基于項目載體的機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)實踐研究

夏小群 陳曉蘭 連海山

摘 ?要 項目教學(xué)法是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過項目的載體，以小組合作的方式，自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新，共同完成任務(wù)。以高校機械類課程中的專業(yè)基礎(chǔ)課機械設(shè)計基礎(chǔ)為研究對象，進行教學(xué)案例設(shè)計及試點教學(xué)。實踐證明，項目教學(xué)法比傳統(tǒng)教學(xué)法更加適合現(xiàn)代高校工科教學(xué)，更契合學(xué)生的自主學(xué)習(xí)模式。在項目實施過程中，學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)出更大的興趣和喜愛。同時，項目的實施和任務(wù)的完成過程還鍛煉了他們的動手操作能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 項目教學(xué)法;機械設(shè)計基礎(chǔ);高校;自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：G652 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：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

機械設(shè)計基礎(chǔ)不僅是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是儀表自動化、土木工程、材料成型等非機類工科專業(yè)的專業(yè)必修課，是高校工科教育中占有重要地位的一門基礎(chǔ)課。該課程需要具備機械制圖、材料力學(xué)、互換性與測量、工程材料、機械制造基礎(chǔ)等課程的知識背景，包含機械原理和機械零件兩大部分內(nèi)容。該課程各章節(jié)自成一體，內(nèi)容看起來零散且覆蓋面廣，是一門理論性和實踐性都很強的課程。傳統(tǒng)的教學(xué)方法按照教材目錄進行編排講述，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法將各章節(jié)內(nèi)容建立聯(lián)系，直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)的目的性不強，學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣差，學(xué)習(xí)效果不好。

項目教學(xué)法是以項目為載體，通過任務(wù)來驅(qū)動學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。該教學(xué)方法可以將看起來毫無聯(lián)系的知識，在模擬的工程項目背景下進行有機聯(lián)系，讓學(xué)生在主動計劃、討論、實施和評價的過程中增強學(xué)習(xí)興趣，把枯燥的知識融會貫通，并熟悉工程手冊和國家標準的使用，以此達到提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的目的。

2 項目教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)法的區(qū)別

項目教學(xué)法簡稱PBL（Project-based Learning），是在建構(gòu)主義指導(dǎo)下，以項目為載體的教學(xué)方法[1]。綜合國內(nèi)外各學(xué)者的觀點，結(jié)合工科高等教育的特點，可以把項目教學(xué)法定義為：在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生通過項目載體，以團隊或者小組合作的方式自主去學(xué)習(xí)創(chuàng)造，共同完成任務(wù)。項目教學(xué)法打破了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，將理論知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、團隊協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力[2]。與傳統(tǒng)的填鴨式課堂教學(xué)相比，項目教學(xué)法在交流方式、學(xué)習(xí)方式、參與程度和激勵手段方面存在很大優(yōu)勢，具體對比如表1所示。

3 教學(xué)項目的確立

機械設(shè)計基礎(chǔ)系列教材，在結(jié)構(gòu)體系上往往分散、孤立地介紹各種傳動機構(gòu)和機械零件的理論知識和設(shè)計方法，不能從實踐的角度和系統(tǒng)的機械設(shè)計的具體目標出發(fā)來指導(dǎo)教學(xué)[3]。確立本課程教學(xué)實踐過程中的具體項目時，要盡可能地將這個工作領(lǐng)域所需要的知識點和技能最大限度地融于項目教學(xué)中，讓學(xué)生在項目實施整個過程中能將教材上的理論知識、項目進展中的設(shè)計方法、任務(wù)完成中的操作技能等進行實踐運用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗“就業(yè)”，真正達到學(xué)以致用的目的。

本文依據(jù)課程教學(xué)目標，遵循以項目為載體、以任務(wù)為驅(qū)動的設(shè)計原則，將本課程內(nèi)容包含在六個項目之中[4]，如表2所示。

4 基于項目的教學(xué)過程

科學(xué)的教學(xué)方法和教學(xué)手段是實施教學(xué)的工具。本文按照圖1所示流程來實施項目教學(xué)。

5 基于項目的教學(xué)實踐展開案例

在教學(xué)過程中，通過引入項目，讓學(xué)生將實踐目標和知識目標結(jié)合起來，并引導(dǎo)他們從實踐中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，在發(fā)現(xiàn)問題的過程中學(xué)習(xí)知識，在解決問題的過程中學(xué)會將知識融會貫通的技能。這里以項目四“帶式輸送機裝置中的帶傳動設(shè)計”為例，說明項目教學(xué)實踐的具體過程。

