項(xiàng)目與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在工科教學(xué)中的應(yīng)用

胡會(huì)娥　孔小東　李國(guó)明　胡裕龍　陳珊　蘇小紅

[摘 要]工程材料課程涉及的知識(shí)面廣、基本概念多、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多，給非材料學(xué)專業(yè)的工科學(xué)生的學(xué)習(xí)造成較大困難。筆者根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的特點(diǎn)，在船舶與海洋工程專業(yè)的工程材料課程教學(xué)中，依據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和工程應(yīng)用背景，探討引入項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)方法，分析其必要性和可行性。項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)方法在工程材料教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例表明，項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)方法對(duì)教學(xué)過程具有積極推動(dòng)作用，可提高教師和學(xué)生的綜合素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]工程材料；項(xiàng)目教學(xué)法；任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；船舶與海洋工程

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）02-0006-03

船舶制造是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，海洋工程建設(shè)是發(fā)展我國(guó)海洋開發(fā)戰(zhàn)略的基礎(chǔ)之一，船舶與海洋工程是對(duì)國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義的工程領(lǐng)域，船舶與海洋工程專業(yè)主要關(guān)注海洋資源開發(fā)、海洋工程設(shè)計(jì)建造和水上交通運(yùn)輸。

工程材料課程是開設(shè)于船舶與海洋工程專業(yè)大二下學(xué)期的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是該專業(yè)連接機(jī)械制圖、船舶設(shè)計(jì)原理等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)與其他專業(yè)課程的橋梁。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握各種船舶與海洋工程常用工程材料的化學(xué)成分、顯微組織、使用性能、鋼的熱處理工藝以及實(shí)際應(yīng)用等方面的基本理論和基本知識(shí)，從而為后續(xù)課程教學(xué)及學(xué)生專業(yè)技能的掌握奠定基礎(chǔ)，為將來(lái)從事船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修提供有關(guān)正確選材、合理用材的必要理論指導(dǎo)和實(shí)際幫助。

在船舶與海洋工程專業(yè)所有課程中，工程材料為唯一的一門專門全面論述材料的課程，在課程框架設(shè)計(jì)上以“成分、工藝—組織結(jié)構(gòu)—性能”間的關(guān)系為主線，加強(qiáng)材料學(xué)理論知識(shí)與工程應(yīng)用的相互滲透、相互聯(lián)系和相互糅合。課程主要內(nèi)容包括材料學(xué)基礎(chǔ)、材料成形方法及工藝、常用船舶與海洋工程材料介紹、船舶與海洋工程相關(guān)構(gòu)件的失效分析及相關(guān)材料的選用等四大部分，需要理解金屬、陶瓷、高分子和復(fù)合材料四大類常用工程材料的“成分與工藝—微觀結(jié)構(gòu)—性能”之間的關(guān)系。課程概念，專業(yè)術(shù)語(yǔ)、名詞繁多，且內(nèi)容龐雜，加之有些微觀結(jié)構(gòu)十分抽象，導(dǎo)致學(xué)生普遍反映該課程難理解，難記憶，學(xué)習(xí)困難，抓不住重點(diǎn)，提不起學(xué)習(xí)興趣。有些學(xué)生在剛開始接觸這門課時(shí)，勉強(qiáng)能跟上，后期只能靠死記硬背的方法來(lái)應(yīng)付，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)已有知識(shí)點(diǎn)能力強(qiáng)，但很難在課程學(xué)習(xí)完畢后，將所學(xué)具體知識(shí)融會(huì)貫通，構(gòu)建該門課程乃至整個(gè)學(xué)科的整體學(xué)習(xí)和研究思路，對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力嚴(yán)重不足，更難進(jìn)一步創(chuàng)新。如此學(xué)習(xí)模式與工程材料課程教學(xué)中突出理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的緊密結(jié)合，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)地位，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維、解決問題能力的培養(yǎng)的基本理念大相徑庭。因此，如何增強(qiáng)船舶與海洋專業(yè)工程材料課程的授課效果成為每位該課程教師面臨的重要問題。目前，很多任課教師都對(duì)非材料專業(yè)的工程材料相關(guān)課程進(jìn)行了研究，黑龍江大學(xué)的趙霞等提出，在材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)過程中可通過改革教學(xué)方式及考核方式來(lái)提高授課質(zhì)量[1]；貴州師范大學(xué)的陳昌禮提出可“以研促教”來(lái)提高土木工程材料課程的授課質(zhì)量[2]；河南理工大學(xué)的張建新結(jié)合案例將抽象理論具體化，運(yùn)用實(shí)例來(lái)激發(fā)專業(yè)激情[3]；成都大學(xué)宋慧瑾等從緒論課、學(xué)科前沿、實(shí)踐過程各方面總結(jié)了提高材料科學(xué)基礎(chǔ)課程授課質(zhì)量的途徑。[4]

