基于項(xiàng)目過(guò)程管理的《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)改革

張業(yè)強(qiáng)* 何永寧 王 濤 金聽(tīng)祥 程傳曉

《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》作為《制冷壓縮機(jī)》課程重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的制冷壓縮機(jī)知識(shí)，結(jié)合《理論力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》、《機(jī)械制圖》等課程的理論知識(shí)，鍛煉學(xué)生獨(dú)立開(kāi)展制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)期間,要求學(xué)生使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、查閱文獻(xiàn)資料、正確使用專(zhuān)業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖集，掌握制冷壓縮機(jī)主要零部件設(shè)計(jì)的基本步驟、方法、要求和技能，要求工藝方案選擇合理、計(jì)算過(guò)程正確、設(shè)計(jì)圖紙表達(dá)清晰。通過(guò)這樣一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，不僅能夠檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握程度，還可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在本科人才培養(yǎng)過(guò)程中起到非常重要的作用。

在《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)存在這樣幾個(gè)現(xiàn)象：（1）學(xué)生在課程設(shè)計(jì)前幾天比較放松，不能夠有效利用時(shí)間，整體設(shè)計(jì)效率很低；而提交課程設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)報(bào)告的前兩天，出現(xiàn)學(xué)生晚上通宵加班、不能按時(shí)提交設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)報(bào)告的現(xiàn)象，而這些同學(xué)的課程設(shè)計(jì)質(zhì)量往往不高；（2）部分學(xué)生在課程設(shè)計(jì)前期基本不去或者很少去制圖專(zhuān)業(yè)教室，即使采用點(diǎn)名或者簽到等方式，學(xué)生的出勤率也不高；（3） 課程設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)的是制冷壓縮機(jī)課程，設(shè)計(jì)任務(wù)較單一，一定程度上存在學(xué)生抄襲的現(xiàn)象。

在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)以上問(wèn)題并不是個(gè)案，普遍存在工程設(shè)計(jì)類(lèi)的課程中[1-2]。分析原因，一方面是由于學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的重視程度不夠，而另一方面也與現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)采取的形式和管理方法相關(guān)系?，F(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)采取的方法往往是將課題分給不同的小組或者學(xué)生，提供指導(dǎo)書(shū)，在課程設(shè)計(jì)的時(shí)間段內(nèi)由學(xué)生自主掌握設(shè)計(jì)進(jìn)度，對(duì)學(xué)生的松散管理及學(xué)生自我管理能力的缺失造成設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題。基于以上出現(xiàn)的問(wèn)題，有的學(xué)者采用OBE 教育理念[2-3]、CDIO 工程理念進(jìn)行教學(xué)改革和研究[4-5]，有的學(xué)者基于能力導(dǎo)向[6]、任務(wù)驅(qū)動(dòng)[7]、職業(yè)崗位需求[8]以及專(zhuān)業(yè)認(rèn)證[9]等方面進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革和研究。

為了更好地提高學(xué)生的課程設(shè)計(jì)能力，更加有效地提高課程設(shè)計(jì)效果，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程引入工程中的過(guò)程管理理念，將學(xué)生的課程設(shè)計(jì)任務(wù)分解為不同的子任務(wù)，設(shè)定各子任務(wù)完成的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，及時(shí)地對(duì)子任務(wù)的完成效果進(jìn)行考核，由教師監(jiān)督子任務(wù)按時(shí)完成設(shè)計(jì)進(jìn)度、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生能力的目的。

1 將課程設(shè)計(jì)任務(wù)分解成不同子任務(wù)

根據(jù)培養(yǎng)方案，《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》共1.5 周，需要完成設(shè)計(jì)工況下的往復(fù)式制冷壓縮機(jī)的曲柄-連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，即活塞組、連桿和曲軸的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，主要分為兩大部分，即設(shè)計(jì)計(jì)算和圖紙繪制，其中設(shè)計(jì)計(jì)算又可以分解為設(shè)計(jì)工況下的熱力學(xué)計(jì)算、尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、尺寸校核計(jì)算，圖紙繪制可以分解為活塞組的繪制、連桿的繪制、曲軸的繪制和曲柄-連桿，機(jī)構(gòu)的裝配圖繪制。因此，整個(gè)課程設(shè)計(jì)可以分解成以下子任務(wù)：（1） 設(shè)計(jì)工況的熱力學(xué)計(jì)算；（2）尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算；（3） 尺寸校核計(jì)算；（4） 活塞組的零件圖；（5）連桿的零件圖；（6）曲軸的零件圖；（7）曲柄-連桿機(jī)構(gòu)的裝配圖。

2 設(shè)定各子任務(wù)完成的時(shí)間節(jié)點(diǎn)

