項目與任務驅動教學法在工科教學中的應用

胡會娥　孔小東　李國明　胡裕龍　陳珊　蘇小紅

[摘 要]工程材料課程涉及的知識面廣、基本概念多、專業術語多，給非材料學專業的工科學生的學習造成較大困難。筆者根據項目教學法和任務驅動教學法的特點，在船舶與海洋工程專業的工程材料課程教學中，依據專業的培養目標和工程應用背景，探討引入項目教學法和任務驅動教學法相結合的教學方法，分析其必要性和可行性。項目教學法和任務驅動教學法相結合的教學方法在工程材料教學中的應用實例表明，項目教學法和任務驅動教學法相結合的教學方法對教學過程具有積極推動作用，可提高教師和學生的綜合素質。

[關鍵詞]工程材料；項目教學法；任務驅動教學法；船舶與海洋工程

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）02-0006-03

船舶制造是發展國民經濟的重要組成部分，海洋工程建設是發展我國海洋開發戰略的基礎之一，船舶與海洋工程是對國防建設和國民經濟發展具有重要意義的工程領域，船舶與海洋工程專業主要關注海洋資源開發、海洋工程設計建造和水上交通運輸。

工程材料課程是開設于船舶與海洋工程專業大二下學期的一門必修專業基礎課，是該專業連接機械制圖、船舶設計原理等基礎課程學習與其他專業課程的橋梁。學生通過該課程的學習，掌握各種船舶與海洋工程常用工程材料的化學成分、顯微組織、使用性能、鋼的熱處理工藝以及實際應用等方面的基本理論和基本知識，從而為后續課程教學及學生專業技能的掌握奠定基礎，為將來從事船舶與海洋工程結構的設計、制造、使用和維修提供有關正確選材、合理用材的必要理論指導和實際幫助。

在船舶與海洋工程專業所有課程中，工程材料為唯一的一門專門全面論述材料的課程，在課程框架設計上以“成分、工藝—組織結構—性能”間的關系為主線，加強材料學理論知識與工程應用的相互滲透、相互聯系和相互糅合。課程主要內容包括材料學基礎、材料成形方法及工藝、常用船舶與海洋工程材料介紹、船舶與海洋工程相關構件的失效分析及相關材料的選用等四大部分，需要理解金屬、陶瓷、高分子和復合材料四大類常用工程材料的“成分與工藝—微觀結構—性能”之間的關系。課程概念，專業術語、名詞繁多，且內容龐雜，加之有些微觀結構十分抽象，導致學生普遍反映該課程難理解，難記憶，學習困難，抓不住重點，提不起學習興趣。有些學生在剛開始接觸這門課時，勉強能跟上，后期只能靠死記硬背的方法來應付，導致學生學習已有知識點能力強，但很難在課程學習完畢后，將所學具體知識融會貫通，構建該門課程乃至整個學科的整體學習和研究思路，對所學知識的靈活運用能力嚴重不足，更難進一步創新。如此學習模式與工程材料課程教學中突出理論知識與實際應用的緊密結合，突出學生學習的主導地位，加強學生創新思維、解決問題能力的培養的基本理念大相徑庭。因此，如何增強船舶與海洋專業工程材料課程的授課效果成為每位該課程教師面臨的重要問題。目前，很多任課教師都對非材料專業的工程材料相關課程進行了研究，黑龍江大學的趙霞等提出，在材料科學基礎的教學過程中可通過改革教學方式及考核方式來提高授課質量[1]；貴州師范大學的陳昌禮提出可“以研促教”來提高土木工程材料課程的授課質量[2]；河南理工大學的張建新結合案例將抽象理論具體化，運用實例來激發專業激情[3]；成都大學宋慧瑾等從緒論課、學科前沿、實踐過程各方面總結了提高材料科學基礎課程授課質量的途徑。[4]

針對我校船舶與海洋工程專業工程材料課程的設置目標，以及學生們在學習過程中出現的各種問題，我們做了一些有益的探索，提出了在工程材料課程中同時應用項目教學法和任務驅動教學法，實施后取得了較好的教學效果。

一、項目教學法和任務驅動教學法的基本特征

在項目教學法教學過程中，學生自己處理一個相對獨立的項目。在教師的指導下，學生自己收集信息，設計方案，具體實施及最終評價。通過該項目的實施，學生可了解并把握整個過程以及其中每一環節的基本要求。[5]項目教學法為注重理論與實踐相結合的教學方法，具體特點可歸結為：以項目為主線、教師為引導、學生為主體。其中，目標指向具有多重性，且可控性好。

