項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式在研究生課程中的應(yīng)用與實(shí)踐

王順宏　李邦杰　李杰　雷剛　潘樂飛

[摘 要] 文章針對(duì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的特點(diǎn)，研究了該模式的實(shí)施條件、實(shí)施步驟以及項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則。結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，著眼提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)入手，教學(xué)組在研究生“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程教學(xué)中引入了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式。實(shí)踐證明，該模式提高了研究生課程教學(xué)效果，對(duì)高校研究生課程教學(xué)改革具有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式;教學(xué)模式;應(yīng)用實(shí)踐

[作者簡(jiǎn)介] 王順宏（1975―），男，甘肅天水人，工學(xué)碩士，火箭軍工程大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事飛行器設(shè)計(jì)、導(dǎo)航制導(dǎo)與控制方面的教學(xué)與研究。

[中圖分類號(hào)] G434? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）06-0165-04? ? [收稿日期] 2020-09-08

一、引言

教學(xué)活動(dòng)是一個(gè)在教師主導(dǎo)和學(xué)生參與下，共同為達(dá)到一定目標(biāo)而進(jìn)行的雙邊思維活動(dòng)過程。所謂“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)”就是在教學(xué)過程中，學(xué)生在教師的幫助下，在強(qiáng)烈的“完成項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)”驅(qū)動(dòng)和明確而具體的項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)引導(dǎo)下，緊緊圍繞一個(gè)共同的項(xiàng)目作為“教”與“學(xué)”的活動(dòng)中心，通過對(duì)學(xué)習(xí)資源加以充分而有效地利用，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí)，并在完成既定項(xiàng)目的同時(shí)，獲得理論知識(shí)、技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

建構(gòu)主義理論最早是由著名的瑞士心理學(xué)家皮亞杰提出的，建構(gòu)主義理論認(rèn)為，知識(shí)主要不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)生在一定情景下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義構(gòu)建的方式而獲得。因此項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。它要求“項(xiàng)目”的目標(biāo)性和教學(xué)情境的創(chuàng)建能使學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)（項(xiàng)目）在探索和實(shí)踐中學(xué)習(xí)，是一種新型教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法，被譽(yù)為近年來國(guó)內(nèi)外教育領(lǐng)域最引人注目的革新。在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅獲得理論知識(shí)、技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還會(huì)不斷地獲得成就感，可以極大地激發(fā)他們的求知欲望，逐步形成一個(gè)感知心智活動(dòng)的良性循環(huán)，從而培養(yǎng)出獨(dú)立探索，勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)與研究能力。

“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程是我校航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科碩士研究生的學(xué)科專業(yè)課程，通過講授高超聲速飛行器的流動(dòng)特性、氣動(dòng)力獲取方法、坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方程模型，分析不同指標(biāo)下的最優(yōu)再入彈道、并對(duì)機(jī)動(dòng)再入彈道進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化;通過講授高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化、高超聲速飛行器高超聲速飛行器制導(dǎo)方法，使研究生學(xué)員初步具備通用飛行器再入彈道分析與優(yōu)化、再入制導(dǎo)及高超聲速飛行器飛行控制特點(diǎn)研究的能力;通過講授航天器運(yùn)動(dòng)軌道設(shè)計(jì)與機(jī)動(dòng)，軌道設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)，為從事飛行器設(shè)計(jì)、導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制、導(dǎo)彈武器及航天器的作戰(zhàn)運(yùn)用等工作奠定基礎(chǔ)。

綜合分析該課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)可以看出，該課程內(nèi)容包含范圍廣，基本涵蓋了飛行動(dòng)力學(xué)與任務(wù)規(guī)劃學(xué)科方向的主要知識(shí)點(diǎn)，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)、空間想象力和科學(xué)思維能力等要求都比較高。如何提高該課程的教學(xué)效果給教學(xué)組提出不小的挑戰(zhàn)。