針對(duì)我校船舶與海洋工程專業(yè)工程材料課程的設(shè)置目標(biāo)，以及學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的各種問題，我們做了一些有益的探索，提出了在工程材料課程中同時(shí)應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，實(shí)施后取得了較好的教學(xué)效果。

一、項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的基本特征

在項(xiàng)目教學(xué)法教學(xué)過程中，學(xué)生自己處理一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自己收集信息，設(shè)計(jì)方案，具體實(shí)施及最終評(píng)價(jià)。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生可了解并把握整個(gè)過程以及其中每一環(huán)節(jié)的基本要求。[5]項(xiàng)目教學(xué)法為注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，具體特點(diǎn)可歸結(jié)為：以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體。其中，目標(biāo)指向具有多重性，且可控性好。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法更易實(shí)施。在實(shí)施過程中，教師將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個(gè)或多個(gè)具體的教學(xué)任務(wù)，具體內(nèi)容的教學(xué)以任務(wù)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行。[6]任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程中，教師以具體實(shí)例為先導(dǎo)，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生通過學(xué)和做掌握相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。

項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在工程材料教學(xué)過程中各有利弊。在船舶與海洋工程的學(xué)歷教育中，對(duì)于剛接觸專業(yè)課的學(xué)生來(lái)說(shuō)，要獨(dú)立完成一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目較難，僅在教學(xué)過程中實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法容易打消學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生有挫敗感。如果教師能將“項(xiàng)目”分解成相對(duì)簡(jiǎn)單的“任務(wù)”，并在講授相關(guān)內(nèi)容前將“任務(wù)”布置給學(xué)生，則整個(gè)項(xiàng)目相對(duì)更容易完成。根據(jù)上述項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合的基本實(shí)施過程如圖1所示。

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圖1 實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合過程圖

二、項(xiàng)目教學(xué)與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合實(shí)例

船舶與海洋工程專業(yè)工程材料課程的教學(xué)任務(wù)是從船舶制造和海洋工程領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，闡明材料學(xué)的基本理論，了解四大類船舶與海洋工程常用工程材料的“化學(xué)成分和加工工藝—微觀組織結(jié)構(gòu)—性能”之間的關(guān)系，介紹常用的船舶與海洋工程材料及其應(yīng)用方面的基本知識(shí)。由于該門課程具有很強(qiáng)的專業(yè)背景，與工程應(yīng)用聯(lián)系緊密，在學(xué)習(xí)熱處理、合金鋼、有色金屬、合理選材和塑性成形相關(guān)章節(jié)時(shí)實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)方法。項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目、將項(xiàng)目分解成相關(guān)的任務(wù)、分組實(shí)施、課堂任務(wù)的完成和點(diǎn)評(píng)、總結(jié)所有任務(wù)及引導(dǎo)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目方案的整體設(shè)計(jì)和實(shí)施、小組互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生補(bǔ)充完善報(bào)告、教師評(píng)分及反饋9個(gè)方面。

