基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多目標(biāo)培養(yǎng)模式探索

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)；多目標(biāo)培養(yǎng)；機(jī)械制造技術(shù)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》作為機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生專業(yè)能力的形成與未來職業(yè)發(fā)展的潛力。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往側(cè)重于理論知識(shí)的傳授，忽視了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基于上述情況，國內(nèi)一些教學(xué)機(jī)構(gòu)在《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)實(shí)踐中，從不同視角進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革研究。北京信息科技大學(xué)王紅軍等基于OBE理念，采用貫穿“五段式”實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力[1] ；純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張健等結(jié)合車輛工程畢業(yè)要求的實(shí)踐人才培養(yǎng)目標(biāo)，將工程教育認(rèn)證的理念貫穿于課程設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生能力培養(yǎng)與企業(yè)崗位需求的切合度[2] ；浙江師范大學(xué)丁金福等把CAD/CAPP 技術(shù)與課程設(shè)計(jì)相融合，使學(xué)生了解到現(xiàn)代設(shè)計(jì)的理念與方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用[3]。這些研究和實(shí)踐在不同的層面取得了一定成效，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。本文主要通過實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，更加系統(tǒng)和全面地進(jìn)行教學(xué)改革，多維度促進(jìn)學(xué)生機(jī)械工程制圖能力、產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、制造工藝規(guī)劃能力及團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力等關(guān)鍵技能的綜合發(fā)展。

1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)與實(shí)施意義

1.1 理論基礎(chǔ)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式起源于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過設(shè)計(jì)具有真實(shí)性、挑戰(zhàn)性和趣味性的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)的過程中主動(dòng)探索、積極學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。該模式認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過程，而非被動(dòng)接受的過程。因此，教師應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者、支持者和合作者，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和良好的學(xué)習(xí)環(huán)境[4]。

1.2 實(shí)施意義

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)施，能夠促進(jìn)理論與實(shí)踐結(jié)合、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力、培養(yǎng)綜合能力和素養(yǎng)、促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)展[5]。

首先，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式通過模擬真實(shí)工程環(huán)境，使學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，將理論知識(shí)與實(shí)踐操作緊密結(jié)合。其次，具有挑戰(zhàn)性和趣味性的學(xué)習(xí)任務(wù)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，使他們更加主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中來。同時(shí)，在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行問題分析、方案設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多個(gè)環(huán)節(jié)的工作，從而全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。另外，學(xué)生需要不斷嘗試新的思路和方法，這一過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

因此，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式應(yīng)用到《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》中（圖1），將有助于課程目標(biāo)的達(dá)成，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在課程中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定

在《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》中實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式時(shí)，首先需要明確教學(xué)目標(biāo)，即我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備什么樣的專業(yè)技能和工程素養(yǎng)。從之前的情況來看，很多畢業(yè)的學(xué)生進(jìn)入到企業(yè)，基本的作圖規(guī)范不清楚、繪圖軟件操作生疏，也不清楚工藝規(guī)程設(shè)計(jì)以及工藝文件的編制，更談不上獨(dú)立開展簡單的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。企業(yè)不得不安排老員工手把手地指導(dǎo)，經(jīng)過半年甚至一年以后才能逐步上手工作，這對(duì)企業(yè)和學(xué)生來說都是一種時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的損失。

因此，我們根據(jù)行業(yè)的需求和課程的特點(diǎn)，設(shè)定了以下多維度的培養(yǎng)目標(biāo)。

（1）制造工藝規(guī)劃能力。能夠依據(jù)給定條件制訂工藝路線并分析，對(duì)工藝規(guī)程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算并做出合理選擇。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。利用所學(xué)機(jī)械設(shè)e3bf0bfcc2f6aada1cda1d8e755db7496375b7511ac2051154786f70166198db計(jì)、工程力學(xué)等知識(shí)，結(jié)合裝夾工藝要求，能夠針對(duì)某道工序設(shè)計(jì)專用夾具。

