俞國燕 王貴
摘 要:本文對機械類專業(yè)基于項目驅(qū)動的實踐教學模式進行了探索與實踐,以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”這一項目為主線,圍繞團隊組建方式、項目負責人選擇、項目進展匯報模式三個重要環(huán)節(jié),分析了如何結(jié)合專業(yè)學位研究生與本科生培養(yǎng),對學生進行多層次、多元化的創(chuàng)新、實踐能力培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:項目驅(qū)動;機械工程專業(yè);實踐教學
機械學科是一門理論嚴謹、實踐性與應(yīng)用性強的學科,培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力強,具有組織能力、團隊協(xié)作與協(xié)調(diào)能力、決策判斷與創(chuàng)新能力和工程意識的復(fù)合型人才,既是經(jīng)濟社會發(fā)展對人才素質(zhì)的要求,也是學生自我發(fā)展和增強就業(yè)競爭力的現(xiàn)實需要。本文在廣東海洋大學教育教學改革項目的資助下,對機械類專業(yè)基于項目驅(qū)動的實踐教學模式進行了探索和實踐。在分析團隊組建方式、項目負責人選擇、項目進展匯報模式三個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”這一項目為主線,重點討論了如何結(jié)合專業(yè)學位研究生培養(yǎng),以專業(yè)學位研究生作為項目實施小組負責人,以三、四年級本科生為項目主要成員,以導(dǎo)師為指導(dǎo),以項目為主線對學生進行多層次、多元化的創(chuàng)新、實踐能力培養(yǎng)。
一、項目驅(qū)動式教學模式探索
基于CDIO(Conceive、Design、Implement、Operate,即構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行)理念的項目驅(qū)動式教學是近年來活躍在教育教學舞臺上的當代教學模式。它以項目為主線、項目實現(xiàn)為目標,實施以學生為主導(dǎo)的創(chuàng)新能力培養(yǎng),促進學生對團隊、責任、工作任務(wù)的理解,同時以學生為中心,教師在整個項目實施過程中起指導(dǎo)監(jiān)督的作用,提高學生創(chuàng)新能力和實際解決問題的能力。與傳統(tǒng)的教學方法相比,項目驅(qū)動教學法能更大地激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望,充分調(diào)動學生的學習積極性和主動性,從而培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協(xié)作、創(chuàng)新、探索的精神。
項目驅(qū)動式教學的特征是,學生通過尋找完成工作任務(wù)的途徑與方法,在真實的工作環(huán)境下帶著任務(wù)學習,圍繞工作項目完成調(diào)查研究、網(wǎng)絡(luò)信息搜集、文獻查閱、個人獨立思考、學習方案制訂、討論答辯、團隊合作學習等各項相關(guān)的實踐與創(chuàng)造活動。因此,教師的引導(dǎo)與定期的進展匯報是項目實施的關(guān)鍵。
(1)教師的引導(dǎo)
項目驅(qū)動式教學的主體是學生,教師主要發(fā)揮引導(dǎo)作用。從項目一開始,指導(dǎo)教師就要引導(dǎo)學生對項目內(nèi)容進行目標分解,對任務(wù)進行分工,要求學生帶著項目或問題去學習,以探索問題來啟發(fā)學生的學習興趣和動機,通過引導(dǎo)充分調(diào)動學生參與項目與學習的積極性。使學生在項目完成過程中獲得學習能力和技術(shù)應(yīng)用能力。
這種引導(dǎo)式教學要求指導(dǎo)教師必須對項目要解決的問題與關(guān)鍵點有明確的了解,能夠預(yù)測學生在完成項目過程中易出現(xiàn)的問題,并在實施過程中精心引導(dǎo)學生學會如何去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋找解決問題的辦法。在階段任務(wù)完成之后需要及時總結(jié)和指導(dǎo),引導(dǎo)學生自己制訂目標、分解任務(wù),鼓勵學生自己提出問題,自己解決問題。
(2)定期的項目進展匯報
項目驅(qū)動式教學強調(diào)的是以工程項目的研發(fā)過程為引導(dǎo),采用小組討論與獨立工作相結(jié)合的形式,讓學生獨立進行工程項目的資料收集、方案調(diào)研、認證等實踐工作,通過對項目的任務(wù)分工和執(zhí)行來培育學生的團隊合作精神、獨立工作能力、交際能力以及語言表達能力和自我管理能力。各項目子團隊或成員需要進行定期的項目集中匯報,匯報內(nèi)容應(yīng)包括:項目建議,上一階段的任務(wù)完成情況,采用的主要手段與技術(shù),存在的問題,擬解決方案,進度安排等。其他成員從中可以了解不同的知識點與技術(shù),并了解項目的整體進度與各環(huán)節(jié)銜接狀況,推動整個項目的順利實施。
交流討論環(huán)節(jié)應(yīng)重點培養(yǎng)學生的交流表達和分析問題能力。為了激發(fā)所有團隊成員的主動學習積極性,在各階段都要求每個成員能利用多媒體進行口頭報告并進行互評,讓每個學生都能通過匯報來展示其思考、質(zhì)疑、研究、決定和呈現(xiàn)的能力。在討論時,教師鼓勵學生集思廣益、開拓思路、鼓勵創(chuàng)新,講解一些共同的難點和重點,展開熱門問題的討論與方法交流,并盡可能給出多個與項目相關(guān)的應(yīng)用案例,鼓勵學生查閱、了解各種同類與近似項目的設(shè)計方案及設(shè)計理念,引導(dǎo)學生觸類旁通,在思路上得到一些啟發(fā)。