考慮到研究生基礎(chǔ)理論相對(duì)扎實(shí)、課程安排相對(duì)靈活，方便開展小班教學(xué)和一對(duì)一指導(dǎo);對(duì)科研學(xué)術(shù)能力提高期望和學(xué)習(xí)主動(dòng)性較高等現(xiàn)實(shí)狀況，著眼發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)入手，教學(xué)組在研究生課程“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程教學(xué)中采用了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，提高了研究生課程教學(xué)效果，為我校研究生課程教學(xué)改革提供了有益的借鑒。

二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的基本方法

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法是德國(guó)職業(yè)教育在20世紀(jì)80年代大力推行的一種“行為引導(dǎo)式的教學(xué)形式”它主張“以學(xué)生為中心，教師在整個(gè)教學(xué)過程中起組織和指導(dǎo)的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)的目的”[3]。

（一）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施條件

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法有別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，而是將學(xué)生置身于探索知識(shí)的情境之中，從根本上將傳統(tǒng)課堂中老師“滿堂灌”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式。因此，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施應(yīng)該滿足以下條件：

1.學(xué)生應(yīng)具備相應(yīng)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

2.學(xué)生應(yīng)具備完成項(xiàng)目所需的基本技能。如要完成“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生首先要具備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)編程能力。

3.學(xué)生應(yīng)在一定時(shí)間范圍內(nèi)可以自行組織項(xiàng)目任務(wù)的完成，安排自己的學(xué)習(xí)行為的能力和條件。軍校本科生學(xué)習(xí)時(shí)間安排相對(duì)緊，自由支配時(shí)間少，更多的是集體授課和活動(dòng)。但研究生課程安排相對(duì)靈活，有大量時(shí)間可以自我支配，具備項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式的開展條件。

4.老師能夠提供完成項(xiàng)目任務(wù)必要的資源和工作環(huán)境，以便于獨(dú)立研究與小組討論。

（二）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的設(shè)計(jì)原則

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)把以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂?xiàng)目為中心，把以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)際動(dòng)手能力和科研能力為中心。因此，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的主要前提是研究項(xiàng)目的制定。

1.項(xiàng)目要有明確的研究目標(biāo)、研究時(shí)間、研究背景，以及該項(xiàng)目提升的知識(shí)和能力。

2.項(xiàng)目難度符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，采取由淺入深、由簡(jiǎn)到難的遞進(jìn)方式推進(jìn)。具有一定的難度，但又不宜太大，太過簡(jiǎn)單失去研究?jī)r(jià)值，而難度太大會(huì)挫傷學(xué)生積極性，也沒有足夠的時(shí)間去完成。

3.項(xiàng)目應(yīng)具有針對(duì)性和代表性。盡管項(xiàng)目可能只針對(duì)課程某一知識(shí)點(diǎn)，但具有代表性，學(xué)生能夠在此項(xiàng)目的完成中得到啟發(fā)，進(jìn)行拓展性思維，做到觸類旁通的效果。

4.項(xiàng)目應(yīng)設(shè)計(jì)一定的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。采取過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式展開。學(xué)員在獨(dú)立探究或協(xié)作學(xué)習(xí)中取得的階段性成果，需要在課堂上進(jìn)行匯報(bào)和交流，對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)主要考查學(xué)員對(duì)知識(shí)和技能的掌握程度，在參考項(xiàng)目研究報(bào)告的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考查學(xué)員在項(xiàng)目完成過程中的表現(xiàn)。

（三）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施步驟

1.教學(xué)項(xiàng)目確定。根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)組以整體計(jì)劃的角度選擇合適的研究項(xiàng)目。實(shí)踐中將教學(xué)組“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程分解為以下相互關(guān)聯(lián)的研究項(xiàng)目，通過內(nèi)容的模塊化、分層次、漸進(jìn)式設(shè)計(jì)，由淺入深、層層遞進(jìn)，完整包含課程全部?jī)?nèi)容：飛行動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、火箭飛行的力學(xué)環(huán)境、空間運(yùn)動(dòng)方程的建立、自由段彈道特性分析、運(yùn)動(dòng)特性分析與彈道設(shè)計(jì)、攝動(dòng)與顯式制導(dǎo)方法、再入制導(dǎo)方法、彈道設(shè)計(jì)（追蹤法、平行接近法、比例導(dǎo)引）、高超音速滑翔飛行器飛行控制等。并將以上項(xiàng)目以任務(wù)書形式呈現(xiàn)。

