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜[1]。因此，在教學(xué)內(nèi)容安排上，以自動機械的四大機構(gòu)組成為主要內(nèi)容展開，著重共性問題，力求照顧到系統(tǒng)性和完整性，深入闡述了自動機械設(shè)計中普遍性的概念和理論，結(jié)合現(xiàn)代機械設(shè)計理論和方法重點介紹自動機械中普遍存在的機構(gòu)和裝置的設(shè)計原理、設(shè)計方法以及自動控制技術(shù)，為體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)裝備設(shè)計制造特色、理論聯(lián)系實際，列舉了體現(xiàn)在自動化技術(shù)水平的自動機械，同時還結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標，列舉了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動機械[2]。

三、項目驅(qū)動法的教學(xué)特點

目前，自動機械設(shè)計課程的授課采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以“教師、教材和課堂”為中心，教師的教學(xué)內(nèi)容基本以教材為主，采用多媒體、板書、語言等媒介作為教學(xué)生手段，采用“滿堂灌”的方式進行授課。這種模式下，教師作為課堂教學(xué)的主動實施者，很大程度上把學(xué)生當做知識灌輸?shù)膶ο蠛捅粍咏邮苷撸瑢W(xué)生很少參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中去，導(dǎo)致教學(xué)效果差，學(xué)生接受知識能力不強，難以將理論與實際問題進行有效結(jié)合。

項目驅(qū)動法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的新方法[3]。學(xué)生在項目實施中起主導(dǎo)作用，而教師更多的起組織、協(xié)調(diào)、促進與輔導(dǎo)作用，利用意境、協(xié)作、會話等環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，最終使學(xué)生有效的實現(xiàn)對所學(xué)知識進行建構(gòu)的目的。實施項目驅(qū)動法時，理論教學(xué)環(huán)節(jié)中的重點通過項目提出，通過項目具體設(shè)計任務(wù)實施，幫助學(xué)生更好的了解和掌握教學(xué)的重要知識點。作為項目驅(qū)動法實施的主體，學(xué)生在精心設(shè)計的情景中，在具體的項目驅(qū)動下，在自主和互助的環(huán)境下，通過調(diào)研查閱材料、小組互助等途徑發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，從而保證項目能順利完成[4]。相比過去滿堂灌的教學(xué)方式，“項目驅(qū)動法”的實施使得學(xué)生更加積極的去學(xué)習(xí)和思考，改變傳動的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法，提高學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作的能力。

四、自動機械設(shè)計課程項目驅(qū)動的實施

（一）項目實施原則

自動機械設(shè)計項目實施要體現(xiàn)以下幾個方面：（1）根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)和自動機械的工作要求，提出機械的原理方案，通過給定的生產(chǎn)率參數(shù)確定工作循環(huán)時間，擬定工作循環(huán)圖；（2）根據(jù)自動機械的使用范圍和工作地點等綜合分析后確定與之配套的驅(qū)動系統(tǒng)，掌握驅(qū)動系統(tǒng)選擇的方法；（3）根據(jù)原始工作參數(shù)和選定的驅(qū)動機的性能指標，計算出自動機械的傳動比，擬定傳動機構(gòu)的方案和采用的傳動形式，提供出多個傳動方案并進行比較確定最佳并能對主要零件的強度進行校核。（4）分析自動機械的主要工藝動作、先后順序、運動形式、運動規(guī)律，進行機構(gòu)選型與組合方案并能提出多種方案，能對機構(gòu)進行設(shè)計計算、對主要構(gòu)件進行運動分析與仿真。提交機構(gòu)簡圖，包括運動軌跡和極限位置圖。

（二）項目實施方法

項目實施時，由5—6人組成一個團隊，項目的來源有兩類，分別為學(xué)生原創(chuàng)課題和教師項目庫。隨著授課內(nèi)容的深入而進行項目不同部分的匯報與總結(jié)，根據(jù)授課進度和內(nèi)容，項目的匯報分為自動機總體方案的提出、驅(qū)動和傳動系統(tǒng)的設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)的選擇及項目的總結(jié)四部分完成，項目組成員分工明確，每人負責具體任務(wù)而又共同完成整個設(shè)計任務(wù)。在項目實施的初期，教師負責項目的把關(guān)，通過與學(xué)生交流完成項目的調(diào)研報告和總體方案，在項目實施過程中，教師只需要關(guān)注項目的完成情況，并指導(dǎo)學(xué)生在項目的實施過程發(fā)現(xiàn)的難以解決的具體問題，而提供學(xué)生以更多獨立思考的機會，輔助學(xué)生順利地完成整個項目。