（3）機(jī)械工程制圖能力。掌握機(jī)械制圖的基本規(guī)范和技巧，能夠?qū)γ?、工件以及夾具進(jìn)行三維建模，并準(zhǔn)確繪制出零件圖和裝配圖。

（4）具備相應(yīng)工程素養(yǎng)。能夠自行分析問題并查閱手冊(cè)、圖表、規(guī)范等相關(guān)資料，鍛煉自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)學(xué)會(huì)與他人有效溝通與合作，共同完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)[6]。

通過這些教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力，盡量使學(xué)生切合企業(yè)的需求，減少與企業(yè)的磨合成本。

2.2 教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)

教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，涉及到如何規(guī)劃和組織教學(xué)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)?！稒C(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》結(jié)合工程實(shí)際，選取CA6140 車床的典型零件作為設(shè)計(jì)任務(wù)題庫，包括軸桿類、輪盤類、支架類、支座類和廂體類共5 大類，35 個(gè)零件。主要的任務(wù)要求為綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)零件的加工工藝規(guī)程及此零件的專用夾具，包含了從工藝分析、毛坯設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃到夾具設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，全面覆蓋了課程的主要知識(shí)點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)。另外，還可以結(jié)合工程實(shí)訓(xùn)使用機(jī)床設(shè)備完成零件的制作，并對(duì)加工完成的零件進(jìn)行測(cè)量分析，從中理解機(jī)械加工質(zhì)量的概念及其影響因素，掌握相關(guān)控制的工藝措施。

為了提高教學(xué)的有效性和學(xué)習(xí)的效率，課程將總體教學(xué)任務(wù)進(jìn)行細(xì)化，把上述復(fù)雜的工程項(xiàng)目分解為三個(gè)子任務(wù)，分別是工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)、專用夾具的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書的撰寫，每個(gè)子任務(wù)都應(yīng)明確具體的要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)完成后，需要在課程開始前向?qū)W生發(fā)布課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和相關(guān)資料，明確任務(wù)目標(biāo)、要求和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，教師應(yīng)提供必要的指導(dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生逐步完成任務(wù)。

2.3 教學(xué)過程的實(shí)施

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)施過程中，更加側(cè)重于學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，以提高他們的實(shí)踐能力和問題解決能力。根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)方案，《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》課時(shí)為24 學(xué)時(shí)，分3 天進(jìn)行，整個(gè)設(shè)計(jì)過程大體分為以下三個(gè)階段（表1）。

2.3.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

根據(jù)班級(jí)人員和任務(wù)題庫情況，將學(xué)生分為5 組，每組選擇不同的零件類型作為設(shè)計(jì)任務(wù)，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和資料收集工作，了解機(jī)械零件的具體結(jié)構(gòu)和使用要求。同時(shí)，組織小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生交流學(xué)習(xí)心得和遇到的問題，共同尋找解決方案，以此培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和溝通交流的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

2.3.2 設(shè)計(jì)實(shí)施階段

學(xué)生在掌握一定理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，開始進(jìn)行實(shí)踐操作和設(shè)計(jì)工作。

（1）零件工藝分析和毛坯設(shè)計(jì)，具體步驟：對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，審查零件圖中有無差錯(cuò)疏漏以及零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，結(jié)合零件工程圖完成三維建模；根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型，選擇毛坯種類，并通過查表和計(jì)算確定毛坯加工余量并繪制毛坯圖樣。這一環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力以及機(jī)械工程制圖能力，能夠進(jìn)行三維建模和繪制二維工程圖。

（2）編制機(jī)械加工工藝規(guī)程，主要包括：擬定工藝路線，選擇各工序所用工藝設(shè)備，確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差，計(jì)算切削用量及時(shí)間定額，填寫工藝文件等內(nèi)容。這一環(huán)節(jié)主要提升學(xué)生對(duì)制造工藝規(guī)劃的能力，能夠根據(jù)各種機(jī)械加工方法的特點(diǎn)和相關(guān)計(jì)算，制定合理的工藝解決方案。

