項目驅(qū)動式教學的研究和應用

田建輝　楊葉茜

摘 要 項目驅(qū)動式教學打破了傳統(tǒng)教學的限制，是以建構(gòu)主義為基礎，以學生為主體，教師為輔助，項目為驅(qū)動的一種新型教學模式。這種教學有助于提高學生的學習效率，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和協(xié)作能力。本文基于此教學模式，對項目驅(qū)動式教學的內(nèi)涵與外延進行全面闡述，針對計算機輔助分析課程以瞬態(tài)動力學為例對項目驅(qū)動式教學進行深入剖析，為新的教學模式提供了思路。

關(guān)鍵詞 項目驅(qū)動式教學 計算機輔助分析 瞬態(tài)動力學

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.07.054

Abstract Project-driven teaching breaks the limitation of traditional teaching. It is a new teaching mode based on constructivism with students as the main part， teachers as the assistant and project as the driving force. This kind of teaching contributes to improve the learning efficiency of students and cultivate the innovative and cooperative abilities of students. Based on this teaching mode， this paper comprehensively expounds the connotation and extension of project-driven teaching， and deeply dissects the project-driven teaching with the example of transient dynamics in the course of computer-aided analysis， which provides ideas for the new teaching mode.

Keywords project-driven teaching; computer-aided analysis; transient dynamics

0 引言

傳統(tǒng)教學只重視教師的教，弱化了學生的學，片面強調(diào)灌輸方式，通過對學生填鴨式的知識灌輸，使教師在教學中處于主體地位，而學生卻成為被動接受的角色。[1]在教學內(nèi)容上，傳統(tǒng)教學的知識結(jié)構(gòu)是斷點式、分散式，學生很難對所學知識有系統(tǒng)性的認識;知識講解也是以教師講課為主，學生思考時間有限很難及時消化教學內(nèi)容，在教學過程中，這種教學使學生在學習過程中只能被動接受知識，缺乏自主學習的能力;同時學習環(huán)節(jié)過于簡易，學生可能出現(xiàn)對該課程的理論和方法理解不到位的現(xiàn)象。在教學考核時，這種教學的評價方式過于單一，無法全面考核學生的學習能力;評價內(nèi)容也比較單一，主要強調(diào)理論知識的學習，會使學生漸漸缺乏思考、創(chuàng)新等能力。[2]可見，傳統(tǒng)教學不足以極大發(fā)揮學生在學習中的主體性，會導致學生依賴性的加強，不利于學生真正融于學習之中。

對此現(xiàn)象，建構(gòu)主義就曾提出，應該強調(diào)學習者的主動性，認為學習是學習者基于原有的知識經(jīng)驗生成意義、建構(gòu)理解的過程。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，教學也從單一模式向多樣化發(fā)展;由歸納型向演繹型發(fā)展;由以教為主向重學為主發(fā)展，[3]項目驅(qū)動式教學就是在其基礎上應用而生的產(chǎn)物。

1 項目驅(qū)動式教學的內(nèi)涵與外延

項目驅(qū)動式教學就是采取一種實時探究式的教學方法，[4]以建構(gòu)主義為基礎，以學生為主體，教師為輔助，項目為驅(qū)動的一種新型教學模式，即學生和教師通過共同實施并完成一個完整的項目來進行教學活動。通過這種教學模式有助于提高學生的學習效率，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和協(xié)作能力。

這種新的教學，在教學內(nèi)容上，通過項目引入，將課程理論和方法融入到項目中，使學生能整體性把握連貫的教學內(nèi)容，同時也增強了學生的學習興趣。在教學過程中，教師充當課程“項目總監(jiān)”，對學生進行引導和監(jiān)督，讓學生在項目進行中實現(xiàn)課程的學習與提高。在教學考核時，不再只通過考試測試，只強調(diào)理論的學習，而是以項目實施的情況作為考核依據(jù)，對每個項目組、組內(nèi)的學生以及每個項目的實施階段進行量化考評，使評價方式和內(nèi)容呈現(xiàn)出多樣化。項目驅(qū)動模式還可以推廣至其他環(huán)節(jié)，如實驗、各類比賽、畢業(yè)設計[5]等方面。

2 計算機輔助分析項目驅(qū)動式教學

項目驅(qū)動式教學和傳統(tǒng)教學一樣都是根據(jù)課程體系和課程內(nèi)容進行教學的過程，其教學步驟包括項目設計、項目分解、項目實施以及項目考核。在教學過程中，首先對項目進行設計，其次基于項目的不同內(nèi)容對項目進行分解，并采用相關(guān)方法來實施此項目，最后對項目完成度進行項目考核。下面以計算機輔助分析課程為例，詳細闡述項目驅(qū)動式教學的實施過程。

2.1 計算機輔助分析項目驅(qū)動式教學

計算機輔助分析這門課程要求學生熟悉和掌握有限元的基礎理論，熟悉有限元計算過程，掌握有限元技術(shù)在工程中的簡單應用，并為設計、開發(fā)和研制新型產(chǎn)品奠定基礎，[6]這門課程由基礎和應用兩部分組成，其體系和內(nèi)容如圖1所示。為完成此課程的教學任務，其對應的項目驅(qū)動式教學過程如圖2所示。

