任务驱动教学法在《机械设计》课程教学中的应用与研究

李宪芝　颜兵兵　杨锡军

摘 要：《机械设计》是一门具有较强的理论性和实践性的应用型课程，在培养从事机械工程专业设计工作和研究工作的应用型人才中起着重要作用。任务驱动教学法是一种以学生为主体的激励式的新型教学模式，尤其适用于应用型课程的教学实践。在机械设计课程教学中，应用任务驱动教学法，根据课程教学内容体系及工程实际需要设定总任务，针对具体的教学目标确定分任务，任务实施贯穿于整个教学中，并对教学效果进行了评价。采用该方法进行课程教学，可以有效促进理论知识与实践技能的有机融合，充分调动学生的积极性，提升学生的创新能力及解决工程实际问题的能力，更好地培养出满足市场需求的工程应用型人才。

关键词：任务驱动教学法 机械设计 教学实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2017）01-203-02

在高等工科院校机械类各专业课程体系中，《机械设计》是一门必修的技术基础课程，通过该课程的学习，学生掌握了机械理论知识，具备一定的实践技能、创新能力和科学研究的综合素质。课程在培养工程应用型人才的机械创新设计能力等方面起到了重要的作用。

随着社会和科技的快速发展，社会需要大量的应用型本科人才，应用型人才要具有较强的实践动手能力及创新能力。传统教育模式忽视实践能力和创新精神培养，这种人才培养模式与市场需求严重脱节，学生就业时不能快速胜任实际岗位需要。

任务驱动教学法以构建主义理论为基础，以解决问题、完成任务、形成能力为核心，将再现式教学方式转变为活动式学习，使用任务驱动教学法，可以让学生在完成任务的同时，达到知识建构的目的{1}。本文结合学院的实际情况及教师多年的教学经验，对任务驱动教学法在《机械设计》课程教学中的实际应用进行探讨与研究。

一、任务驱动教学法简介

1.任务驱动教学法的涵义。任务驱动教学法是一种以学生为主体，教师为主导的新型教学模式，以设定的任务为载体，学生在完成任务的过程中，既掌握了相关理论知识，又能获得相关的专业技能。

2.任务驱动教学法的特点。任务驱动教学法是一种激励式的教学方法，教师设定任务并引导驱动学生循序渐进地开展课堂教学活动，学生执行并完成给定任务。通过任务学习，激发学生的学习欲望，拓宽学生思路，增强学生的自学能力，学生分析问题、解决问题以及处理信息的能力都能得到提升{2}。

二、任务驱动教学法在《机械设计》课程教学中的应用

1.任务构建。所构建的任务尽量要涵盖教材各章内容，体现各章的教学目标、知识的重点及难点，是学生能够理解的工程实际需要的任务。

（1）按机械设计课程内容体系设立总任务。机械设计课程包括理论教学、实验教学和课程设计三部分内容，机械设计课程内容体系见图1所示。按照教学大纲及培养目标，将三部分内容进行整合，将课程设计环节融于机械设计课程教学的整个过程中，强调基本知识、基本原理，注重实际应用。设计一个涉及全书重点教学内容同时具有实际应用的综合任务作为总任务——带式运输机传动装置的设计（图2所示），以带式运输机的设计作为教学总任务，应用驱动教学法进行机械设计课程教学。

图2为带式运输机传动装置简图，电动机1作为动力源，将动力经带传动2、齿轮减速器3和联轴器4等传动环节传递给滚筒5和输送带6，完成输送任务，满足工作需求。

（2）明确具体的教学目标，设定分任务。将设定的总任务按照设计的先后顺序分解成多个子任务，子任务与各部分教学内容相对应，共同为整个项目服务，当子任务逐一完成时，总任务也得以完成{3}。将总任务按照课程设计内容进行分解，如表1所示。

2.任务导入。在教学开始前，教师先下发任务书，并明确各子任务的要求，运用多媒体课件和视频资料，介绍总任务及各子任务，使学生对任务本身及通过任务的实践可以达到的相应能力有整体的认识和把握，让学生做好工作计划及相关准备。

按教学任务，考虑学生的综合素质，将学生分成若干小组，每组5～6人，每个小组的任务参数各不相同，每个小组自己选定小组长。

提出任务要求，任务包括课内任务和与课堂进度并行的课外任务，课内任务主要由教师在课堂上讲授理论知识来引导学生完成，课外任务是在课后由各小组成员共同完成，引导学生分工合作，共同研讨，独立完成工作任务。课内任务与课外任务相结合，進一步加强能力的训练。

教学过程中，以章为教学单元，涉及到每个子任务的章节内容的引入从介绍工程实际应用开始，教师根据课程知识，进行导学，提出每章知识点、重点及难点、教学目标等，课下学生讨论，查阅资料。例如在学习齿轮传动时，首先通过多媒体观看齿轮传动的工程实际应用情况，并了解其工作原理、传动特点和应用场合等。然后引入任务及设计时需要考虑和解决的主要问题。如齿轮的结构型式的选择，设计准则，进行哪些强度计算，需要确定哪些参数及尺寸计算等问题，根据任务的要求采用任务情境导入任务，可以激发学生的学习兴趣，学生会积极地完成给定的工作任务。

