束亞男

摘 要：上海交通大學機械與動力學院通過教學改革，進行項目式學習實踐，探索構建適合我國工科專業(yè)特點的項目式學習教學過程管理體系，為提升我國工科專業(yè)實踐教學質量和學科人才培養(yǎng)質量提供建設性思路。

關鍵詞：項目式學習；課程改革；教學管理；工程實踐能力

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）17-0114-04

Abstract： The School of Mechanical Engineering at Shanghai Jiao Tong University through the teaching reform， performing the project-based learning practice to explore the project management system which is suitable for the engineering specialty of China. It is helpful to improve the quality of practical teaching and the cultivation of disciplines thinking.

Keywords： project-based learning ；course reform； teaching management； engineering practice ability

新的工業(yè)革命正在顛覆傳統(tǒng)產業(yè)和勞動力市場，產生全新的人才需求，迫使大學貼近產業(yè)，發(fā)揮更大的作用。注重培養(yǎng)和提升學生的綜合工程實踐能力至關重要。在專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程中引入項目式學習，是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的有效手段，是許多國外著名大學工科專業(yè)通用的教學模式。

項目式學習是在課程學習中引入以工程應用為依托的課程項目，引導學生主動探究、培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的教學方式。項目式學習實現了學科和工程實踐的緊密結合，在書本知識的傳授和學習同時，使學生通過不斷地練習與實踐，培養(yǎng)和提升學生的獨立思考、辯證思維、獨立解決工程實際問題的能力，以及組織管理和溝通交流能力。

而在國內教育模式中，大部分課程以教師授課、學生聽講的形式進行，學生從小學到高中都習慣于這樣的知識傳授方式，基于項目式學習的教學研究和實踐還不多。上海交通大學機械與動力工程學院致力于培養(yǎng)具備扎實的數理基礎和寬厚的專業(yè)知識，具有較強的實踐能力和創(chuàng)新意識，具有團隊合作精神和良好的溝通能力，并且具有開闊國際視野的復合型機械和能源動力工程技術人才。從2010年開始以“工程學導論”“設計與制造I”和“工程設計”等核心課程為試點，探索基于項目式學習的機械專業(yè)課程實踐教學管理模式。

一、試點學院探索建立基于項目式學習的教學過程管理體系

在國家質量工程啟動之初，上海交通大學機械與動力工程學院建設了多門國家及上海市精品課程，如國家級精品課程“現代機械工程圖學”“工程熱力學”“制冷與低溫原理”，上海市精品課程“機械原理”“機械設計”“設計制造基礎”“數字化制造技術基礎”“控制理論基礎”“機電控制技術”等。2006年起在此基礎上重點進行了設計與制造系列課程的建設，有機融合機械設計與機械制造的理論、知識、方法和實踐，對機械工程課程體系進行了重大改革突破，改革傳統(tǒng)的授課模式，將項目式的教學組織方式與國際產學合作引入到課程教學中，注重學生的知識與技術集成能力、交流溝通能力、團隊合作能力和國際化工程素質的培養(yǎng)。

（一）以項目式學習為引導，推進課程體系改革

學院面向工程人才需求，對傳統(tǒng)設計與制造課程的知識體系與能力培養(yǎng)模式進行了有機整合，建設了設計與制造系列課程。將原獨立設置的設計類與制造類的7門課程共21學分整合成工程學導論、設計與制造I、設計與制造II及設計與制造III等4門課程共16學分，體現現代產品的全生命周期特點——即將產品的需求、設計、制造、成本、質量、安全、環(huán)保及運行維護等知識、技術及能力要素進行綜合集成，循序漸進。設計與制造系列課程共四門，貫穿本科四年教學過程。

設計與制造4門系列課程均設置課程項目，由簡到繁，由淺入深，貫穿本科四年，項目均以團隊合作方式完成。培養(yǎng)學生的知識獲取和整合、系統(tǒng)集成、交流溝通、團隊合作等的綜合工程能力。并轉變以知識獲取為中心的傳統(tǒng)考核方式為以學生綜合工程能力為目標的綜合考核方式。

此外，為進一步推進工科的教學管理改革，學院自2017屆起對畢業(yè)設計進行試點改革，改革后的本科畢業(yè)設計也以項目的形式組織實施，明確畢業(yè)設計選題來源為企業(yè)的課題和教師從橫向課題中提煉的關于產品開發(fā)與設計的課程項目。

（二）以項目式學習為核心，完善配套服務設施

搭建完善產學合作平臺——“學習工廠”，服務項目式學習課程實踐的需求；結合“課程項目展”考察、推廣學生綜合能力培養(yǎng)成果，加強校際、校企產學合作關系；通過加強助教隊伍，完善課程過程考核，實現課程內涵建設；整合資源建立信息化服務平臺，面向現代工程的人才培養(yǎng)的需求，綜合培養(yǎng)學生的工程全局視野、動手實踐能力。

學院以“學習工廠”產學合作基地，輔助項目式學習模式，構建企業(yè)、高校聯合參與工程教育的平臺，注重學生的知識與技術集成能力，培養(yǎng)學生動手實踐能力。