由于團隊學生成員的知識層次、思維方式不同,在設(shè)計過程中會出現(xiàn)不同的設(shè)計方案,教師應(yīng)對錯誤明顯的方案做適當?shù)匾龑?dǎo)、糾正,使方案盡量集中在較優(yōu)秀的幾個類別中,并引導(dǎo)學生對幾個相近方案進行比較、遴選??紤]到團隊成員的年級、層次、專業(yè)特長都有差異,教師應(yīng)根據(jù)每個學生個體差異來對其任務(wù)完成情況進行個性化的點評。對高年級主力成員,側(cè)重于引導(dǎo)其在查閱同類項目工作的基礎(chǔ)上,了解當前項目的最新技術(shù)進展,綜合利用已學知識來解決遇到的問題;對低年級學生,則重點引導(dǎo)其學習與具體任務(wù)相關(guān)的課程知識。
二、項目驅(qū)動式教學的實踐
根據(jù)上述思路,筆者以“天然氣壓縮機智能監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)”項目嘗試進行項目驅(qū)動式教學。該項目是教師的橫向科研項目,來源于企業(yè)研發(fā)需求,研發(fā)內(nèi)容涉及壓縮機的實時監(jiān)控、故障分析、故障診斷系統(tǒng)研發(fā)三部分,是一個綜合性與復(fù)雜性較大的實踐工程項目。在簽訂項目合同前,指導(dǎo)教師對項目的前期分析與需求、研發(fā)內(nèi)容、主要技術(shù)路線、軟件模塊組成與功能的要求都非常明確。
由于項目涉及的研發(fā)內(nèi)容多、工作量大,企業(yè)給予的研發(fā)時間周期短。因此,指導(dǎo)教師不僅將此項目作為一名機械學科碩士研究生的課題項目,借此項目完成一名全日制碩士研究生的培養(yǎng),并且根據(jù)項目研發(fā)內(nèi)容,組建了液壓傳動、自動控制、程序軟件開發(fā)三個子方向的研發(fā)團隊,每個子團隊由2~3名本科生組成,以保證學生通過互相激勵與協(xié)商完成各方向的研發(fā)內(nèi)容。研究生作為項目負責人負責整個系統(tǒng)的具體實現(xiàn)與各子部分的銜接。
項目開展后,教師每周安排一次組內(nèi)大討論,研究生每天負責集中各子團隊進行組間討論,分析當天的項目進展情況。小問題由組內(nèi)討論解決,碰到大問題則通過研究生直接向指導(dǎo)教師請示。導(dǎo)師視情況,決定是否臨時召開大組討論,引導(dǎo)學生查閱資料獲取類似項目的技術(shù)路線、解決方案與相關(guān)專業(yè)知識點,用于解決項目開發(fā)中遇到的問題。
由于項目直接來源于企業(yè)真實需求,與企業(yè)的實際生產(chǎn)、工作需求、企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備資源、軟硬件條件密切相關(guān)。因此,項目的研發(fā)過程還必須與企業(yè)時刻保持聯(lián)系,了解企業(yè)的軟硬件資源,以保證項目采用的技術(shù)路線與解決方案是企業(yè)可以接受的。為此,課題指定研究生與企業(yè)方負責此項目的工程師對接,詳細了解壓縮機的工作環(huán)境、所需要的檢測參數(shù)、相應(yīng)的控制策略、上下位機通訊所需端口與地址等信息,并及時向各組成員反饋所獲取的企業(yè)方信息。若有較大的技術(shù)方案變動,則導(dǎo)師再與企業(yè)方技術(shù)負責人溝通并確定解決方案。例如在本項目的開發(fā)過程中,遇到從下位機的數(shù)據(jù)讀取速度難以滿足壓縮機的實時監(jiān)控要求,上位機采集到信息顯示滯后于壓縮機的實際運行狀況。對此,項目團隊一方面對原先以Java語言設(shè)計的軟件進行完善來提高讀取速度;另一方面,根據(jù)企業(yè)方工程師建議,對當前普遍用于實時監(jiān)控的組態(tài)軟件的性能與價格進行對比分析,很多技術(shù)細節(jié)則直接讓研究生與組態(tài)軟件公司的研發(fā)人員溝通,以確認不同公司的組態(tài)軟件是否可以滿足500ms的數(shù)據(jù)讀取速度。經(jīng)過多次反復(fù),開發(fā)程序最終滿足了企業(yè)的實時監(jiān)控要求,由此降低了壓縮機的制造成本(組態(tài)軟件的成本約2000元/臺)。更重要的是,項目組成員也由此擴展了對相關(guān)行業(yè)技術(shù)的了解,并對企業(yè)的生產(chǎn)實踐與實際工作有了更為直觀的認識。
經(jīng)過一年半時間的項目研發(fā),驗證了這種以企業(yè)實際工程項目為載體開展自主和協(xié)作學習的方式能夠充分激發(fā)學生的學習興趣。在教師的引導(dǎo)和幫助下,所有參與項目研發(fā)的學生不僅掌握了理論知識,增強了實踐能力,而且掌握了自主學習和協(xié)作學習的各種策略。尤其是通過企業(yè)項目研發(fā),學生在校期間就獲得面向企業(yè)崗位的實踐技能鍛煉,使得其畢業(yè)后能夠快速與企業(yè)中的實際工作接軌,縮短了畢業(yè)生進入企業(yè)的適應(yīng)期。因此,對來源于企業(yè)真實需求,或從實際生產(chǎn)和工作的需求中產(chǎn)生并經(jīng)過教師再加工、設(shè)計后實施的項目驅(qū)動式教學,能有效解決機械類專業(yè)在校學生知識學習與實踐能力培養(yǎng)的脫節(jié)問題,有利于培養(yǎng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力的應(yīng)用型人才。
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