基于“项目驱动”的自动机械设计课程综合改革

夏连明+宋井玲

摘要：针对目前大学生普遍存在动手能力不强、创新意识不够的问题，以自动机械设计课程综合改革为契机，基于“项目驱动法”理念组织教学，就项目选择及其实施方法进行了说明。实施结果表明，“项目驱动法”能将自动机械设计课程的理论教学环节贯穿于项目设计的全过程，可进一步提高学生的创新设计能力和专业素质。

关键词：项目驱动法；课程综合改革；自动机械；创新设计能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0106-02

一、引言

农业机械化及其自动化专业主要培养适应社会主义市场经济建设需要、综合素质高、具备创新思维能力的农业机械及其自动化装备开发设计、使用维护及信息化管理等知识，能在农业机械装备开发、生产管理及服务部门从事农业机械及相关装备设计、农业机械化规化与管理、教学与科研、营销与服务等方面工作的应用型工程技术人才。而自动机械设计课程是本专业的核心课程，将自动化及自动线技术、机械设计基础及机械设计的内容有机地结合在一起，为培养学生处理一般工程问题的能力和学习有关后续课程打下基础。通过本课程学习，可使学生掌握自动机械及自动线设计的基本理论和基本知识，初步具有分析、设计能力。

二、课程教学体系

自动机械泛指自动化程度比较高的机械系统，其主要有驱动系统、传动系统、执行机构和控制系统组成，其自动化程度较高，结构复杂[1]。因此，在教学内容安排上，以自动机械的四大机构组成为主要内容展开，着重共性问题，力求照顾到系统性和完整性，深入阐述了自动机械设计中普遍性的概念和理论，结合现代机械设计理论和方法重点介绍自动机械中普遍存在的机构和装置的设计原理、设计方法以及自动控制技术，为体现现代工业装备设计制造特色、理论联系实际，列舉了体现在自动化技术水平的自动机械，同时还结合专业培养目标，列举了现代农业自动机械[2]。

三、项目驱动法的教学特点

目前，自动机械设计课程的授课采用传统的教学模式，以“教师、教材和课堂”为中心，教师的教学内容基本以教材为主，采用多媒体、板书、语言等媒介作为教学生手段，采用“满堂灌”的方式进行授课。这种模式下，教师作为课堂教学的主动实施者，很大程度上把学生当做知识灌输的对象和被动接受者，学生很少参与到教学环节中去，导致教学效果差，学生接受知识能力不强，难以将理论与实际问题进行有效结合。

项目驱动法是一种建立在建构主义教学理论基础上的新方法[3]。学生在项目实施中起主导作用，而教师更多的起组织、协调、促进与辅导作用，利用意境、协作、会话等环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，最终使学生有效的实现对所学知识进行建构的目的。实施项目驱动法时，理论教学环节中的重点通过项目提出，通过项目具体设计任务实施，帮助学生更好的了解和掌握教学的重要知识点。作为项目驱动法实施的主体，学生在精心设计的情景中，在具体的项目驱动下，在自主和互助的环境下，通过调研查阅材料、小组互助等途径发现解决问题的方法，从而保证项目能顺利完成[4]。相比过去满堂灌的教学方式，“项目驱动法”的实施使得学生更加积极的去学习和思考，改变传动的学习习惯和方法，提高学生的思维能力、创新意识和团队协作的能力。

四、自动机械设计课程项目驱动的实施

（一）项目实施原则

自动机械设计项目实施要体现以下几个方面：（1）根据给定的设计参数和自动机械的工作要求，提出机械的原理方案，通过给定的生产率参数确定工作循环时间，拟定工作循环图；（2）根据自动机械的使用范围和工作地点等综合分析后确定与之配套的驱动系统，掌握驱动系统选择的方法；（3）根据原始工作参数和选定的驱动机的性能指标，计算出自动机械的传动比，拟定传动机构的方案和采用的传动形式，提供出多个传动方案并进行比较确定最佳并能对主要零件的强度进行校核。（4）分析自动机械的主要工艺动作、先后顺序、运动形式、运动规律，进行机构选型与组合方案并能提出多种方案，能对机构进行设计计算、对主要构件进行运动分析与仿真。提交机构简图，包括运动轨迹和极限位置图。