3.任务实施。任务及要求下达后，小组成员要对任务进行分析，制定出详细的步骤、方法等，然后开始实施。学生明确学习任务后，为了完成设计任务，会寻求解决问题的各种方法及途径，完成项目任务。此时，教师只需要适时引导学生进行自学，激励学生对任务进行探究，培养学生的自学能力，促进学生全面素质的提升。

为保证教学内容与课程设计进度相配合，将课程教学顺序作以下调整：先讲授传动零件（如带传动、齿轮传动等）设计计算，再讲授轴的结构设计与轴承的计算，最后讲授连接件（螺纹连接、键连接等）的设计。整个过程中要同时进行设计说明书的编写及草图绘制。教学与设计同步进行。

大多数学生对机械结构缺乏感性认识，在教学过程中，安排学生进行减速器的拆装、轴系零部件测绘等实验，并组织学生观看各种机械结构视频，使学生对各种机械结构产生更加深入的感性认识，在整个教学过程中，定期开放实验室，让学生有更多机会参与实验，提高实践动手能力，为所设定任务的完成打下坚实的基础。

4.任务评价。学生在完成任务后，需要对其成果进行评价与总结，各小组要将完成任务后的成果进行展示，将在任务实施过程中的收获和存在的疑难问题等汇报给全班同学及教师。同时教师组织学生共同评价成果及学生在任务实施过程中的表现及不足之处。对存在的疑难问题，由学生或教师给予解答。

通过任务的完成，学生掌握了更多理论知识，提高了实践动手能力，完成过程轻松愉快，有利于减轻学习压力，增强学习积极性及团队协作意识。

5.任务延伸与拓展。完成课程设定的任务并不是学生学习的终点，也不是我们教育的最终目标，在完成任务的过程中，学生具备了初步机械创新设计能力，在后续的学习中，我们还要重视并促进各种能力的培养和提升，让学生参与到一些科研创新项目中，带领学生申请国家级、省级及校级大学生创新训练项目，指导学生申请实用新型专利及发表论文，指导学生参加全国大学生机械创新设计大赛、全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛等各种大赛，参赛学生在各种大赛中多次获奖。

三、任务驱动法教学法实施效果评价

根据教学内容设置任务，把任务实施贯穿于整个教学过程中，理论与实践相结合。教学实践证明，采用该方法进行教学，取得了良好的教学效果。主要体现在以下几个方面。

1.在《机械设计》课程教学中，采用任务驱动教学模式，激发了学生的学习积极性，学生能主动参与到理论教学与实验教学中，平时出勤率提高，期末考试成绩也显著提高。

2.课程设计质量改善、图纸绘制质量、说明书撰写水平、答辩情况良好，在此基础上，能力比较强的学生将任务进行了拓展，应用设计软件进行三维建模及运动仿真。

3.以任务为主线，真正做到了以学生为主体，教师为主导的教学模式，学生参与各实践性教学环节，实际动手能力得到提高，工程意识和创新意识得到增强。

4.通过任务延伸及拓展，学生在应用所学知识解决工程实际问题时，能够做到举一反三，触类旁通，团队协作意识增强，积极参加各种大赛并取得非常好的成绩。创新能力、解决实际问题能力、科学研究能力都得到了提升。

四、结束语

在机械设计课程教学中，采用任务驱动教学法，以完成典型工作项目“带式运输机传动装置设计”为全过程，以学生为主体，教师为主导，学生在完成工作任务的过程中，积极性得以调动，增强团队协作意识，提高学生自主学习能力，实施任务驱动教学法，既能培养学生分析、解决工程实际问题的能力，又能拓展课程内容的广度和深度，提高教学质量，对工程应用型人才的培养有重要的作用。

[基金项目：佳木斯大学教育教学研究项目（2016JL2009）， 黑龙江省高等学校教改工程項目（JG2014011044），佳木斯大学教育教学研究项目（2016JL1006），（2016JL2008），黑龙江省高教学会规划课题（16G212）]

注释：

{1}陈国辉，等.基于任务驱动的机械设计基础教学改革[J].商业经济，2011（10）：45-46

{2}叶铁丽.基于任务驱动的机械设计课程教学改革与实践[J].时代教育，2016（7）：2-3

{3}李有智，等.基于项目驱动的高职《机械设计基础》课程的教学实践[J].内江科技，2010（12）：177+184

（作者单位：佳木斯大学 黑龙江佳木斯 154007）

[第一作者简介：李宪芝（1970—），女，黑龙江佳木斯人，副教授，工学硕士，研究方向：机构学及传动机械学；通讯作者简介：颜兵兵（1976—），男，黑龙江佳木斯人，教授，工学博士，研究方向：智能机器人技术]

（责编：若佳）