1.設(shè)計(jì)不同的教學(xué)項(xiàng)目。項(xiàng)目是項(xiàng)目教學(xué)的起點(diǎn)，決定項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施的成敗。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目之前要明確具體的項(xiàng)目教學(xué)目的，制訂具體且詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃，精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目，仔細(xì)分析項(xiàng)目材料，提出思考題，選擇合適的參考文獻(xiàn)。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)可選用具有專業(yè)代表性的項(xiàng)目，也可根據(jù)自己的科研課題，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)學(xué)科研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)相關(guān)的項(xiàng)目。在船舶與海洋工程專業(yè)的工程材料課程學(xué)習(xí)過程中，以船舶中常用的船板、傳動(dòng)軸、齒輪、彈簧、艉軸、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、螺旋槳等零部件作為教學(xué)項(xiàng)目，根據(jù)這些零部件的服役情況及背景條件，選定合適的材料，制訂相關(guān)的制作工藝路線，并利用金工實(shí)驗(yàn)室和工程訓(xùn)練中心組建的實(shí)踐俱樂部制作出具體零部件，并驗(yàn)證零部件的使用性能。

2.將項(xiàng)目分解成不同的任務(wù)。對(duì)于剛接觸專業(yè)課的學(xué)生來(lái)說(shuō)，要完成相關(guān)零部件的制作較難，且所需時(shí)間較長(zhǎng)。因此，教師可以根據(jù)工程材料課程的知識(shí)點(diǎn)，將每個(gè)項(xiàng)目都分解成不同的任務(wù)，這些任務(wù)包括零部件的選材、熱處理工藝的制訂、成形工藝的制訂等，以便于學(xué)生在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)時(shí)完成不同的任務(wù)。通過不同任務(wù)的完成，逐步完成整個(gè)項(xiàng)目，從而減少整個(gè)項(xiàng)目的難度。

3.分組實(shí)施。根據(jù)學(xué)生人數(shù)和平時(shí)課堂表現(xiàn)，按自愿與教師制訂相結(jié)合的原則確定4-5個(gè)組長(zhǎng)，組長(zhǎng)自己組合6-8個(gè)學(xué)生成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，再確定各自組內(nèi)人員的任務(wù)和分工。留給學(xué)生2周左右的準(zhǔn)備時(shí)間，在這期間利用課余時(shí)間查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)行充分思考和討論，集思廣益，熟悉所選項(xiàng)目中相關(guān)零部件的服役情況及背景條件。多數(shù)小組能根據(jù)項(xiàng)目中相關(guān)零部件的服役情況和背景條件反推出零部件的性能要求，從而對(duì)基本選材具有一定的指導(dǎo)作用。

4.課堂任務(wù)的完成和點(diǎn)評(píng)。例如在學(xué)習(xí)合金鋼部分相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之前，給各小組布置各項(xiàng)目中的選材任務(wù)。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中積極活潑，參與度非常高，會(huì)將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)帶入自己小組的任務(wù)中，采用對(duì)號(hào)入座的方法為自己小組的零部件選材。除了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和螺旋槳的選材沒有確定外，其他小組都提出了本項(xiàng)目中的選材，并通過學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合確定了項(xiàng)目中的選材。選發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和螺旋槳的小組也通過排除法確定了合金鋼不適合自己小組的項(xiàng)目，從而更期待學(xué)習(xí)有色金屬相關(guān)知識(shí)，其他小組也對(duì)有色金屬的基本特性有了初步的認(rèn)識(shí)。在整個(gè)合金鋼部分相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過程中，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，教學(xué)效果良好。此外，在熱處理、熱加工和有色金屬相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)中也采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，有助于各小組制訂項(xiàng)目相關(guān)的熱處理方案和成形方案。