（三）項目評價方法

為了鼓勵學(xué)生更好的投入項目中去，激發(fā)他們進行思考與創(chuàng)新，引入項目評價機制。每次匯報由不同學(xué)生負責，在闡述所完成內(nèi)容之后進入班級提問環(huán)節(jié)，根據(jù)項目的完成情況和回答環(huán)節(jié)的表現(xiàn)給出項目的分數(shù)。根據(jù)每次匯報的側(cè)重點不同，每次得分由不同指標組成，如第一次匯報內(nèi)容為自動機械總體方案提出，由項目匯報人闡述項目的來源，文獻的查詢情況，設(shè)計的目的意義及情況預(yù)期工作量等問題，打分表設(shè)計如下。

每個項目小組隨機抽取一名成員，組成評價小組，去掉最高分和最低分取平均分作為本組項目的得分，四次匯報結(jié)束后得到本小組完成項目的總分。為體現(xiàn)小組內(nèi)不同成員之間項目參與程度的差異，項目結(jié)束后小組成員之間進行互評，由本人對組內(nèi)其余同學(xué)進行評價，在0.6—1之間給出每名同學(xué)的貢獻率大小，取平均值后乘以項目總得分即為每位同學(xué)的分數(shù)。

（四）項目實施效果

將“項目驅(qū)動法”引入教學(xué)環(huán)節(jié)后，教學(xué)環(huán)節(jié)中教師與學(xué)生的角色轉(zhuǎn)變有效的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從項目的選題情況看，有90%的項目都是原創(chuàng)性題目，依托原創(chuàng)項目學(xué)生獨立完成的“蒜薹自動收獲機”“甘藍收獲機”“小型硬幣包裝機”在今年的山東省機電產(chǎn)品大賽中獲得了優(yōu)異成績并在申報國家發(fā)明專利。通過項目實施，同學(xué)逐漸養(yǎng)成了運用理論知識解決實際問題的能力，動手能力和創(chuàng)新意識大大增強。此外，通過團隊協(xié)作的方式完成項目，通過小組之間和組內(nèi)成員之間進行評價，同學(xué)之間相互協(xié)作、各盡其能，鍛煉了同學(xué)們的團隊合作能力和表達能力。

五、結(jié)語

自動機械設(shè)計作為單純的課堂理論知識講解難以達到良好的教學(xué)效果，將項目驅(qū)動法引入教學(xué)，將理論講授和項目實施有效結(jié)合，使理論教學(xué)緊扣實際問題。項目結(jié)束以后對學(xué)生進行了無記名投票，統(tǒng)計結(jié)果顯示學(xué)生對于“項目驅(qū)動法”引入教學(xué)的支持率為100%。實踐表明，項目驅(qū)動法不但可以更好的引導(dǎo)學(xué)生獨立運用所學(xué)知識獨立解決問題，并且增強學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和動手能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和畢業(yè)設(shè)計及以后走向工作崗位打下了較好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]宋井玲，夏連明，孫霞.培養(yǎng)機械創(chuàng)新設(shè)計能力的教學(xué)方法探析[J].教育教學(xué)論壇，2015，（24）.

[2]唐煒.基于“項目驅(qū)動”的單片機類課程實踐教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索.2010，29（5）.

[3]宋井玲.自動機械設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社.2011.

[4]李純青，王志玲.基于建構(gòu)主義的課題研究教學(xué)模式對學(xué)生創(chuàng)新能力的影響研究[J].清華大學(xué)教育研究，2006，（SI）.

Comprehensive Reform of Automatic Machine Based on "Project-driven"

XIA Lian-ming，SONG Jing-ling

（Shandong University of Technology School of Agricultural Engineering and Food Science，Zibo，Shandong 255049，China）

Abstract：Aiming at solving the problem of current college student of lacking of practical ability and innovation consciousness，taking the comprehensive reform of automatic machine design as entry point. This paper organized the teaching based on project-driven concept，and mainly illustrated the project selection and its implementation methods. The results show that the methods of project-driven can penetrate the theoretical teaching of automatic machine design into project implementation course，and this can further improve the students' innovative design capability and professional quality.

Key words：project-driven method；comprehensive course reform；automatic machine design；innovative design capability