劉春東，張東輝*，吳東昊，閆小軍

（1.河北建筑工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 河北 張家口 075000；2.河北建筑工程學(xué)院河北省機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)示范中心 河北 張家口 075000）

“機(jī)械原理”課程是機(jī)械類一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生接觸的第一門與專業(yè)相關(guān)的課程，具有專業(yè)啟蒙的作用。本課程主要介紹各類機(jī)械產(chǎn)品中常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，主要研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)。通過(guò)理論學(xué)習(xí)與不斷實(shí)踐，加強(qiáng)創(chuàng)新思維和工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，為機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)與方法，通過(guò)啟發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐的工程設(shè)計(jì)能力[1]。

作者從事“機(jī)械原理”課程教學(xué)近20 年，深刻體會(huì)到傳統(tǒng)的串行教學(xué)模式會(huì)使“機(jī)械原理”課程中機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)的講解過(guò)于理論化、知識(shí)體系過(guò)于碎片化，不利于學(xué)生掌握[2]。在教學(xué)過(guò)程中，只注重教師的主導(dǎo)作用和知識(shí)的傳授，忽視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3]，學(xué)生感受不到知識(shí)的新奇和刺激，沒(méi)有創(chuàng)造的沖動(dòng)和探索。因此，結(jié)合課程特點(diǎn)，積極深化教學(xué)改革，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)和實(shí)踐能力鍛煉，探索項(xiàng)目式教學(xué)新模式，通過(guò)具體實(shí)施，收獲了良好效果。

1 項(xiàng)目式教學(xué)方法簡(jiǎn)介

1.1 項(xiàng)目式教學(xué)的內(nèi)涵和作用

項(xiàng)目式教學(xué)是指以學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)為主體，在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下，學(xué)生在主動(dòng)完成既定項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的構(gòu)建和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練[4]。

1.1.1 以構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論作為理論基礎(chǔ)

建構(gòu)主義倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)過(guò)程是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程[5]。傳統(tǒng)的通過(guò)教師向?qū)W生傳遞知識(shí)的過(guò)程是“低級(jí)學(xué)習(xí)”過(guò)程，而高一級(jí)的學(xué)習(xí)過(guò)程則是學(xué)習(xí)者在特定的學(xué)習(xí)環(huán)境下，借助外界（包括教師和同伴）的幫助，利用豐富的線上線下學(xué)習(xí)資源，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得知識(shí)。這種學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)“四性”，即主動(dòng)性、情境性、協(xié)作性、創(chuàng)新性，而且這種知識(shí)構(gòu)建過(guò)程需要學(xué)生自己完成，教師無(wú)法替代[6]。

1.1.2 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)中心的轉(zhuǎn)移

在活動(dòng)主體上，以教師的教授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)為中心，真正實(shí)現(xiàn)教育的目的；在教學(xué)內(nèi)容上，以講授課本知識(shí)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚤_(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目為中心，應(yīng)用知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)新[7]。

1.1.3 學(xué)科競(jìng)賽與項(xiàng)目式教學(xué)互聯(lián)互通

全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽由教育部高等學(xué)校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)主辦。其旨在引導(dǎo)高校在教學(xué)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力及團(tuán)隊(duì)合作精神；強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行創(chuàng)新思維、機(jī)械設(shè)計(jì)和制作等能力。目前，該項(xiàng)賽事已成為國(guó)內(nèi)最具影響力的機(jī)械類學(xué)科競(jìng)賽，其在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)方面效果顯著[8]。因此將競(jìng)賽引入項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽與項(xiàng)目式教學(xué)融為一體，同向同行，互聯(lián)互通[9]。

1.2 教學(xué)過(guò)程中容易被忽視的問(wèn)題

項(xiàng)目式教學(xué)最初被應(yīng)用于中小學(xué)教育，后逐漸擴(kuò)展到高等教育領(lǐng)域。一些高校教師在采用項(xiàng)目式教學(xué)時(shí)，常常容易忽視以下幾個(gè)問(wèn)題[10]：

①項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容組織一成不變，做不到與時(shí)俱進(jìn)，所教內(nèi)容與技術(shù)的更新速度落后于時(shí)代發(fā)展。