圖2 項目驅(qū)動式教學過程

（1）項目設計。在課程項目設計時，要考慮三個方面的因素判斷此項目是否適合項目驅(qū)動式教學。①保證項目的可行性，項目應該從難易程度和學生接受狀態(tài)兩個方面結(jié)合實際情況進行設計。②保證項目的典型性，項目應該緊扣課程培養(yǎng)目標和課程重難點兩個主題方向進行設計。③保證項目的應用性，項目應該包含系統(tǒng)化的應用理論和較廣泛的應用知識體系?；诖苏n程，其項目設計如表1所示。

表1項目設計

（2）項目分解。根據(jù)項目設計進行項目分解，學生通過抽取編號進行隨機組合，每組設項目組長負責項目的總體方案并監(jiān)督項目的實施。組長根據(jù)項目的實施過程進行項目分解，并安排組員進行相應的項目工作。要求組長統(tǒng)籌協(xié)作，組內(nèi)密切配合，各組定時交流，每個組員明確任務。

（3）項目實施：完成項目分解后，進行項目具體實施，在此過程中學生為主體，教師為輔助，項目為催化劑，即教師以“項目總監(jiān)”的身份，引導學生分析項目，監(jiān)督學生完成項目。通過建模、求解、可視化和總結(jié)四個過程，高效進行項目的實施，切實達到項目的要求，完成此課程的學習和提高。

（4）項目考核。項目結(jié)束后，老師對學生進行項目答辯，完成項目的驗收工作，并根據(jù)項目的完成情況、現(xiàn)場答辯等情況打分考核，最終完成此課程的學習任務。

2.2 瞬態(tài)動力學項目驅(qū)動式教學

計算機輔助分析可以從靜力學、動力學、非線性、接觸、傳熱等專題切入學習。由于動力學分析是在隨時間變化的載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應特性，即它的輸入數(shù)據(jù)可以是靜、瞬態(tài)、簡諧等作為時間函數(shù)載荷的隨意組合，它的輸出數(shù)據(jù)是隨時間變化的位移、應變、反作用力等其它導出量，相較于其它專題其更具有典型性。因此，本文選取動力學中的瞬態(tài)動力學進行項目驅(qū)動式教學的剖析，其具體的過程如圖3所示。

（1）瞬態(tài)動力學的項目設計。根據(jù)要保證項目的可行性、典型性、應用性的屬性，現(xiàn)選取哥倫布阻尼的自由振動進行分析。其問題描述為一個有哥倫布阻尼彈簧-質(zhì)量塊系統(tǒng)，質(zhì)量塊被移動然后釋放，假定表面摩擦力為定值，給定材料屬性、載荷條件和初始條件，求系統(tǒng)的位移-時間關(guān)系。

（2）瞬態(tài)動力學的項目分解。某校實驗班現(xiàn)有30名學生，根據(jù)分組原理分為6組，項目可依次分解為哥倫布模型建立、有限元方法的求解、邊界荷載的施加、模態(tài)疊加法施加以及后處理等5各部分由組員共同完成，完成過程中需嚴格執(zhí)行分組要求。

（3）瞬態(tài)動力學的項目實施。在項目實施過程中，通過在指定的時間由學生和教師的密切配合，完成建模、求解、可視化和總結(jié)四個過程達到課程項目的要求。其中，建模包括導入CAD模型，網(wǎng)格劃分，材料、屬性和求解器信息，載荷、約束和工況以及導出有限元模型這五個部分。

（4）瞬態(tài)動力學的項目考核。在整個項目結(jié)束后，項目評價內(nèi)容包括答辯、電子資料和說明書三個部分，將通過組內(nèi)評價、小組互評和老師評價三個部分按照比例打分。要求在完成過程中不斷地進行組內(nèi)討論和小組匯報，這將有利于課程學習評價時的知情、客觀和公正。

3 結(jié)論

本文基于建構(gòu)主義理論，提出了項目驅(qū)動式教學模式，針對計算機輔助分析課程并以瞬態(tài)動力學為例對項目驅(qū)動式教學進行全面闡述和剖析，得出了以下結(jié)論。

（1）基于項目驅(qū)動式教學，針對計算機輔助分析課程，提出了計算機輔助分析課程的項目驅(qū)動式教學方法，并對此課程的項目驅(qū)動式教學進行了全面闡述，為此課程的教學模式提供了新思路。

（2）基于對瞬態(tài)動力學項目驅(qū)動式教學的深入剖析，實現(xiàn)了項目驅(qū)動式教學的內(nèi)容，并為深入研究項目驅(qū)動式教學打好了基礎。

（3）項目驅(qū)動式教學可以讓學生更加全面和深刻的學習，提高學生自身的學習素質(zhì)，發(fā)揮學生個性，發(fā)展學生潛能，培養(yǎng)學生創(chuàng)新、協(xié)作等關(guān)鍵能力，這些優(yōu)點使這種新的教學逐漸成為一種穩(wěn)定的教學模式。

參考文獻

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[6] 田建輝.有限元分析及ANSYS18.0工程應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2019.