任務驅動教學法相對項目教學法更易實施。在實施過程中，教師將教學內容設計成一個或多個具體的教學任務，具體內容的教學以任務驅動而進行。[6]任務驅動教學過程中，教師以具體實例為先導，提出問題，引導學生思考，學生通過學和做掌握相關教學內容，達到教學目標的要求。

項目教學法和任務驅動教學法在工程材料教學過程中各有利弊。在船舶與海洋工程的學歷教育中，對于剛接觸專業課的學生來說，要獨立完成一個教學項目較難，僅在教學過程中實施項目教學法容易打消學生的學習積極性，使學生有挫敗感。如果教師能將“項目”分解成相對簡單的“任務”，并在講授相關內容前將“任務”布置給學生，則整個項目相對更容易完成。根據上述項目教學法和任務驅動教學法的特點，設計項目教學和任務驅動教學相結合的基本實施過程如圖1所示。

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圖1 實施項目教學和任務驅動教學相結合過程圖

二、項目教學與任務驅動教學相結合實例

船舶與海洋工程專業工程材料課程的教學任務是從船舶制造和海洋工程領域的實際應用出發，闡明材料學的基本理論，了解四大類船舶與海洋工程常用工程材料的“化學成分和加工工藝—微觀組織結構—性能”之間的關系，介紹常用的船舶與海洋工程材料及其應用方面的基本知識。由于該門課程具有很強的專業背景，與工程應用聯系緊密，在學習熱處理、合金鋼、有色金屬、合理選材和塑性成形相關章節時實施項目教學法和任務驅動教學法相結合的教學方法。項目教學法和任務驅動教學法相結合教學設計內容包括設計教學項目、將項目分解成相關的任務、分組實施、課堂任務的完成和點評、總結所有任務及引導項目方案設計、項目方案的整體設計和實施、小組互評和教師點評、學生補充完善報告、教師評分及反饋9個方面。

1.設計不同的教學項目。項目是項目教學的起點，決定項目教學法實施的成敗。在設計項目之前要明確具體的項目教學目的，制訂具體且詳細的教學計劃，精心設計項目，仔細分析項目材料，提出思考題，選擇合適的參考文獻。在設計項目時可選用具有專業代表性的項目，也可根據自己的科研課題，結合專業特點，設計學科研究熱點和難點相關的項目。在船舶與海洋工程專業的工程材料課程學習過程中，以船舶中常用的船板、傳動軸、齒輪、彈簧、艉軸、發動機活塞、螺旋槳等零部件作為教學項目，根據這些零部件的服役情況及背景條件，選定合適的材料，制訂相關的制作工藝路線，并利用金工實驗室和工程訓練中心組建的實踐俱樂部制作出具體零部件，并驗證零部件的使用性能。

2.將項目分解成不同的任務。對于剛接觸專業課的學生來說，要完成相關零部件的制作較難，且所需時間較長。因此，教師可以根據工程材料課程的知識點，將每個項目都分解成不同的任務，這些任務包括零部件的選材、熱處理工藝的制訂、成形工藝的制訂等，以便于學生在相關知識點的學習時完成不同的任務。通過不同任務的完成，逐步完成整個項目，從而減少整個項目的難度。

3.分組實施。根據學生人數和平時課堂表現，按自愿與教師制訂相結合的原則確定4-5個組長，組長自己組合6-8個學生成一個學習小組，再確定各自組內人員的任務和分工。留給學生2周左右的準備時間，在這期間利用課余時間查閱文獻資料，進行充分思考和討論，集思廣益，熟悉所選項目中相關零部件的服役情況及背景條件。多數小組能根據項目中相關零部件的服役情況和背景條件反推出零部件的性能要求，從而對基本選材具有一定的指導作用。

