基于任务驱动的多目标培养模式探索

关键词：任务驱动；多目标培养；机械制造技术；课程设计；教学模式

中图分类号：G712 文献标识码：A

0 引言

《机械制造技术课程设计》作为机械工程专业人才培养的重要实践环节，其教学质量直接关系到学生专业能力的形成与未来职业发展的潜力。然而，传统的教学模式往往侧重于理论知识的传授，忽视了学生实践能力和创新能力的培养。

基于上述情况，国内一些教学机构在《机械制造技术课程设计》教学实践中，从不同视角进行了相应的教学改革研究。北京信息科技大学王红军等基于OBE理念，采用贯穿“五段式”实践环节教学方法，培养了学生的创新能力和动手能力[1] ；纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室张健等结合车辆工程毕业要求的实践人才培养目标，将工程教育认证的理念贯穿于课程设计的各环节，提高了学生能力培养与企业岗位需求的切合度[2] ；浙江师范大学丁金福等把CAD/CAPP 技术与课程设计相融合，使学生了解到现代设计的理念与方法在实际生产中的应用[3]。这些研究和实践在不同的层面取得了一定成效，促进了教学质量的提升。本文主要通过实施任务驱动的教学模式，更加系统和全面地进行教学改革，多维度促进学生机械工程制图能力、产品设计创新能力、制造工艺规划能力及团队沟通协作能力等关键技能的综合发展。

1 任务驱动教学模式的理论基础与实施意义

1.1 理论基础

任务驱动教学模式起源于建构主义学习理论，强调以学生为中心，通过设计具有真实性、挑战性和趣味性的学习任务，引导学生在完成任务的过程中主动探索、积极学习相关知识。该模式认为，学习是一个主动建构知识的过程，而非被动接受的过程。因此，教师应成为学生学习活动的引导者、支持者和合作者，为学生提供丰富的学习资源和良好的学习环境[4]。

1.2 实施意义

任务驱动教学模式的实施，能够促进理论与实践结合、激发学习兴趣和动力、培养综合能力和素养、促进创新思维的发展[5]。

首先，任务驱动教学模式通过模拟真实工程环境，使学生在解决实际问题的过程中，将理论知识与实践操作紧密结合。其次，具有挑战性和趣味性的学习任务能够激发学生的学习兴趣和好奇心，使他们更加主动地参与到学习活动中来。同时，在完成任务的过程中，学生需要综合运用所学知识，进行问题分析、方案设计、实践操作和团队协作等多个环节的工作，从而全面提升学生的综合素养。另外，学生需要不断尝试新的思路和方法，这一过程有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。

因此，将任务驱动教学模式应用到《机械制造技术课程设计》中（图1），将有助于课程目标的达成，促进学生的全面发展。

2 任务驱动教学模式在课程中的实践应用

2.1 教学目标的设定

在《机械制造技术课程设计》中实施任务驱动教学模式时，首先需要明确教学目标，即我们培养的学生应当具备什么样的专业技能和工程素养。从之前的情况来看，很多毕业的学生进入到企业，基本的作图规范不清楚、绘图软件操作生疏，也不清楚工艺规程设计以及工艺文件的编制，更谈不上独立开展简单的产品设计。企业不得不安排老员工手把手地指导，经过半年甚至一年以后才能逐步上手工作，这对企业和学生来说都是一种时间和经济上的损失。

因此，我们根据行业的需求和课程的特点，设定了以下多维度的培养目标。

（1）制造工艺规划能力。能够依据给定条件制订工艺路线并分析，对工艺规程相关内容进行计算并做出合理选择。

（2）产品设计创新能力。利用所学机械设e3bf0bfcc2f6aada1cda1d8e755db7496375b7511ac2051154786f70166198db计、工程力学等知识，结合装夹工艺要求，能够针对某道工序设计专用夹具。

（3）机械工程制图能力。掌握机械制图的基本规范和技巧，能够对毛坯、工件以及夹具进行三维建模，并准确绘制出零件图和装配图。

（4）具备相应工程素养。能够自行分析问题并查阅手册、图表、规范等相关资料，锻炼自主学习能力，同时学会与他人有效沟通与合作，共同完成课程设计任务[6]。

通过这些教学目标的达成，提高学生的专业综合能力，尽量使学生切合企业的需求，减少与企业的磨合成本。

2.2 教学任务的设计

教学任务设计是任务驱动教学的重要环节，涉及到如何规划和组织教学活动，以实现既定的教学目标。《机械制造技术课程设计》结合工程实际，选取CA6140 车床的典型零件作为设计任务题库，包括轴杆类、轮盘类、支架类、支座类和厢体类共5 大类，35 个零件。主要的任务要求为综合运用所学知识，设计相应零件的加工工艺规程及此零件的专用夹具，包含了从工艺分析、毛坯设计、工艺规划到夹具设计等多个环节的内容，全面覆盖了课程的主要知识点和培养目标。另外，还可以结合工程实训使用机床设备完成零件的制作，并对加工完成的零件进行测量分析，从中理解机械加工质量的概念及其影响因素，掌握相关控制的工艺措施。

