項目教學(xué)法在現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程中的應(yīng)用

曹樹坤?吳長忠?趙東?王濰?呂冰

【摘要】針對機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程教學(xué)中存在的主要問題，借鑒項目教學(xué)法進(jìn)行該課程教學(xué)改革的新思想，分析了教學(xué)項目選擇和設(shè)計的原則，提出了項目驅(qū)動教學(xué)法的實施步驟，并在機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程教學(xué)過程中進(jìn)行了應(yīng)用與實踐結(jié)果表明，項目驅(qū)動教學(xué)法有利于提高該課程教學(xué)效果和機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】項目教學(xué)法 機(jī)械 現(xiàn)代設(shè)計理論與方法

【中圖分類號】G712；TH126-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）24-0037-02

現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程是面向機(jī)械工程專業(yè)三、四年級及研究生開設(shè)的學(xué)科特色課。機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)化國家的財富有60%-80%是制造業(yè)創(chuàng)造的，其中機(jī)械工業(yè)占很大的比重。機(jī)電產(chǎn)品的市場競爭力，是國家綜合實力的重要表現(xiàn)。在產(chǎn)品整個生命周期中，設(shè)計占有舉足輕重的地位，它是決定產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵，成功的設(shè)計就能贏得市場，因此，培養(yǎng)具備有設(shè)計創(chuàng)新能力和大工程設(shè)計能力的工程人才刻不容緩。近年來，由于計算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展，機(jī)械工程學(xué)科發(fā)生了很大的變化，設(shè)計理論和設(shè)計手段得到了前所未有的發(fā)展。現(xiàn)代設(shè)計方法試圖將近幾年來發(fā)展已較為成熟的設(shè)計理論和設(shè)計方法總結(jié)起來，以培養(yǎng)知識面廣、專業(yè)面寬、具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力、能夠適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)人才。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解現(xiàn)代設(shè)計和傳統(tǒng)設(shè)計的聯(lián)系和區(qū)別，各種常用的現(xiàn)代設(shè)計方法能解決哪些生產(chǎn)實際問題及解決問題的思路，初步掌握某些方法在機(jī)電工程中的應(yīng)用。隨著社會、企業(yè)對人才培養(yǎng)提出的新要求，現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程改革迫在眉睫，本課程組在傳統(tǒng)教學(xué)方法上融入項目驅(qū)動教學(xué)法，以有效克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程的特點

1.綜合性強(qiáng)。現(xiàn)代設(shè)計理論與方法是一門綜合性交叉學(xué)科，它將機(jī)械設(shè)計、計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)和計算機(jī)等多方面知識融合在一起，為以后開展設(shè)計的學(xué)習(xí)和研究打好基礎(chǔ)。

2.理論性強(qiáng)。該課程涉及優(yōu)化設(shè)計、CAD、可靠性設(shè)計、有限元分析、系統(tǒng)分析設(shè)計方法等眾多設(shè)計方法，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，相關(guān)數(shù)學(xué)公式繁多，枯燥乏味；理論學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用相差較大，直接學(xué)習(xí)理論將導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得索然無味，學(xué)習(xí)效果差。

3.實踐性強(qiáng)。現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程具有較強(qiáng)的實踐性，在教學(xué)過程中必須通過理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，才能使學(xué)生更好地掌握相關(guān)理論知識。

二、項目驅(qū)動教學(xué)法的理論依據(jù)

項目教學(xué)法來源于歐洲的工讀教育和美國的合作教育。項目中包含多門課程的知識，教師將課程體系中的知識、職業(yè)素養(yǎng)和技能融合到課程項目中。項目教學(xué)法以項目為載體講授教材中所涉及的知識，打破以教材、教師和課堂為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，不再把教師掌握的現(xiàn)成知識技能傳授給學(xué)生作為追求的目標(biāo)，是以學(xué)生為主角，教師為配角，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自己負(fù)責(zé)資料收集、信息處理、方案設(shè)計、方案實施和項目評價，在整個項目進(jìn)程中學(xué)習(xí)多門課程的知識；以學(xué)生為主體，師生模擬企業(yè)環(huán)境以一個完整的項目為載體；以具體的工作任務(wù)為驅(qū)動、理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)活動。在項目教學(xué)中，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力、自學(xué)能力、獨立解決項目能力和學(xué)生之間協(xié)作、交流能力[1]。