（二）项目实施方法

项目实施时，由5—6人组成一个团队，项目的来源有两类，分别为学生原创课题和教师项目库。随着授课内容的深入而进行项目不同部分的汇报与总结，根据授课进度和内容，项目的汇报分为自动机总体方案的提出、驱动和传动系统的设计、执行机构和控制系统的选择及项目的总结四部分完成，项目组成员分工明确，每人负责具体任务而又共同完成整个设计任务。在项目实施的初期，教师负责项目的把关，通过与学生交流完成项目的调研报告和总体方案，在项目实施过程中，教师只需要关注项目的完成情况，并指导学生在项目的实施过程发现的难以解决的具体问题，而提供学生以更多独立思考的机会，辅助学生顺利地完成整个项目。

（三）项目评价方法

为了鼓励学生更好的投入项目中去，激发他们进行思考与创新，引入项目评价机制。每次汇报由不同学生负责，在阐述所完成内容之后进入班级提问环节，根据项目的完成情况和回答环节的表现给出项目的分数。根据每次汇报的侧重点不同，每次得分由不同指标组成，如第一次汇报内容为自动机械总体方案提出，由项目汇报人阐述项目的来源，文献的查询情况，设计的目的意义及情况预期工作量等问题，打分表设计如下。

每个项目小组随机抽取一名成员，组成评价小组，去掉最高分和最低分取平均分作为本组项目的得分，四次汇报结束后得到本小组完成项目的总分。为体现小组内不同成员之间项目参与程度的差异，项目结束后小组成员之间进行互评，由本人对组内其余同学进行评价，在0.6—1之间给出每名同学的贡献率大小，取平均值后乘以项目总得分即为每位同学的分数。

（四）项目实施效果

将“项目驱动法”引入教学环节后，教学环节中教师与学生的角色转变有效的激发了学生的学习兴趣，从项目的选题情况看，有90%的项目都是原创性题目，依托原创项目学生独立完成的“蒜薹自动收获机”“甘蓝收获机”“小型硬币包装机”在今年的山东省机电产品大赛中获得了优异成绩并在申报国家发明专利。通过项目实施，同学逐渐养成了运用理论知识解决实际问题的能力，动手能力和创新意识大大增强。此外，通过团队协作的方式完成项目，通过小组之间和组内成员之间进行评价，同学之间相互协作、各尽其能，锻炼了同学们的团队合作能力和表达能力。

五、結语

自动机械设计作为单纯的课堂理论知识讲解难以达到良好的教学效果，将项目驱动法引入教学，将理论讲授和项目实施有效结合，使理论教学紧扣实际问题。项目结束以后对学生进行了无记名投票，统计结果显示学生对于“项目驱动法”引入教学的支持率为100%。实践表明，项目驱动法不但可以更好的引导学生独立运用所学知识独立解决问题，并且增强学生专业素质、创新意识和动手能力，为学习后续课程和毕业设计及以后走向工作岗位打下了较好的基础。

参考文献：

[1]宋井玲，夏连明，孙霞.培养机械创新设计能力的教学方法探析[J].教育教学论坛，2015，（24）.

[2]唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索.2010，29（5）.

[3]宋井玲.自动机械设计[M].北京：国防工业出版社.2011.

[4]李纯青，王志玲.基于建构主义的课题研究教学模式对学生创新能力的影响研究[J].清华大学教育研究，2006，（SI）.

Comprehensive Reform of Automatic Machine Based on "Project-driven"

XIA Lian-ming，SONG Jing-ling

（Shandong University of Technology School of Agricultural Engineering and Food Science，Zibo，Shandong 255049，China）

Abstract：Aiming at solving the problem of current college student of lacking of practical ability and innovation consciousness，taking the comprehensive reform of automatic machine design as entry point. This paper organized the teaching based on project-driven concept，and mainly illustrated the project selection and its implementation methods. The results show that the methods of project-driven can penetrate the theoretical teaching of automatic machine design into project implementation course，and this can further improve the students' innovative design capability and professional quality.

Key words：project-driven method；comprehensive course reform；automatic machine design；innovative design capability