②盡管項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)活動(dòng)被廣泛地應(yīng)用于各類學(xué)科并取得一些成效，但有時(shí)仍無(wú)法擺脫傳統(tǒng)教學(xué)的影子，始終圍繞教材內(nèi)容對(duì)學(xué)生展開(kāi)活動(dòng)。這雖然對(duì)理論教學(xué)幫助非常大，但仍有很大的局限性。

③項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)，如何開(kāi)展評(píng)價(jià)，如何平衡過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)，這些問(wèn)題一直以來(lái)都沒(méi)有得到有效解決。

2 項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

項(xiàng)目式教學(xué)是在學(xué)期的中后段實(shí)施完成，約4 周。在實(shí)施過(guò)程中，遵循“教師主導(dǎo)”“學(xué)生主體”這兩條主線[11]。即教師是“導(dǎo)演”，學(xué)生是“演員”，大家各司其職，相互協(xié)調(diào)，保證項(xiàng)目式教學(xué)的順利進(jìn)行，如圖1 所示[12]。

圖1 項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的任務(wù)流程分解

2.1 項(xiàng)目選題

確立項(xiàng)目主題時(shí)，既要關(guān)注學(xué)生的興趣愛(ài)好，又要具有挑戰(zhàn)性，挑戰(zhàn)他們的創(chuàng)新極限。而主題盡量源于生活，要具有真實(shí)的應(yīng)用情境。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽都是以社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題為競(jìng)賽主題，作為項(xiàng)目主題開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)是非常契合的。同時(shí)，對(duì)于較為成熟、有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)成果，進(jìn)行重點(diǎn)培育，專門指導(dǎo)，制作作品實(shí)物模型，積極參加校賽和省賽。由此，既能完成教學(xué)活動(dòng)，還能參加學(xué)科競(jìng)賽，一舉兩得。相關(guān)設(shè)計(jì)如表1（p132）所示。

表1 基于大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的“機(jī)械原理”課程教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2.2 實(shí)施過(guò)程

①召開(kāi)專題布置解析會(huì)。課堂上專門抽出一節(jié)課的時(shí)間，組織專題任務(wù)布置解析會(huì)，講解項(xiàng)目式教學(xué)具體實(shí)施流程，內(nèi)容包括教學(xué)目的、任務(wù)安排、成果要求、考核方式以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)五方面。

②組建設(shè)計(jì)小組。將全班學(xué)生分成若干個(gè)項(xiàng)目組，每個(gè)項(xiàng)目組成員3―4 人，推薦或自薦一位組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)組織制定實(shí)施計(jì)劃，分解設(shè)計(jì)內(nèi)容，分配設(shè)計(jì)任務(wù)，項(xiàng)目答辯等工作。同時(shí)承擔(dān)著項(xiàng)目小組與教師溝通的橋梁和紐帶作用。分組時(shí)，需要教師合理地調(diào)配，做到組與組之間實(shí)力相差不大，每組的組員之間能力和性格盡量互補(bǔ)[13]。

③創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)項(xiàng)目主題，項(xiàng)目組成員要專門開(kāi)會(huì)討論研究，確定設(shè)計(jì)何種創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。每個(gè)組的同學(xué)在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，定期召開(kāi)小組會(huì)，研究討論課題任務(wù)；借助圖書(shū)館或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等渠道查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，組內(nèi)同學(xué)都能各司其職，有的查閱文獻(xiàn)資料，有的繪制創(chuàng)新機(jī)構(gòu)圖，有的撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明和制作演示文稿，將團(tuán)隊(duì)合作作用發(fā)揮得淋漓盡致。

④成果匯報(bào)及答辯。設(shè)計(jì)結(jié)束后，組織現(xiàn)場(chǎng)成果匯報(bào)及答辯環(huán)節(jié)。由各組的組長(zhǎng)通過(guò)PPT 匯報(bào)設(shè)計(jì)成果，包括創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)新點(diǎn)，存在的不足及收獲體會(huì)等。同時(shí)，教師根據(jù)匯報(bào)情況組織學(xué)生答辯。

2.3 過(guò)程評(píng)價(jià)