2.項(xiàng)目小組建立。如果選課人數(shù)比較多，可以分成3-5人的項(xiàng)目攻關(guān)小組并指定項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)小組內(nèi)部成員科研分工、與老師的聯(lián)系與工作進(jìn)展安排。在小組建立時(shí)要盡量考慮學(xué)生的能力和水平差異，綜合學(xué)習(xí)成績(jī)動(dòng)手能力，合理搭配，取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分調(diào)動(dòng)每一名學(xué)生的科研參與積極性。

3.項(xiàng)目任務(wù)的實(shí)施。根據(jù)課程進(jìn)度安排，將前期已確定教學(xué)研究項(xiàng)目以任務(wù)書的形式下發(fā)至各項(xiàng)目攻關(guān)小組，任務(wù)書內(nèi)容包含以下內(nèi)容：項(xiàng)目目標(biāo)（老師設(shè)置）、項(xiàng)目產(chǎn)生背景（老師設(shè)置）、項(xiàng)目前序知識(shí)儲(chǔ)備（前序?qū)嶒?yàn)、相關(guān)知識(shí)與理論基礎(chǔ)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容（教員設(shè)置）、項(xiàng)目研究方案及過程（學(xué)員完成）、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真分析（學(xué)員完成）、探索、思考與展望（學(xué)員完成）、完成時(shí)限等內(nèi)容。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中要根據(jù)學(xué)生反饋及時(shí)組織答疑或安排小組討論。

4.項(xiàng)目考核與評(píng)價(jià)。采取過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式展開。根據(jù)學(xué)生各階段性成果、課堂上的匯報(bào)和交流，考查學(xué)員對(duì)知識(shí)和技能的掌握程度，最后重點(diǎn)考查項(xiàng)目研究報(bào)告的撰寫情況，依據(jù)學(xué)員在項(xiàng)目完成全過程中的表現(xiàn)，綜合給出考核結(jié)果。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的探索與實(shí)例

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”研究生課程群中實(shí)施三年來，已經(jīng)積累了多項(xiàng)優(yōu)秀課程研究項(xiàng)目，初步形成項(xiàng)目研究庫(kù)，基本可以承載飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)課程所包含的大多數(shù)重點(diǎn)內(nèi)容，老師可以根據(jù)每屆學(xué)生具體情況進(jìn)行調(diào)整。通過教學(xué)組的指導(dǎo)，已在各類核心期刊和國(guó)際會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，達(dá)到了課程改革既定目標(biāo)，在掌握課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，錘煉和提高了學(xué)術(shù)科研能力，增加了學(xué)生就業(yè)適應(yīng)能力。

案例一：二維翼型網(wǎng)格生成

（1）項(xiàng)目研究目的

①下載安裝Gridgen網(wǎng)格生成軟件，掌握（4）項(xiàng)目總結(jié)。通過此次課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生對(duì)Gridgen網(wǎng)格生成軟件的使用有了初步的了解，掌握了建立非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的遠(yuǎn)場(chǎng)（圓場(chǎng)）邊界的方法，學(xué)會(huì)了生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。觀察初步生成的網(wǎng)格，發(fā)現(xiàn)在翼型周圍的網(wǎng)格還比較稀疏，不能較好地模擬出實(shí)際環(huán)境，因此需要調(diào)整網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。增大網(wǎng)格密度有兩種方法，一是在翼型上步更多的點(diǎn)，二是增加塌陷因子，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這兩種方法都確實(shí)可以達(dá)到使網(wǎng)格數(shù)目增多的目的。對(duì)比兩種方法，由于塌陷因子只能在較小的范圍調(diào)節(jié)，而布的點(diǎn)數(shù)可以在較大范圍調(diào)整，因此增加布點(diǎn)的效果更Gridgen網(wǎng)格生成軟件的使用方法;