“學習工廠”向學生提供學習加工車間以完成模型制造。通過學生組成的團隊，在教師及企業(yè)工程師的聯合指導下完成由企業(yè)提出實際工程問題，從而達到企業(yè)解決實際工程問題、學生提高工程實踐能力、教師了解企業(yè)實際需求并保持最新研究領域的效果。

同時，整合教學資源實現信息化管理服務平臺全覆蓋。打造網站、教學服務系統(tǒng)、微信等新媒體組成的本科教學網絡信息化平臺，適應信息化社會對教育發(fā)展的新要求，更好地服務廣大師生。平臺涉及本科教學網站、學生服務系統(tǒng)以及微信平臺，實時更新教學信息、簡化辦事程序。師生通過一個網站即可查詢到學院、學校提供的課程、實驗室、導師庫等資源。學生可以通過服務平臺預約使用“學習工廠”各項設備、查看學院課程要求、在校導師情況等。

此外，項目式學習課程改革將以考試為主的課程學習成績考核轉變成以考核綜合能力為目標的課程全面考核。在此基礎上，通過加強助教隊伍建設，服務課程內涵建設。學院對助教提出了更高的要求，要求其在課程實習實踐、設計項目指導、學生自主實驗等過程考核環(huán)節(jié)更好地輔助任課老師指導學生，逐步實現全面過程考核，服務課程內涵建設。

（三）以項目式學習為抓手，實現從知識傳授向能力培養(yǎng)的轉變

項目式教學法結合工科學生的學習特點，將教學過程與具體的工作項目充分融合，在教學實踐中，整體貫穿項目式教學組織方式。從工程實踐中提煉問題，轉變?yōu)橄盗姓n程的多層次實踐項目，循序漸進，由淺入深?；陧椖康膶W習采用發(fā)現式的學習，學生在學習初期就問題解決形成假設，提出解決該問題的方案，然后通過各種探究活動以及所收集來的資料對所提出的假設進行驗證，最后形成自己解決問題的結論。強調以學生為中心， 強調小組合作學習， 要求學生對現實生活中的真實性問題進行探究。[1]通常其流程或實施步驟分為項目學習活動前的準備（選定項目、制定計劃），項目學習過程中的指導與管理（活動探究、作品制作）和項目實施后的評價與反思（成果交流、活動評價）等基本步驟。

值得注意的是，項目教學法中的考核注重的是過程，教師對整個項目實行前期、中期及后期全面監(jiān)督、記錄與評價。在相關的講解過程中，由教師隨機抽取小組成員進行講解，這樣可以考察成員是否都積極參與整個項目實施的過程。而另一方面則是學生自評、學生互評與教師評價三位一體的評價方式。首先是每個學生在不同階段對自己的評價，這部分主要是定性評價，可以及時反饋出學生的參與程度與遇到的一些問題，以方便教師進行調整。其次是學生互評，主要是小組成員相互之間的評價。最后由教師在了解整個過程、發(fā)現問題、調控糾偏、全面綜合各方面情況的基礎上對學生項目式教學的成績做出結論。通過這樣多維度的綜合考核評價體系，并有效地結合定性評價與定量評價的方式，能較好地反映出學生的真實學習過程。[2]針對現代工程發(fā)展對人才系統(tǒng)觀與綜合能力的要求，通過課程項目實踐，將被動式接受知識的教學過程，轉變成主動自覺的能力培養(yǎng)過程。

（四）以課程項目展為平臺，考察、推廣學生綜合能力培養(yǎng)成果

項目式學習是從工程實踐中提煉問題，轉變?yōu)橄盗姓n程的多層次實踐項目。在項目式學習實踐的課程改革基礎上，加強過程考核，并結合“課程項目展”給學生搭建一個展示的平臺，也通過邀請企業(yè)專家指導，企業(yè)實際需求融入課程項目加強產學合作。

機動學院組織舉辦大型的項目成果展及國際聯合畢業(yè)設計，展示學生學習成果，搭建教師、學生、企業(yè)專家溝通交流的橋梁，加強學生交流溝通能力、團隊合作能力和國際化工程素質的培養(yǎng)。同時也是檢驗課程內涵建設的有效渠道。2012年起在國際化試點班范圍內成功舉辦了兩屆，隨后推廣至全院。通過從國內外企業(yè)、高校征集課程項目，邀請國內外教授共同指導學生課程項目，邀請企業(yè)專家參觀指導學生，為產學合作打好基礎。

上海交大機械與動力工程學院2015年秋季學期及2016年春季學期課程項目展展出了學院上千名本科生《工程學導論》《工程設計》《設計與制造I》《設計與制造Ⅱ》《工程熱力學II》等專業(yè)課程的近四百個專業(yè)課程設計項目。這些選題設計均來自于校企合作項目、指導教師研究課題以及學生的自選發(fā)明，學生通過PPT、展板和實物模型展示等形式向評委嘉賓們介紹了本組的設計項目，企業(yè)嘉賓、校友、教師們還提供了很多指導建議。課程項目展展現了機動學院學子各式各樣的創(chuàng)意好點子和扎實的工程實踐能力。在中國制造向中國“智”造轉型時期，這次課程項目成果展也充分展示了交大學子為中國“智”造發(fā)展所積蓄的能量。

