社会服务案例与《机电一体化技术》项目教学初探

闵达

一、 引言

2011年广州南洋理工职业学院在广州华胜塑料制品有限公司建立了产学研基地，帮助该公司解决了多个生产上、设备上的技术难题。2013年学院机电系承接了该公司“自动贴标机标签位置正误检测装置”的设备改造项目。标签位置正误检测装置是典型的机电一体化系统，因此接受任务后机电系决定将这一真实项目以项目教学法引入《机电一体化技术》课程，作一次《机电一体化技术》项目教学法探索。

以社会服务案例为载体的《机电一体化技术》项目教学，是典型的以学生为中心的研讨性学习活动，它使课程教学“项目化”，课堂教学 “工作化”，有目的地将专业知识按照它们在职业活动中的本来顺序展开，从而强化学生的职业意识，帮助他们建构机电一体化知识和技能体系，培养他们的创新意识和团队精神。与此同时提升教师的教学能力和社会服务能力。

二、项目教学法的内涵

项目教学法，是基于建构主义学习理论的教学方法，是在杜威的“从做中学”，也就是“从活动中学”“从经验中学”的理论基础上发展起来的。建构主义学习理论认为，知识的获取不是通过教师传授获得，而是学生在一定的情景下，借助教师和同学的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建構者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。可见在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大变化。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想。

在建构主义学习理论指导下的项目教学，即师生通过共同实施一个完整的“项目”来组织教学活动，从而使学生在“做”中获“知”。因此项目教学更实用于各类实践性和操作性较强的知识和技能的学习。高职院校《机电一体化技术》课程侧重于实践活动，因此项目教学法是深化该课程教学，引导学生学以致用、帮助他们取得直接经验的理想的教学法。

三、项目教学法在高职《机电一体化技术》教学中的意义

1.项目教学法能有序地整合机电一体化诸技术

机电一体化技术是多学科相互融合的新兴课程，是集计算机、信息通讯、自动控制等现代技术以及传统的机械制造、电机控制、液压气动技术等多种技术于一体的综合性课程，庞杂的知识内容相互渗透、相互交叉。项目教学法以项目为线索，将诸多学科知识按项目内容有秩序、有条理地串接起来呈现给学生，有利于学生对这些知识的理解和掌握，有利于学生分析、综合能力的培养，有利于学生先进理念、思想的形成。

2.项目教学法适合高职教育的特点

职业教育培养的是高素质的、直接创造社会价值的一线劳动者，因此，高职教育与普通高等教育相比较，其教育目标并非实现理论升华，而是更加注重培养学生的实践创新能力，自我学习能力，自我实践能力，相互合作能力。项目教学法正是通过具体项目培养学生专业知识和技能，以及职业发展能力。

高职院校的学生，擅长实际操作，能结合已掌握的基础理论应用于具体实践，并在此过程中扎实掌握技能；但理论创新能力的不足却是其自身发展的制约因素。因此，强调“做中学”的项目教学法正好适合高职学生的学习特点，使他们在实际项目的实践中产生兴趣，增强自信，取得较好的教学效果。

3.社会服务案例是高职《机电一体化技术》较好的项目教学法素材

高职院校承担着服务社会的重要职责，以社会服务项目为载体的项目教学，有利于学生对任务的真实性、整体性的理解，有利于实现职业技能训练和职业行为的养成，有利于提高学生的综合职业能力。同时，真实的社会服务项目对教师是一种挑战，因此以社会服务项目为载体的项目教学，最有利于促进教学相长、师生互动，促进教师教学能力和社会服务能力的双提升。

四、以社会服务案例“自动贴标机标签位置正误检测装置”为载体的项目教学实践

根据机电一体化课程的特点和项目教学法的理念，将社会服务案例“自动贴标机标签位置正误检测装置”项目贯穿于整个《机电一体化技术》课程的理论和实践教学环节，通过剖析该项目的技术要求，进行设计任务和机电一体化技术知识点分解，引导学生独立地、积极主动地完成社会服务项目的同时，完成机电一体化技术课程的学习任务。

项目教学实践按照杜威的五步教学法展开，即通过学习活动（做）的五个步骤来实现学生知识的不断占有和经验的不断的改造。

1.在情境中让学生感受到要解决某种问题的暗示

项目教学法首先让学生有一个真实的情景体验。当教师带领学生实地考察项目的实施环境后，学生对这一真实项目表现出极大的兴趣。考察中学生了解到华胜公司使用的自动贴标机所产生贴标签废品，目前由人工检测并清除，常出现误检与漏检的情况，因此厂家提出增设标签自动检测装置并剔除废品的设备改造要求。学生通过实地考察，有了一定的感性认识，并初步了解了项目要求。

2.明确要解决的疑问是什么

在学生初步了解项目要求的基础上，教师以启发引导方式让学生明确要解决的问题是什么，关键何在，并引导学生利用已学过的基础知识，对本项目中涉及的机电一体化技术的学习内容进行梳理。经启发，师生共同梳理出该项目所涉及的四大系统，即传感器及检测系统、机械系统、执行元件和微机控制系统。

（1）传感器及检测系统

本项目是检测装置的设计与制作，因此，传感器及检测技术成为该项目的核心。首先是明确检测对象——塑料瓶的贴标签部分，塑料瓶外观呈长方体，四个立面中有一个较大的11边形平面为贴标面，比标签直径约大一些，标签偏离塑料瓶11边形中心1.5～2mm视为废品。分析过程中引导学生关注标签中心偏离1.5～2mm则标签边缘超出11边形至少一边界，以此确立监测标签超出11边形边界情况为检测方案。其次需明确传感器的分辨对象——空气、透明塑料和标签纸，传感器的选型必须根据分辨对象、考虑精确度和价格来确定。