②熟悉非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法。

（2）項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

①依托Gridgen軟件并生成給定的二維翼型;

②建立非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件（圓形邊界）;

③生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。研究網(wǎng)格布點(diǎn)數(shù)目與網(wǎng)格形狀的關(guān)系，促進(jìn)理解課程對(duì)應(yīng)內(nèi)容;

（3）部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示

案例二：二維翼型流場(chǎng)計(jì)算

（1）項(xiàng)目研究目的

①掌握Fluent軟件的使用方法;

②熟悉流場(chǎng)計(jì)算的一般方法。

（2）項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

①導(dǎo)入Gridgen軟件生成的二維翼型網(wǎng)格文件;

②設(shè)置流場(chǎng)計(jì)算參數(shù);

③計(jì)算Ma=0.6，迎角Alpha=0°條件下的流場(chǎng)。

（3）部分項(xiàng)目研究結(jié)果

（4）項(xiàng)目總結(jié)

通過本次研究項(xiàng)目，科研小組掌握了Fluent軟件的基本操作方法，并將項(xiàng)目一的研究成果即Gridgen網(wǎng)格生成的case文件成功導(dǎo)入，建立仿真環(huán)境，成功模擬出流場(chǎng)中所受阻力Cd和升力Cl的大小。完成項(xiàng)目過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)構(gòu)造的網(wǎng)格數(shù)目較少時(shí)，收斂速度較慢，而且精度也不高，通過增加網(wǎng)格數(shù)目能改進(jìn)收斂速度，但隨著網(wǎng)格數(shù)目的增加，計(jì)算的速度明顯降低。需要不斷調(diào)整和迭代，在迭代后精度和收斂速度基本達(dá)到要求。

四、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的效果評(píng)價(jià)

在研究生“飛行動(dòng)力學(xué)與制導(dǎo)”課程中引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式教學(xué)，以學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出最大化為目的，提倡課前預(yù)習(xí)，吃透項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容，對(duì)于學(xué)生方面，有效克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式下研究生學(xué)員學(xué)習(xí)主動(dòng)性目的性不強(qiáng)，考核促進(jìn)學(xué)習(xí)的作用不明顯等問題，既很好地掌握了課程教學(xué)內(nèi)容，又培養(yǎng)了科研思維，提高了科研動(dòng)手能力，對(duì)于后續(xù)的專業(yè)課程有極大的正向促進(jìn)作用;同時(shí)在培養(yǎng)研究生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作思維習(xí)慣，幫助學(xué)生發(fā)掘?qū)蒲袑W(xué)術(shù)的興趣，確立后續(xù)職業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)有較大幫助。課程建設(shè)方面，通過近幾年的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，形成了基本涵蓋課程群主要支撐知識(shí)點(diǎn)的項(xiàng)目研究任務(wù)庫(kù)，教師通過將最新的學(xué)科知識(shí)或軍事需求及時(shí)反映到教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)“在研究中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中研究”，符合人才成長(zhǎng)規(guī)律，既豐富了教學(xué)內(nèi)容與手段，同時(shí)也提高了教學(xué)效果和授課質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式支撐，學(xué)生已在國(guó)內(nèi)外核心期刊和會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，教學(xué)效益得到最大程度的發(fā)揮。

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Abstract： According to the characteristics of the project-driven teaching model， this paper studies the implementation conditions， implementation steps and the principles of project design. Combined with the teaching content and teaching goal of the course， and focusing on improving students' subjective initiative and encouraging students to learn independently and creatively， the teaching group introduced the project-driven teaching model into the course of Flight Dynamics and Guidance for postgraduates. Practice has proved that this model can improve the teaching effect of postgraduate courses， and has certain reference significance for the reform of postgraduate course teaching in colleges and universities.

Key words： project-driven; teaching model; application practice