項(xiàng)目式教學(xué)的評(píng)價(jià)根據(jù)學(xué)生完成項(xiàng)目的情況來(lái)綜合衡量，評(píng)價(jià)豐富而全面，涉及項(xiàng)目活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)[14]。依據(jù)認(rèn)知、技能、態(tài)度、協(xié)作與溝通能力等評(píng)價(jià)指標(biāo)點(diǎn)，構(gòu)建五維評(píng)價(jià)體系，即個(gè)人自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、組長(zhǎng)評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)[15]。評(píng)價(jià)突出客觀性和全面性，不僅有針對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的整體評(píng)價(jià)，也有針對(duì)學(xué)生個(gè)人的評(píng)價(jià)，如表2所示。

表2 項(xiàng)目式教學(xué)的五維評(píng)價(jià)體系

①教師評(píng)價(jià)：由兩部分構(gòu)成。根據(jù)各組提交的《機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》撰寫情況、PPT 匯報(bào)情況等，為各小組的整體表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)各組組長(zhǎng)的綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

②組長(zhǎng)評(píng)價(jià)：各組組長(zhǎng)根據(jù)組員的表現(xiàn)從態(tài)度、能力、貢獻(xiàn)等方面對(duì)組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

③個(gè)人自評(píng)：學(xué)生本人針對(duì)自己在組內(nèi)所扮演的角色，是否掌握項(xiàng)目的理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法以及為團(tuán)隊(duì)所作的貢獻(xiàn)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。

④組員互評(píng)：每位同學(xué)對(duì)組內(nèi)其他同學(xué)的貢獻(xiàn)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。同時(shí)，還要對(duì)本組組長(zhǎng)的個(gè)人表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施效果

項(xiàng)目式教學(xué)已經(jīng)在我校實(shí)施了4 年，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和優(yōu)化，教學(xué)模式日臻完善。通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)，真正讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)了知識(shí)有寬度，能力見(jiàn)深度，素質(zhì)顯高度。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 改善了課堂教學(xué)效果

通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)，不僅可以激勵(lì)教師提升教學(xué)水平，還充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)“機(jī)械原理”課程學(xué)習(xí)的積極性，大大增強(qiáng)了課堂理論學(xué)習(xí)的內(nèi)生動(dòng)力[16]，徹底消除了低頭族和睡覺(jué)黨，聽(tīng)課效果顯著提升，期末掛科率逐年下降。例如2020―2021 第二學(xué)期課程掛科共4 人，掛科率僅為4.88%，同比下降近6 個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 豐富了課程評(píng)價(jià)體系，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的綜合性評(píng)價(jià)

隨著專業(yè)結(jié)構(gòu)和人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化，傳統(tǒng)的以閉卷筆試為主的終結(jié)性課程評(píng)價(jià)方式已不能相適應(yīng)，就必須“改進(jìn)結(jié)果評(píng)價(jià)，強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)，探索增值評(píng)價(jià)，健全綜合評(píng)價(jià)”[17]。經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)改革，“機(jī)械原理”課程總評(píng)成績(jī)由期末考試、期中考核、單元測(cè)試、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、回答問(wèn)題、課堂作業(yè)等7 部分構(gòu)成，如圖2 所示。項(xiàng)目式教學(xué)的評(píng)價(jià)成績(jī)要計(jì)入課程最終的總評(píng)成績(jī)，占課程總評(píng)成績(jī)的10%。這樣既豐富了課程評(píng)價(jià)體系，又調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。

圖2 “機(jī)械原理'課程總評(píng)成績(jī)構(gòu)成

3.3 提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，不但培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，提高了實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，還鍛煉了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和人際交流能力。近幾年學(xué)生參加其他學(xué)科競(jìng)賽以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目的積極性越來(lái)越高，參加人數(shù)呈逐年遞增趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于學(xué)科競(jìng)賽開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)用到“機(jī)械原理”課程中，取得了良好效果，2020 年該課程被評(píng)為校級(jí)一流課程，2021 年參加校教學(xué)創(chuàng)新大賽榮獲二等獎(jiǎng)。這種教學(xué)模式注重創(chuàng)新實(shí)踐能力的鍛煉和團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，也受到了學(xué)生的歡迎。但在實(shí)踐過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。如基礎(chǔ)較弱學(xué)生的參與積極性不高、擠占常規(guī)教學(xué)課時(shí)較多、學(xué)生評(píng)價(jià)還做不到絕對(duì)客觀真實(shí)等。相信經(jīng)過(guò)認(rèn)真總結(jié)和摸索，這些問(wèn)題一定能都得到妥善解決。