4.課堂任務的完成和點評。例如在學習合金鋼部分相關知識點之前，給各小組布置各項目中的選材任務。學生在整個學習過程中積極活潑，參與度非常高，會將所學的知識點帶入自己小組的任務中，采用對號入座的方法為自己小組的零部件選材。除了發動機活塞和螺旋槳的選材沒有確定外，其他小組都提出了本項目中的選材，并通過學生互評和教師評價相結合確定了項目中的選材。選發動機活塞和螺旋槳的小組也通過排除法確定了合金鋼不適合自己小組的項目，從而更期待學習有色金屬相關知識，其他小組也對有色金屬的基本特性有了初步的認識。在整個合金鋼部分相關知識點的教學過程中，運用任務驅動教學法，教學效果良好。此外，在熱處理、熱加工和有色金屬相關內容的教學中也采用任務驅動教學法，有助于各小組制訂項目相關的熱處理方案和成形方案。

5.總結所有任務及引導項目方案設計。完成上述各任務并學習完相關知識點后，教師對所有任務的完成情況進行總結，并梳理所有相關知識點，同時介紹學習資源，引導項目方案設計。此外，還可根據項目中的重難點，留一些思考題給學生，如針對零部件服役過程中的失效原因分析，考慮如何全方位完善零部件的生產加工工藝。通過該思考題，學生也可進一步強化合理選材、正確用材的觀念。

6.項目方案的整體設計和實施。在各項任務完成后，進入整個項目教學的重難點環節，即項目方案的整體設計和實施。這一環節主要由學生完成。各小組可將整個項目方案設計和實施的不同階段交給不同的學生具體負責。每個階段的方案設計完成后，經由整個小組內的學生共同討論確定。然后再依托學校的金工實驗室和工程訓練中心組建的實踐俱樂部，由整個小組內學生協同完成項目中零部件的生產制備，同時設計相關實驗，檢驗所制備的零部件的使用性能。

7.小組互評和教師點評。安排專門的學時對各小組完成的項目進行課堂匯報。在匯報過程中，教師和其他小組成員可對報告內容提出質疑，并要求匯報小組的成員回答。集中討論的過程以學生為主體，教師僅充當組織者和主持人的角色，此集中討論過程也是深化學生對項目理解程度的過程。通過集中討論及教師的引導，學生明確了一般船用零部件乃至所有零部件的制備都包括選材、下料、預備熱處理、粗加工、最終熱處理、精加工這幾個基本步驟。具體零部件的制備根據材質和初始微觀組織的不同，各步驟有所添加和減少，且各零部件服役過程中的失效分析和性能改善也可從以上步驟著手。

8.學生補充完善報告。根據小組互評和教師點評的情況，各小組完成項目的書面報告并提交任課教師。通過書面報告的完善，學生對相關知識點掌握更牢固，對船體各零部件加工、使用及用后的失效分析都有了更深的認識，且有助于學生書面表達能力的提高。

9.教師評分及反饋。綜合考慮各小組的方案設計、實施情況和所提交的書面報告，教師對各項目進行綜合評價并反饋給學生。

三、結束語

在船舶與海洋工程專業工程材料的教學過程中，采用項目教學與任務驅動教學相結合的教學方法，在學習塑性成形、熱處理、合金鋼、有色金屬和合理選材相關知識時取得了較好的教學效果。利用項目教學法與任務驅動教學法相結合的教學方法，能夠充分調動學生探究與學習的積極性，學生不僅掌握了工程材料課程的理論知識，而且有助于將所學知識運用于具體工程實踐。這樣為后續課程教學及學生專業技能的掌握奠定了一定的基礎，為將來從事船體工程結構、船舶動力及船體機械零件等的設計、制造、使用和維修提供有關正確選材、合理用材的必要理論指導和實際幫助。此外，項目教學法和任務驅動教學法相結合的教學模式能推廣到其他課程的教學過程中。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 趙霞，王永東，黨振乾，等. 應用型本科材料科學基礎課程教學改革[J].中國冶金教育，2013（4）：23-24.

[2] 陳昌禮.“以研促教”在土木工程材料課程教學中的應用[J].高等建筑教育，2015（24）：64-67.

[3] 張建新.《材料科學基礎》本科教學的改革與實踐[J]. 科技信息，2009（21）：506.

[4] 宋慧瑾，鄢強，李玫，等.《材料科學基礎》課程教學方法改進探析[J].廣州化工，2015（43）：153-154.

[5] 朱楓.國內項目教育法的研究[J].教育理論與實踐，2010（30）：54-56.

[6] 程新華.任務驅動教學法與項目教學法辨析[J].黃岡職業技術學院學報，2009（11）：33-34.

[責任編輯：鐘 嵐]