由于整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程只有7 天的有效時(shí)間，時(shí)間緊，設(shè)計(jì)任務(wù)重?？紤]到在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，學(xué)生需要查手冊(cè)，討論設(shè)計(jì)方案，所需要的時(shí)間比圖紙繪制的時(shí)間要長(zhǎng)。通過(guò)3 次《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的實(shí)踐，我們對(duì)各子任務(wù)完成的時(shí)間進(jìn)行了限定：（1） 設(shè)計(jì)工況的熱力學(xué)計(jì)算，1.5 天；（2） 尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，2 天；（3） 尺寸校核計(jì)算，0.5 天；（4）活塞組的零件圖，0.75 天；（5）連桿的零件圖，0.5 天；（6）曲軸的零件圖，0.75 天；（7）曲柄-連桿機(jī)構(gòu)的裝配圖，1 天。另外，剩余0.5 天用于整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。在到達(dá)規(guī)定的時(shí)間后，學(xué)生將完成的工作上交給指導(dǎo)老師。未及時(shí)完成子任務(wù)的學(xué)生的考核將被酌情扣分。子任務(wù)完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)橫道圖如圖1 所示。

3 優(yōu)化項(xiàng)目組成員組成

《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的完成和考核以項(xiàng)目組為對(duì)象。為了避免有些學(xué)生不參與課程設(shè)計(jì)工作，同時(shí)考慮到整個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)間為1.5 周，項(xiàng)目組成員人數(shù)以3 人為宜。由于在整個(gè)課程設(shè)計(jì)包含有設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖，要求學(xué)生在自由組合的同時(shí)，組內(nèi)人員特點(diǎn)要有所區(qū)別，要避免出現(xiàn)組內(nèi)所有成員都不擅長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算或者繪圖的現(xiàn)象。另外，學(xué)習(xí)成績(jī)好的學(xué)生和學(xué)習(xí)成績(jī)差的學(xué)生要搭配組合，由學(xué)習(xí)成績(jī)好的學(xué)生帶動(dòng)學(xué)習(xí)成績(jī)差的學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)，避免有的項(xiàng)目組無(wú)法完成設(shè)計(jì)工作。

4 豐富課程設(shè)計(jì)題目

在布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)時(shí)，通過(guò)設(shè)定不同的制冷工況和制冷量等數(shù)據(jù)，使每個(gè)項(xiàng)目組拿到的課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)數(shù)據(jù)都不相同，并且不限定制冷劑工質(zhì)的選擇，這樣避免了課程設(shè)計(jì)中抄襲雷同現(xiàn)象，同時(shí)促使學(xué)生獨(dú)立思考的同時(shí)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，促進(jìn)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的提高，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)及課程設(shè)計(jì)全部環(huán)節(jié)的掌握程度，進(jìn)而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

5 完善課程設(shè)計(jì)的考核方式

以往《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的考核只包括考勤、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙三部分，無(wú)法反映學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體參與度和各設(shè)計(jì)子任務(wù)是否按時(shí)完成。因此，在新的考核方式中，增加了對(duì)各子任務(wù)完成時(shí)間的考核。通過(guò)3 次實(shí)踐，制定了《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的考核標(biāo)準(zhǔn)如下：考勤占比20%，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)占比25%，圖紙占比25%，設(shè)計(jì)答辯占比10%，任務(wù)完成時(shí)間情況占比20%各項(xiàng)指標(biāo)在考核中的占比情況如圖2 所示。

圖1 子任務(wù)完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)橫道圖

為了督促學(xué)生按時(shí)按質(zhì)的完成各項(xiàng)子任務(wù)，指導(dǎo)教師在課程設(shè)計(jì)期間的每天上午和下午均會(huì)安排2 小時(shí)在課程設(shè)計(jì)專(zhuān)用教室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和指出學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題。

圖2 各項(xiàng)指標(biāo)在考核中的占比情況

圖3 《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》成績(jī)分布

對(duì)照2018 屆、2019 屆和2020 屆學(xué)生的《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》成績(jī)分布如圖3 所示，2018 屆學(xué)生的成績(jī)主要分布在中等和及格區(qū)間，而且沒(méi)有學(xué)生達(dá)到優(yōu)秀；而2019 屆和2020 屆學(xué)生達(dá)到優(yōu)秀的分別為11%和17%，而且大部分學(xué)生的成績(jī)分布在良好和中等區(qū)間，成績(jī)?yōu)榧案竦膶W(xué)生只占到9.9%和7.1%。因此，在《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)過(guò)程中采用項(xiàng)目過(guò)程管理后，學(xué)生的成績(jī)均得到了較大幅度的提高，特別是及格學(xué)生所占比例逐步減小。

自從在《制冷壓縮機(jī)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)中采用工程項(xiàng)目管理的過(guò)程管理理念以來(lái)，學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的主動(dòng)性和積極性明顯提高，課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙大部分都能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)上交，課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量有了比較明顯的提高，該方案為本科課程設(shè)計(jì)類(lèi)課程具體實(shí)施提供了有效參考。