项目化教学法在工程力学课程中的应用与研究

2013-07-10杨月华徐宗刚

卷宗 2013年8期

杨月华　徐宗刚

摘要：文章依托工程力学课程的知识体系及教学内容，主要讲述基于工作过程的教学方法在平常教学过程中的应用。教学过程中以典型实例为平台，结合学生具体学习实情，采用项目化教学方法，从企业案例中选取适合学生学习的真实工作任务。从课程整体设计、单元设计、教学实施，考核评价等方面入手，突破学习瓶颈，提高教学质量。

关键词：工程力学；项目教学；课程设计；任务实施

0 引言

力学是研究物质运动和变形规律的科学，所阐述的规律带有普遍性，是一门基础科学。是各技术工程学科的重要理论基础，是沟通自然科学基础理论与工程实践的桥梁。该课程内容由理论力学和材料力学两部分组成，具有理论性、系统性、抽象性的特点，学生在学习过程中感到枯燥乏味，理论与实际相脱离，从而造成教学效果不佳等现象。而本课程又与很多专业课程密切相关，学习的效果直接影响了学生对专业的学习。因此，改变教学方法提高效率，加强学生的学习效果，是该课程教学的大势所在。本文在工程力学的教学中引入项目化教学方法，以实际工作任务为引导，采用基于工作过程的项目化教学法。将生产一线中的实际项目引入课堂，使学生在“做中学，学中做”，加强理论与实践的结合，提升学生职业能力。

1 课程设计方面

在课程设计方面，坚持理论与实际相结合的原则，立足于工程应用，利用多媒体充分说明工程力学在现代工程中的应用情况，使学生认识到本门课程在整个知识体系中的地位与作用，从而引起学生的重视，提高学习的热情，调动学习的兴趣。现以工程力学课题组制定的课程整体设计为例，加以阐述。本课程内容以油压夹紧机构为项目载体，结合工程力学教学目标，设计如下的教学内容，见表1。

在进行课程整体设计时，需注意以下几点：

1、整个课程设计时，要充分进行企业调研，根据学生将来从事的职业岗位的知识、能力要求而设计，课程的教学目标围绕项目训练能力进行，学生通过完成项目（任务）进而训练职业能力，项目又是能力实现的切实载体。

2、为保证设计过程的系统性，用油压夹紧装置的分析是本课程的项目，按照机械设计的设计过程设计了课程顺序，任务和步骤是一个接一个地被展现、被传授、被实现，项目具有连续性、实用性等特性，当这些单项任务都被完成后，学生也就基本具有了从事简单的机械设计、测绘能力。

3、有些子项目或单项任务的前后顺序有待斟酌。

2 教学模式、教学方法方面

教学环节设计，依据项目的选定，结合相应的教学目标，设置教学任务。在设计时，一定注重要基于工作过程的设计模式，并且要注重学生主体，让学生真正在学习的过程中做到“做中学”，任务的设计本着由浅入深，由低到高的原则进行，并且与学生所要掌握的知识紧密结合。另外在教学中任务引导法、案例教学法、头脑风暴法、六步教学法等多种教学方法要综合互补使用。在教学过程中对于要完成的任务，老师要做简单的讲解，使学生既能准确把握研究的方向，又能保持好奇心理和研究动力。每一任务的教学都采用单元设计表格的形式，从而较完善的完成教学任务.

现以课程项目之一：扭转变形在传动轴中的分析和计算为例，展示项目教学法的具体实施过程。

（1）明确本项目的教学内容流程：

复习巩固→任务引入→任务设置→任务分析→归纳总结→考核评价→布置作业

（2）复习巩固：

油压加紧装置中哪些构件受到剪切变形？

杆件的基本变形有哪些？

（3）任务设置：

任务1：传动轴的变形分析；

任务2：传动轴内力的计算；

任务3：传动轴扭矩图的画法；

拓展任务：分析传动轴外力偶的合理安排。

（4）任务分析：

任务一传动轴的变形分析

通过一些图片展示，例如传动系统的传动轴、汽车传动轴、汽车转向轴、攻丝等机构，提出问题：机械中的轴类零件在传动中受到什么共同变形？还有哪些实例属于同种变形？能否总结一下它们的特点是什么？然后引入扭转的变形特点：各横截面绕轴线发生相对转动，杆轴线始终保持直线。

任务二传动轴扭矩的计算

截面法求扭矩

1、截开：将圆轴沿任一截面1-1截开，取任一部分为研究对象.

2、代替：用内力偶矩代替截去的另一部分.