項目分析 ?作為項目開始的第一個階段，項目分析階段主要是明確項目的任務(wù)，并結(jié)合項目的任務(wù)來搜集與項目相關(guān)的資料。在項目實施過程中要遵循“教師引導(dǎo)、學(xué)生為主”的原則，教師在這一階段要告訴學(xué)生最終的設(shè)計目的是要設(shè)計一個帶傳動系統(tǒng)，對這個系統(tǒng)要包含哪些內(nèi)容則不要急于告訴學(xué)生。如何設(shè)計一個帶傳動系統(tǒng)？學(xué)生根據(jù)這一需求，自行查閱資料了解帶傳動具有哪些類型，不同類型的帶的傳遞效率之間的差別、工作機理及使用場合;查清楚要完成這個設(shè)計需要展開哪些基本工作;了解目前進行帶傳動設(shè)計應(yīng)遵循的最新的國家標準;等等。

任務(wù)分解 ?項目的實施需要以小組的形式來完成任務(wù)，通過前期的學(xué)習(xí)，把整個系統(tǒng)的任務(wù)進行細化，實現(xiàn)分工合作。本文在該項目的教學(xué)實踐過程中，以嶺南師范學(xué)院汽車服務(wù)工程16級1班的25名學(xué)生為實踐對象。將這25名學(xué)生分成五個工作小組，要求各小組制定好項目實施的步驟及分配好每個組員需要負責(zé)的部分。

項目實施 ?教師在實施項目教學(xué)法的過程中通過實際案例的引入，采用因材施教和啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生在項目實施過程中自主探究，主動解決實際問題。而且教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績以及學(xué)習(xí)特點，將學(xué)生分成不同的小組，培養(yǎng)他們團隊協(xié)作的能力以及動手操作的能力，順利完成項目教學(xué)的實施。在教學(xué)過程中，該項目的具體實施步驟如下。

1）項目要求提出。根據(jù)項目“帶式輸送機裝置中的帶傳動設(shè)計”的項目要求和任務(wù)，制訂項目工作計劃，進行小組分工，明確自己的任務(wù)。

2）理論知識的儲備。教師在項目開始前，先帶領(lǐng)學(xué)生了解帶傳動的分類、特點及應(yīng)用，讓學(xué)生掌握帶傳動的受力分析等知識，尤其要重點介紹V帶傳動的相關(guān)知識點。給出V帶傳動設(shè)計的原始數(shù)據(jù)，包括帶式傳輸機一天的工作小時、載荷條件、傳遞功率P、主從動輪的轉(zhuǎn)速n1與n2、

外廓尺寸、空間位置條件等。

3）項目展開。學(xué)生根據(jù)確定的項目任務(wù)，積極主動查閱相關(guān)資料，小組之間相互合作交流，制訂詳細的方案。詳細的項目實施步驟：

分組分工→了解帶式傳輸機及V帶傳動等相關(guān)內(nèi)容→確定計算功率PC及選擇V帶型號→確定帶輪的基準直徑dd1和dd2→確定中心距a及帶的基準長度Ld、帶傳動的張緊裝置→驗算小帶輪的包角及確定V帶根數(shù)z→計算初拉力F0及作用在軸上的壓力FQ→設(shè)計帶輪結(jié)構(gòu)→繪制出傳動簡圖并標明基本參數(shù)→組內(nèi)總結(jié)并提交作業(yè)

4）教師檢查評估。教師組織學(xué)生選擇一個代表進行分析以及解釋，由其他組的學(xué)生進行評估。教師最后可以根據(jù)實際情況及學(xué)生的表現(xiàn)進行總結(jié)，對討論結(jié)果做出正確的評判，引導(dǎo)學(xué)生認識到自己的不足，進一步幫助學(xué)生去鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，提高他們的評估總結(jié)工作能力，培養(yǎng)他們的獨立學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

6 結(jié)語

實踐證明，項目教學(xué)法比傳統(tǒng)教學(xué)法更加適合現(xiàn)代高校工科教學(xué)，更契合學(xué)生的自主學(xué)習(xí)模式。在項目實施過程中，學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)出更大的興趣和喜愛。同時，項目的實施和任務(wù)的完成過程鍛煉了他們的動手操作能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。并且，教師在項目開展過程中，提高了與學(xué)生的溝通程度，加大了對教學(xué)對象的了解，增強了自身的應(yīng)變能力，能展開更有針對性的教學(xué)，提升了自身的教學(xué)業(yè)務(wù)能力。因此，在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中實施項目教學(xué)法是可行的，也是非常必要的，可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)教學(xué)相長。

參考文獻

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