此外，繼2015年首屆專業(yè)學位研究生實踐課程項目展獲校企好評后，學院舉辦第二屆專業(yè)學位研究生實踐課程項目展，來自6個班級的9組項目團隊展示了設計作品并進行了答辯。

二、基于項目式學習課程的教學效果分析

為了更直觀了解項目式學習課程的教學效果情況，對學院開設的各專業(yè)類課程教學班上的學生進行問卷調查，對本研究有一定的參考價值。問卷調查課程包括工程學導論、工程學導論B類、工程設計、測控技術I、系統(tǒng)模型分析與控制（A類）、C++程序設計與實踐等。其中試點運用項目式學習方式并進行課程項目展課程為工程學導論、工程學導論B類、工程設計，問卷調查時暫未參與課程項目展的課程為測控技術I、系統(tǒng)模型分析與控制（A類）、C++程序設計與實踐?？偣卜职l(fā)學生問卷573份，回收552份，問卷主要調查對象是各課程相應教學班的整體學生，課程助教協(xié)助組織分發(fā)并回收，問卷對象集中，回收率好。

整體數據表明：

1. 從學習方式上看，為促進學習，教師將學生編排成學習小組或是討論小組情況：項目式學習課程中88%的參與者一直以小組方式學習，10%是經常以小組方式學習。而非項目式學習的實踐課程中44.4%的參與者一直以小組方式進行學習，其余55.6%的參與者有時或幾乎不以小組方式進行學習。

其中，項目式學習課程參與者通過團隊活動，很大進步的為65.7%，非項目式課程參與者通過團隊活動獲得很大進步的為42.3%?；陧椖渴降膶W習方式更能有效提高學生的團隊合作意識，獲得溝通、協(xié)助能力。

2. 從對參與課程學習活動的興趣上看：具有強烈的意愿想上這門課，項目式學習中完全同意的占45.0%，基本同意的占38.0%。非項目式學習課程中完全同意的占30.8%，基本同意的占44.9%；修讀了這門課后，更喜歡這門課所涉及的領域，項目式學習課程完全同意及基本同意的比率為87%，非項目式學習的其他實踐課程比率為72.7%?？梢?，采用項目式學習的課程比非項目式學習的其他實踐課程更能激發(fā)起學生的學習主動性和學習興趣。

3. 從學會查找和利用資源解決問題的情況來看，項目式學習課程有65.0%的參與者認為自己獲得很大進步，非項目式學習的實踐課程有47.5%的參與者認為自己獲得很大進步。

4. 從實踐情況看，61%的項目式學習參與者及40.8%的非項目式學習的實踐課程參與者認為其在應用課程內容，解決實際問題方面取得了很大或較大的進步。

5. 對課程的滿意度方面，應用項目式學習的課程非常滿意的比率比非項目式課程高出10%。

由調查數據可見，與傳統(tǒng)教學方法相比，采用項目式學習的課程滿意度有顯著提高，項目式學習課程的滿意度對部分課程內容的教學效果產生了顯著影響，而且項目式學習的不同滿意度水平對部分教學內容的教學效果的影響程度也存在顯著差異。從該調查可以看出，項目式學習的教學效果明顯高出其他非項目式學習課程。

教學實踐中，參與項目式學習課程的學生系統(tǒng)解決產品設計與開發(fā)的意識和能力得到明顯提升。學院每年有200-300名學生參與近60項校級創(chuàng)新研究計劃項目。發(fā)表了一批科研論文，申請了多項發(fā)明專利，近4年學生在國內外重大科技競賽中獲獎68項，包括全國挑戰(zhàn)杯、全國大學生節(jié)能減排大賽特等獎等。

尤其學院從2013年開始設立“錢學森班”，通過項目式教學推行過程化考核，課程結束學生不僅得掌握知識，提出創(chuàng)新方案，還得學以致用，動手做出實物作品。錢學森班首屆學生自2013年入學以來，表現優(yōu)異，共發(fā)表學術論文21篇，獲得專利38項，科技競賽獲市級以上獎項53項，其中國際級6項、國家級14項。僅2016年便獲得科技競賽獎項13項，學術論文15篇，專利29項。

三、結束語

上海交通大學機械與動力工程學院針對現代工程發(fā)展對人才系統(tǒng)觀與綜合能力的要求，通過課程項目式學習的實踐，探索機械專業(yè)課程實踐教學管理模式以及人才培養(yǎng)方面取得了初步的成效。但是，對于采用項目式學習的課程，尚未形成完善的教學過程管理體系，項目式學習的課程教學效果還取決于教師個體對項目式學習的理解與執(zhí)行情況。

由此，進一步完善基于項目式學習的教學過程管理體系的建設并大力應用于高校教學實踐對于我國目前正在進行的高等教育教學改革和培養(yǎng)適應現代社會新需要的工程人才有著非常重要的理論和實踐意義。

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