3、平衡：由T=ΣMi 得 T=？

任务三传动轴扭矩图的画法

定义：扭矩图表示沿杆件轴线各横截面上扭矩变化规律的图线

目的：①扭矩变化规律；②|T|max值及其截面位置；③强度计算（危险截面）。

拓展任务：分析传动轴外力偶的合理安排

练习：传动系统的主轴ABC的转速n=960r/min，输入功率PA=27.5kw ，输出功率PB=20kw，PC=7.5kw 。试画出ABC轴的扭矩图；如果将轮A和轮B位置对调，试分析对轴的受力是否有利？

（5）总结归纳

任务1 ：由传动轴的变形分析，可以掌握扭转变形的受力特点和变形特点。

任务2 ：由传动轴内力的计算，能够熟悉的掌握受扭转变形的圆轴内力大小方向的求解。

任务3：由传动轴扭矩图的画法，可以更熟练掌握变形的内力的分布，以便找出危险截面。

拓展任务：由分析传动轴外力偶的合理安排能够锻炼学生学以致用、融会贯通的能力，以及耐心、细心、严谨的科学态度和团队的协作精神。

考核评价教师评价+小组互评+个人自评

布置作业在校企合作项目“电脑弹簧机”中，有哪些构件属于扭转变形实例，分析它们的特点

3 教学手段方面

合理运用多媒体教学资源：当前，在课堂讲授中应用多媒体教学已成为大家的共识。多媒体教学可以将工程结构直观、形象地展现在学生面前，增加感性认识，使学生将课堂与工程背景联系起来，有助于学生掌握如何建立力学模型的问题，从而激发学生的学习兴趣，提高课堂节奏和教学效率，也提高了课程的教学质量。多媒体教学具有交互界面丰实、生动、逼真、信息量大的特点，可使学生将主要精力集中于理解方面，极大地减少用于繁杂计算上的时间，教师就可以有更多的时间进行启发、诱导；课件在实施过程中可进可退，速度可快可慢，有利于讲授的连贯性和逻辑性的发挥；利用多媒体技术通过三维动画、虚拟现实等多种手段使学生理解教学内容，充分激发学生的想象力、创造力，为学生的创新素质的培养创造了条件，具有传统教学模式无法比拟的优势。

4 考核评价方面

本课程的教学评价由两大部分组成：

1、过程考核：主要包括教师评价，小组互评和个人自评三部分，占总成绩的40%。本考核主要是对学生的出勤、课堂纪律、课程作业、课堂表现（如：是否积极主动地参与讨论和分析；是否敢于表述自己的想法；是否敢于尝试从不同角度思考问题，有独到的见解；能否理解他人的思路，小组成员之间团结协作的的程度，能否在与小组成员合作交流中得到启发与进步；是否有认真反思自己思考过程的意识等。）等进行综合考核。

2、终结考核：是对学生一个学期所学课程内容的综合考核，包括应知（50%）和应会（50%）两部分，采用闭卷考试的形式。应知考试内容以本学期授课内容为主，应会考试内容是根据理论知识结合工程实际进行的知识拓展考核。本考试成绩占学期课程考核成绩的60%。

5 教学效果方面

（1）转变了专业课教师的教学理念，使教师真正认识到教师不仅要关注“如何教”，而且更关注“教什么”。项目化构建成为教师备课的首要任务，教师真正成为课程的开发者。

（2）改变了教师的教学模式，基于教学，将理论知识与实际操作技能相结合，充分体现教学做一体的原则，灵活运用项目教学法、案例教学法、现场教学法等教学方法，增强学生的学习积极性。

（3）转变的学生的学习方式，以往的课堂，学生整节课往往是被动的听，成为课堂的附属。实施项目教学法，学生的“思想自由”得以空前提高，学生成为课堂的主体，可以自主思考、独立或小组协作解决技能训练过程中产生的问题，对解决不了的问题再请老师予以解答。整个课堂步骤循序渐进，学习氛围宽松活跃，学生参与率高，效果良好。

（4）教师教学科研水平稳步提高。教师通过对教学项目的设置，增强了专业知识的理解与见地，并且充分认识到了对深层次知识的不足和新知识的欠缺，从而促使课题组教师走出课堂，走进企业，丰富自己的理论知识和操作技能，再反馈到课堂提高教学质量。同时，通过项目的实施，教师可以发现项目中存在的技术难关与科研课题，并付诸行动，解决难题，无形中提高了教师的整体科研能力。

6 建议与意见

（1）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学法，以任务型项目激发学生的学习兴趣。

（2）教学过程由实践到理论，使学生通过感性认识升华到理性认识，除少数必要的基本概念外，切忌直接讲述枯燥的理论知识。

（3）在教学过程中，应以学生为本，注重“教”与“学”的互动，由老师提出阶段性要求，学生在不断练习中逐步达到目标，掌握课程的职业能力。老师应根据学生的实际学习情况，合理调整教学

进度。

（4）教学中，要努力提高学生学习兴趣，创设趣味性情境，练习项目应包含个体练习，小组合作，经验交流及老师点评等不同形式，让学生在愉快的扭转中完成学习。

（5）教学中，通过选用典型活动项目，由教师提出要求或做出示范，组织学生进行活动，让学生在活动中树立责任意识，增强团队的合作精神，掌握课程的职业能力。

（6）教学中注重职业情景的创设，以多媒体、录像和案例分析等方法提高学生解决和处理实际问题的综合职业能力。

7 结束语

工程力学课程的建设与改革是一项长期而艰巨的工作，是一个不断实践完善的过程，不仅需要广大力学教师的共同努力，还需要学校各级领导的大力支持，坚定不移的坚持项目化教学，从摸索到探索直至发挥极致，为职业院校的可持续发展提供一条借鉴之径。

参考文献

[1]张定华.工程力学. 北京：高等教育出版社，2009