5.總結(jié)所有任務(wù)及引導(dǎo)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)。完成上述各任務(wù)并學(xué)習(xí)完相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，教師對(duì)所有任務(wù)的完成情況進(jìn)行總結(jié)，并梳理所有相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)介紹學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)。此外，還可根據(jù)項(xiàng)目中的重難點(diǎn)，留一些思考題給學(xué)生，如針對(duì)零部件服役過程中的失效原因分析，考慮如何全方位完善零部件的生產(chǎn)加工工藝。通過該思考題，學(xué)生也可進(jìn)一步強(qiáng)化合理選材、正確用材的觀念。

6.項(xiàng)目方案的整體設(shè)計(jì)和實(shí)施。在各項(xiàng)任務(wù)完成后，進(jìn)入整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，即項(xiàng)目方案的整體設(shè)計(jì)和實(shí)施。這一環(huán)節(jié)主要由學(xué)生完成。各小組可將整個(gè)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)和實(shí)施的不同階段交給不同的學(xué)生具體負(fù)責(zé)。每個(gè)階段的方案設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)由整個(gè)小組內(nèi)的學(xué)生共同討論確定。然后再依托學(xué)校的金工實(shí)驗(yàn)室和工程訓(xùn)練中心組建的實(shí)踐俱樂部，由整個(gè)小組內(nèi)學(xué)生協(xié)同完成項(xiàng)目中零部件的生產(chǎn)制備，同時(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)所制備的零部件的使用性能。

7.小組互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)。安排專門的學(xué)時(shí)對(duì)各小組完成的項(xiàng)目進(jìn)行課堂匯報(bào)。在匯報(bào)過程中，教師和其他小組成員可對(duì)報(bào)告內(nèi)容提出質(zhì)疑，并要求匯報(bào)小組的成員回答。集中討論的過程以學(xué)生為主體，教師僅充當(dāng)組織者和主持人的角色，此集中討論過程也是深化學(xué)生對(duì)項(xiàng)目理解程度的過程。通過集中討論及教師的引導(dǎo)，學(xué)生明確了一般船用零部件乃至所有零部件的制備都包括選材、下料、預(yù)備熱處理、粗加工、最終熱處理、精加工這幾個(gè)基本步驟。具體零部件的制備根據(jù)材質(zhì)和初始微觀組織的不同，各步驟有所添加和減少，且各零部件服役過程中的失效分析和性能改善也可從以上步驟著手。

8.學(xué)生補(bǔ)充完善報(bào)告。根據(jù)小組互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)的情況，各小組完成項(xiàng)目的書面報(bào)告并提交任課教師。通過書面報(bào)告的完善，學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握更牢固，對(duì)船體各零部件加工、使用及用后的失效分析都有了更深的認(rèn)識(shí)，且有助于學(xué)生書面表達(dá)能力的提高。

9.教師評(píng)分及反饋。綜合考慮各小組的方案設(shè)計(jì)、實(shí)施情況和所提交的書面報(bào)告，教師對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并反饋給學(xué)生。

三、結(jié)束語(yǔ)

在船舶與海洋工程專業(yè)工程材料的教學(xué)過程中，采用項(xiàng)目教學(xué)與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，在學(xué)習(xí)塑性成形、熱處理、合金鋼、有色金屬和合理選材相關(guān)知識(shí)時(shí)取得了較好的教學(xué)效果。利用項(xiàng)目教學(xué)法與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)方法，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究與學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生不僅掌握了工程材料課程的理論知識(shí)，而且有助于將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于具體工程實(shí)踐。這樣為后續(xù)課程教學(xué)及學(xué)生專業(yè)技能的掌握奠定了一定的基礎(chǔ)，為將來(lái)從事船體工程結(jié)構(gòu)、船舶動(dòng)力及船體機(jī)械零件等的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修提供有關(guān)正確選材、合理用材的必要理論指導(dǎo)和實(shí)際幫助。此外，項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)模式能推廣到其他課程的教學(xué)過程中。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]