三、機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)項目設(shè)計

在現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程教學(xué)中實施項目驅(qū)動教學(xué)法，其中教學(xué)項目的選擇與設(shè)計是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。教學(xué)項目設(shè)計的合理與否，將會對教學(xué)效果產(chǎn)生直接影響。項目是在一定的時間范圍內(nèi)，為了達(dá)到特定的目標(biāo)而調(diào)集到一起的資源組合，是為了取得特定成果而開展的一系列相關(guān)活動。

在進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程項目設(shè)計時莊要遵循以下幾個原則：

1.項目的綜合性。綜合項目的實施有助于使學(xué)生把已掌握知識和即將學(xué)習(xí)知識交融結(jié)合、融會貫通，從而提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。因此在設(shè)計理論與方法課程的教學(xué)過程中除了設(shè)計和實施基本項目，以使學(xué)生掌握基本知識和基本理論外，還設(shè)計了“砌塊生產(chǎn)線三維設(shè)計”、“糧食烘干塔成套設(shè)備三維設(shè)計”等綜合性項目，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決實際問題的能力。

2.項目的典型性。典型的教學(xué)項目不僅要有利于承載相關(guān)基本知識和基本理論，而且有助于學(xué)生的理解和掌握。例如”某種典型零件的參數(shù)化建模及優(yōu)化”作為一個教學(xué)項目，讓學(xué)生結(jié)合自己的研究方向或興趣，自選某種典型零件，參數(shù)化建模并進(jìn)行以重量或者體積最小為目標(biāo)的優(yōu)化，該項目承載了優(yōu)化設(shè)計和計算機(jī)輔助設(shè)計兩章的教學(xué)任務(wù)，項目的實施可使學(xué)生掌握參數(shù)化建模、優(yōu)化算法、計算機(jī)編程等相關(guān)知識或技術(shù)。

3.項目的可行性。項目的可行性是項目驅(qū)動教學(xué)法順利實施的基本要求，所設(shè)計的教學(xué)項目必須難易適中、切實可行且實施過程中要按照由簡到繁、由易到難的原則進(jìn)行。在現(xiàn)代設(shè)計理論與方法課程教學(xué)過程中對于相關(guān)章節(jié)的教學(xué)基本按照基本項目一典型項目一綜合項目的順序進(jìn)行實施，以適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律[2]。

四、項目驅(qū)動教學(xué)法的實施與效果

1.實施過程

通過項目教學(xué)法網(wǎng)站開發(fā)，學(xué)生可以網(wǎng)上注冊、登錄、選擇項目，完成項目以后并通過網(wǎng)站提交資料。

2.實施效果

通過項目教學(xué)法的實施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，提高了教學(xué)效果，尤其是結(jié)合教師科研項目進(jìn)行的項目教學(xué)法的實施，更是提高了學(xué)生參與科研的興趣與熱情，累計申請發(fā)明專利7件，實用新型專利21件，參與為企業(yè)完成了糧食烘干塔、熱水熱風(fēng)爐、砌塊生產(chǎn)線、玉米聯(lián)合收獲機(jī)、圓柱螺旋壓縮彈簧負(fù)荷分選機(jī)等產(chǎn)品。另有一名學(xué)生獲山東省專業(yè)學(xué)位研究生優(yōu)秀實踐成果獎。

參考文獻(xiàn)：

[1]李興成，盧雅琳，王江濤，葛茂忠.項目教學(xué)法在模具設(shè)計與制造課程中的應(yīng)用[J].江蘇理工學(xué)院學(xué)報，2015（12）：138-141.

[2]唐慶菊，于鳳云，張文生，蘆玉梅.項目驅(qū)動教學(xué)法在機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2015（2）：164-165.

作者簡介：

曹樹坤，1970年生，濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、院長，主要從事機(jī)械CAD/CAE、數(shù)控系統(tǒng)、智能農(nóng)機(jī)及智能制造等方面的教學(xué)及科研工作，2016年獲山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才稱號。