为了提高教学的有效性和学习的效率，课程将总体教学任务进行细化，把上述复杂的工程项目分解为三个子任务，分别是工艺规程的设计、专用夹具的设计和设计说明书的撰写，每个子任务都应明确具体的要求和评价标准。教学任务的设计完成后，需要在课程开始前向学生发布课程设计任务书和相关资料，明确任务目标、要求和时间节点。同时，教师应提供必要的指导和帮助，引导学生逐步完成任务。

2.3 教学过程的实施

在任务驱动教学实施过程中，更加侧重于学生的主动学习，以提高他们的实践能力和问题解决能力。根据本专业人才培养方案，《机械制造技术课程设计》课时为24 学时，分3 天进行，整个设计过程大体分为以下三个阶段（表1）。

2.3.1 设计准备阶段

根据班级人员和任务题库情况，将学生分为5 组，每组选择不同的零件类型作为设计任务，明确设计内容和要求。学生根据任务要求进行自主学习和资料收集工作，了解机械零件的具体结构和使用要求。同时，组织小组讨论，鼓励学生交流学习心得和遇到的问题，共同寻找解决方案，以此培养学生自主学习能力和沟通交流的团队协作精神。

2.3.2 设计实施阶段

学生在掌握一定理论知识的基础上，开始进行实践操作和设计工作。

（1）零件工艺分析和毛坯设计，具体步骤：对零件进行工艺分析，审查零件图中有无差错疏漏以及零件的结构工艺性是否合理，结合零件工程图完成三维建模；根据零件的生产纲领确定生产类型，选择毛坯种类，并通过查表和计算确定毛坯加工余量并绘制毛坯图样。这一环节主要培养学生分析问题的能力以及机械工程制图能力，能够进行三维建模和绘制二维工程图。

（2）编制机械加工工艺规程，主要包括：拟定工艺路线，选择各工序所用工艺设备，确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差，计算切削用量及时间定额，填写工艺文件等内容。这一环节主要提升学生对制造工艺规划的能力，能够根据各种机械加工方法的特点和相关计算，制定合理的工艺解决方案。

（3）设计、绘制夹具装配图及零件图，主要包括：明确夹具的设计任务、确定定位基准和定位方案、选择和确定对刀元件或导向元件、确定夹紧方案、建立夹具装配体的三维模型，并绘制主要非标零件的工程图。这一环节根据特定工序设计专用夹具，主要锻炼学生的产品设计创新能力和机械工程制图能力，能够综合运用所学知识完成简单装置的设计。

（4）撰写设计说明书，有条理地总结设计过程，规范完成课程设计，通过这一环节锻炼学生归纳总结和书面表达的能力。

教师在整个设计实施阶段，应关注学生的学习进展和项目设计情况，并给予必要的指导和建议，对于不合理的方案应及时指出并引导学生进行修改和优化。

2.3.3 设计总结阶段

在课程结束前或者每一个设计环节组织成果展示，让学生展示自己的课程设计成果并进行汇报。采用学生互评和教师评价相结合的方式对成果进行评价打分，同时鼓励学生提出自己的见解和建议以进一步完善课程设计成果。

3 教学效果评估与反思

3.1 教学效果评估

通过实施任务驱动教学模式在《机械制造技术课程设计》中的实践应用，结合学生在过程中自主学习和合作交流情况、结课后任务完成的课程考核情况（图2），我们发现：学生的机械工程制图能力、产品设计创新能力、制造工艺规划能力得到了锻炼和提升；学生的沟通交流能力和团队协作能力得到了加强，并塑造了良好的工程素养。更重要的是，区别于传统教学模式，学生在完成任务的过程中能够主动探索和创新，学生的学习兴趣和积极性明显提高，学习氛围得到了很大改善，这也有助于学生能够在专业领域持续的发展和进步。

3.2 教学反思

虽然任务驱动教学模式在《机械制造技术课程设计》中取得了一定的教学效果，但我们也发现了一些问题和不足：部分学生在面对复杂任务时表现出一定的畏难情绪，特别是一些学习基础相对差的学生，需要进一步加强引导和鼓励；学生在任务完成过程中存在时间管理不当的问题，导致部分任务完成质量不高以及进度滞后的情况；部分学生在团队协作中缺乏主动性和责任感，没有很好地融入小组，需要加强团队协作能力的培养。针对以上问题和不足，我们将在未来的教学实践中进一步优化任务设计、加强过程管理和指导、完善评价体系等方面的工作，以不断提升教学成效。

4 结束语

本文基于任务驱动的教学模式在《机械制造技术课程设计》中的实践应用进行了深入探讨和分析。通过构建以实际工程项目为背景的教学任务，引导学生在解决实际问题的过程中深化理论知识、提升实践技能并培养创新思维和工程素养。实践结果表明，该模式可有效促进学生多维度的全面发展，提高教学效果和教学质量。今后，我们将面向先进制造业的工程技术人才需求，持续探索和完善任务驱动教学模式在机械工程类专业课程中的应用。

作者简介：王彦岗，硕士，高级工程师，研究方向为专用汽车的开发与应用。