（2）检测装置机械结构设计

传感器安装在什么地方，如何保证检测机构的稳定性、精确度等是在进行机械结构设计时需要解决的问题。

（3）执行元件

本项目执行元件的功能是将检测出来的废品剔除，执行元件的选用和安装是需要考虑的问题。

（4）信息处理和微机控制系统

传感器所采集的信号输入控制系统，系统将实时的给定值与被控参数进行比较、判断，确定是否为贴标不合格，并实时地对执行机构发出控制信号，指示灯报警并启动执行机构清除废品。

3.提出解决某种问题的假设

当学生明确了他们需要解决的问题后，用他们已占有的知识资料，从事必要的观察，以小组为单位，完成解决这个问题的假设——即提出解决问题的方案。学生通过搜集信息、实验和研究，把看到的、听到的、手上做的结合起来，创造性地、独立开发项目的解决方案。方案主要围绕以下方面：一是传感器的布局和选型：各小组均提出了传感器的布置方案，传感器的选型则根据空气、透明塑料和标签纸对光的漫反射的强弱来进行；二是执行元件的选择和检测装置机械结构设计：各小组选择气缸作为清除废品的执行元件，并设计检测装置的机械结构；三是微机控制系统的输入与输出的确定、微机类型的选择：传感器信号为系统输入，而报警装置及执行元件为系统输出，多数小组选择单片机作为控制系统。

学生在寻找结果的过程中学会思考、学会发现、学会解决问题，同时学会与人合作，既锻炼了独立工作能力，又培養了团队精神。

4.推断所定假设的内在涵义

教师在充分肯定各小组方案的基础上，指导学生负责一步一步地展开他所提出的解决问题的方案，对照项目目标规定与当前工作结果，作出相应调整，完善项目内容。

这一阶段是项目教学法是否成功的关键，关系到学生能否真正通过项目教学法发现知识、解决问题、提高技能，能否运用已有的知识独立解决实际问题，实现真正意义上的“做中学”。这一阶段教师的指导尤其重要，教师需要分析每个小组的方案，发现关键问题所在，并以启发方式恰到好处地进行指导，注意给他们鼓励，并留下更多的空间。

5.在行动中检验假设

（1）方案展示

由各小组选派一个或多个代表展示及汇报其项目方案。汇报人以自叙和答辩的形式向到会的学生、老师和企业代表展示项目方案及成果。

（2）成果评价

各小组对项目设计过程中的成功之处和错误进行自我评价，对学习过程、项目经历和经验进行总结；同时听取其它小组及教师意见，完善解决方案。这一过程有助于提升学生对工作成果、工作方式以及工作经验进行自我总结的能力。在各小组自评互评的基础上，由企业代表、教师和学生共同推选较优秀方案并加以补充完善，作为企业委托项目的实施方案。

（3）项目实施

项目实施方案确定以后，教师将项目的实际工作分成三块，即传感器的定位和调试、检测装置及执行元件机械支承件制作、微机控制系统接线和程序编制，并将任务分配至各小组，由各小组长协调工作进度和整体系统的组建。教师掌握项目工作进程，解决学生的疑问并提供技术咨询。学生在制作项目的过程中，摸索并总结出解决问题的实践经验，享受着“做中学”的快乐和成功的喜悦。

（4）理论深化

项目完成后，教师指导学生对项目成果进行理论性深化，再度梳理并补充扩展相关理论知识，形成较完整的《机电一体化技术》课程体系。这种由学生自己完成的从实践到理论的跨越，不仅使学生容易接受并掌握，还能使学生意识到理论和实践的内在联系。

五、项目教学法探索的思考

以社会服务案例“自动贴标机标签位置正误检测装置”为载体的项目教学实践，收到较好的效果。由师生共同研发并制作的“自动贴标机标签位置正误检测装置”企业验收成功；与此同时《机电一体化技术》的课程教学也圆满完成。学生经历了真实的项目设计，参与了产品的制作，学到了机电一体化技术的理论知识和相关的技能，并感受了完全不同于常规教学的“另类学习”的快乐。要真正做好项目教学必须把握好以下几点：

1.确立优秀、合适的项目

项目的确立是项目教学成功的关键。教师要掌握课程的核心，选择并规划好优秀的、且最适合自己学生的“项目”。合适的社会服务项目是较好的选择，能使学生零距离接触知识的应用，有利于学生职业技能训练和职业行为的养成，有利于提高学生的综合职业能力。

2.完成好可控课堂向自由课堂、开放性课堂的转变

项目教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识，提高技能，教学过程中教师的任务是准确把握学生的学习方向，给学生必要的指导，并把握好指导的尺度。在与学生进行交流、讨论的过程中，多采用非正面非全面的提示性指导，引导学生大胆探究，锻炼学生的发散思维，培养其创新能力。

3.做好项目完成后的评价、总结

项目完成后的评价总结包括两个方面，一是对学生项目作品的评价总结，二是对课程知识点的梳理总结。教学过程中安排方案展示、自我评价和集体评价，使学生首先肯定自己，又发现自己的不足，并接触更多的解决问题的方法，扩大视野，积累经验。对课程知识点的总结在项目教学法中显得尤其重要，再好的项目也不可能把整个课程内容全部包含。因此当学生完成项目取得与项目相关的知识和经验后，帮助他们按学科系统梳理并补充其他内容，从而使整个课程的知识点得到必要的整合并融会贯通。

项目教学对教师提出了更高的要求，教师必须储备更完整的专业技术和教学能力，具有丰富的实践经验，才能在开放教育中更好地履行自己的职责。

[基金项目：本文系广东省教学成果奖（高等教育）培育项目“基于社会服务视觉下的高职理工类教学改革探究与实践”研究成果。]

参考文献：

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责任编辑 陈春阳