（3）設(shè)計(jì)、繪制夾具裝配圖及零件圖，主要包括：明確夾具的設(shè)計(jì)任務(wù)、確定定位基準(zhǔn)和定位方案、選擇和確定對(duì)刀元件或?qū)蛟?、確定夾緊方案、建立夾具裝配體的三維模型，并繪制主要非標(biāo)零件的工程圖。這一環(huán)節(jié)根據(jù)特定工序設(shè)計(jì)專用夾具，主要鍛煉學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和機(jī)械工程制圖能力，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成簡單裝置的設(shè)計(jì)。

（4）撰寫設(shè)計(jì)說明書，有條理地總結(jié)設(shè)計(jì)過程，規(guī)范完成課程設(shè)計(jì)，通過這一環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生歸納總結(jié)和書面表達(dá)的能力。

教師在整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)施階段，應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展和項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況，并給予必要的指導(dǎo)和建議，對(duì)于不合理的方案應(yīng)及時(shí)指出并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修改和優(yōu)化。

2.3.3 設(shè)計(jì)總結(jié)階段

在課程結(jié)束前或者每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)組織成果展示，讓學(xué)生展示自己的課程設(shè)計(jì)成果并進(jìn)行匯報(bào)。采用學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式對(duì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的見解和建議以進(jìn)一步完善課程設(shè)計(jì)成果。

3 教學(xué)效果評(píng)估與反思

3.1 教學(xué)效果評(píng)估

通過實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》中的實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生在過程中自主學(xué)習(xí)和合作交流情況、結(jié)課后任務(wù)完成的課程考核情況（圖2），我們發(fā)現(xiàn)：學(xué)生的機(jī)械工程制圖能力、產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、制造工藝規(guī)劃能力得到了鍛煉和提升；學(xué)生的溝通交流能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了加強(qiáng)，并塑造了良好的工程素養(yǎng)。更重要的是，區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中能夠主動(dòng)探索和創(chuàng)新，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性明顯提高，學(xué)習(xí)氛圍得到了很大改善，這也有助于學(xué)生能夠在專業(yè)領(lǐng)域持續(xù)的發(fā)展和進(jìn)步。

3.2 教學(xué)反思

雖然任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》中取得了一定的教學(xué)效果，但我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題和不足：部分學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出一定的畏難情緒，特別是一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對(duì)差的學(xué)生，需要進(jìn)一步加強(qiáng)引導(dǎo)和鼓勵(lì)；學(xué)生在任務(wù)完成過程中存在時(shí)間管理不當(dāng)?shù)膯栴}，導(dǎo)致部分任務(wù)完成質(zhì)量不高以及進(jìn)度滯后的情況；部分學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中缺乏主動(dòng)性和責(zé)任感，沒有很好地融入小組，需要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。針對(duì)以上問題和不足，我們將在未來的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步優(yōu)化任務(wù)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)過程管理和指導(dǎo)、完善評(píng)價(jià)體系等方面的工作，以不斷提升教學(xué)成效。

4 結(jié)束語

本文基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式在《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了深入探討和分析。通過構(gòu)建以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景的教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深化理論知識(shí)、提升實(shí)踐技能并培養(yǎng)創(chuàng)新思維和工程素養(yǎng)。實(shí)踐結(jié)果表明，該模式可有效促進(jìn)學(xué)生多維度的全面發(fā)展，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。今后，我們將面向先進(jìn)制造業(yè)的工程技術(shù)人才需求，持續(xù)探索和完善任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在機(jī)械工程類專業(yè)課程中的應(yīng)用。

作者簡介：王彥崗，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閷Ｓ闷嚨拈_發(fā)與應(yīng)用。