项目教学法在机电专业《机械设计基础》教学中的应用

《机械设计基础》是机电一体化专业的主要技术基础课程,对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用。它的主要任务是使学生掌握各种常用机构及通用零件的工作原理、特点和应用的基本知识,使学生初步学会根据具体条件及国家相关技术标准和规范,选用机构及零件类型,并能对机构的运动、零件工作能力进行简单的校核,具有设计简单机械传动装置的能力。目前的《机械设计基础》教学主要采用学科教学模式,理论教学主要是在课堂上进行陈述性的知识学习,这种教学模式势必会导致理论知识与实践知识相分离,不利于学生职业能力的形成,导致“学不知所用”现象的发生,也无法调动学生的学习积极性。

项目教学法作为德国双元制教学模式的一种教学方法,由于能够实现基于工作过程的工学一体化高职教学理念,在我国高职教育中得到了充分的重视和推广。我们在机电一体化专业《机械设计基础》课程实施项目教学时,为了真正体现培养学生综合职业能力的教学理念,在满足项目教学法总体原则的前提下,根据机电一体化专业学生就业岗位的需要和《机械设计基础》课程本身特点,依据如下原则实施项目教学:突出《机械设计基础》专业技术基础课的承上启下作用;以机电专业就业岗位所需知识进行项目设计;项目尽量覆盖本课程知识,并根据岗位任务需要,对内容进行增加和剪裁;考虑本校现有教学资源,以便进行工学交替教学。

一、项目教学法的概念

项目教学法是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,学生在项目实施过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的能力及团队精神和合作能力等。项目的实施多采用小组工作的方式,即小组共同制定计划、共同或分工完成整个项目。项目教学法一般可按照下面四个教学阶段进行:确定项目任务,通常由教师提出一个或几个项目任务设想,然后和学生一起讨论,最终确定项目的目标和任务;制定项目计划,根据项目的目标和任务,由学生自行确定工作步骤和程序,并与教师经过分析讨论后最终得到认可;实施计划,学生确定各自在项目组内的分工及成员间合作形式后,按照已确定的工作方案和程序实施项目;检查评估,可采用学生自评、教师检查的方式对项目进行评估,分析评估结果。

二、项目教学法在教学中的实施过程

1.项目确定与分解

对我院机电一体化专业毕业生就业岗位调查分析知,学生就业后所需技能与本课程知识相关的内容主要有:机械零部件设计、设备维修、简单机械设计、数控机床维修,这一点也与机电专业的全国普查情况相一致。我院该专业现有的课程体系是:在《机械设计基础》课程之前,学生已经进行了金属工艺学、普通机床拆装实践教学和工程力学、机械制图、公差与配合等理论课学习,后续的课程有《机械制造技术》和《数控机床故障诊断与维修》、《机电一体化系统设计》等。

在上述项目教学法实施原则的基础上,在确定项目时,以《牛头刨床传动系统设计》为项目教学题目。其学习任务分解如图1所示:

图1由两个层次模块组成,第一层次模块是按照运动传动顺序和机构组成而形成的机械功能模块(也称为子项目),对机械功能模块再分解成学习任务模块,它们分别与教材章节的知识点相对应,即学习任务层次模块。考虑到学生以后从事简单机械设计和设备故障诊断与维修的需要,在原有《机械设计基础》内容的基础上,增加了一些必要的知识,例如考虑到数控机床中同步带的广泛使用,为此增加了同步带设计内容。

2.项目组组成

项目组成员由学生自由组合和老师指派两种方式进行,每组人数在5～6人。但是,无论以哪种形式组成的项目组,老师都要注意学生个体知识的差异,将具有不同知识优势的学生组成一组。在指派学习任务时,考虑让具有某方面知识优势的学生负责该方面的学习任务,充分调动学生完成任务的积极性,也实现了因材施教的教学理念。

3.制定项目计划

在制定项目计划时,先由教师将学习任务模块分解成相对应的课程教学内容,形成学生学习的知识点。需要指出的是:为了培养学生学科知识的完整性和综合职业能力,知识点应由本课程知识点(新知识)和应用知识点(前期课程知识、旧知识)以及专业应用知识点(学生学会利用新、旧知识解释机床的工作原理等内容)三个部分组成;后在教师指导下,由各项目组学生制定详细的工作计划,确定工作步骤和程序,确定每位学生在项目组中的分工和成员之间的合作形式,然后进行项目组之间的互评。随机由一个项目组选派一名学生讲解完成项目的思路,其他项目组学生提问、质疑,该组学生解答,指导教师给予点拨和指导,最终得到认可,并将上述内容制成《项目实施进度表》,以便实施监督。

例如:摆动导杆机构子项目教学时,在目前传统的《平面四杆机构》教学内容基础上,增加了静力学和运动学以及间隙对运动精度影响分析三个知识点。前两个知识点是工程力学知识在该课程中的具体应用,目的是培养学生的岗位关键能力;间隙对运动精度的影响知识点是为《数控机床维修》与数控加工精度分析奠定机械学理论基础。

4.项目计划实施

在项目计划制定后,各项目组按照已确立的工作步骤和程序工作,按计划实施并完成。在学生具有了实施子项目总体思路基础上,指导教师根据《项目实施进度表》内容对学生进行一定的引导和启示,帮助学生掌握完成学习任务所需要的知识内容,避免学生走不必要的弯路。学生在填写《项目实施进度表》时,必须如实填写完成计划的情况和完成任务时遇到的难点问题以及知识掌握情况等内容。

由于将子项目分解成一个个具体的学习任务,为了避免可能出现的学生各自为战、知识掌握不全面等问题的发生,在教学过程中,制定定期汇报和阶段性答辩制度。在教师指导下,定期汇报以学生互批作业和学生之间互相讨论的形式进行;阶段性答辩以随机指派一名学生向班级同学汇报完成该子项目所利用的知识和解决问题的思路。

当所有子项目教学完成后,即理论教学完成后,利用三周时间对整个课程在进行最后的综合项目实践教学,强化学生所掌握的知识和培养对知识的综合利用能力。其实践教学项目改变原有的《单级斜齿圆柱减速器设计》为《普通车床主轴传动系统设计》,这样进一步增强学生的综合职业能力,也为《数控机床维修》、《机械制造技术》及《机电一体化系统设计》等课程奠定机械设计方面的理论基础。

需要指出的是,根据我院教学资源的实际情况,在实施计划前,在普通机床拆装基础上,再次对牛头刨床的结构与工作原理进行了多次实践教学,以期实现工学交替教学。

5.项目评价与总结

每个子项目完成后,都要进行集中总结、答辩,先由学生对自己组的工作结果进行自我评价和总结,再由指导教师和其他组学生进行检查、答辩和评分。师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题和应采用的解决问题方法。

整个项目评价和总结是通过由相关专业老师组成的《项目学习效果评价组》对学生的综合知识进行评价,以答辩的形式进行。

在机电专业《机械设计基础》项目教学法实施过程中,确定项目时应考虑如下因素:一是从该专业学生就业岗位所需知识选取项目课题,使本课程的教学内容更贴近学生的就业岗位,令学生感到该课程有用,既起到对专业知识承上启下的作用,又调动了学生的学习积极性;二是项目应尽量覆盖本课程的知识,以便使学生形成一个完整的本课程知识体系;另一方面,在覆盖本课程知识的基础上,本着“理论知识必需、够用”的高职教学原则,学习任务的内容需要剪裁与增加,为学生持续发展奠定基础。

(作者单位:江苏省扬州市江海职业技术学院)