[摘 要] 為適應應用型人才的培養(yǎng)要求，調(diào)動學生的學習積極性，提高工程實踐能力培養(yǎng)效果，針對實踐課程綜合性強、重理論和輕實踐等問題，在實踐課程教學中以項目案例教學為主線，實踐任務(wù)驅(qū)動課堂教學的指導思想，對教學方案進行重新設(shè)計和規(guī)劃，以任務(wù)訓練教學目標，優(yōu)化教學進程和評價方法，加強實踐教學內(nèi)容設(shè)計，從多方面啟迪和引導學生，在實踐中鍛煉學生，挖掘?qū)W生的學習潛力。通過以“機械CAD軟件開發(fā)技術(shù)”課程為實施案例，達到了提高教學質(zhì)量的目的。

[關(guān)鍵詞] 項目教學法;實踐課程;任務(wù)驅(qū)動;教學改革

[基金項目] 2020年度北京工業(yè)大學教育教學研究課題“20內(nèi)涵發(fā)展定額——課程建設(shè)”（YS20-1006752-060）

[作者簡介] 張乃龍（1976—），男，山東郯城人，博士，北京工業(yè)大學材料與制造學部高級實驗師，主要從事數(shù)字化設(shè)計研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）45-0117-04? ?[收稿日期] 2021-02-05

一、引言

工程教育專業(yè)認證要求學生具有解決復雜工程問題的能力，這就要求在教學中要加強對學生工程實踐能力的培養(yǎng)[1，2]。實踐能力的培養(yǎng)落實到教學上，就是要重視實踐課程并提高其教學的有效性，注重培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力[3-6]，通過任務(wù)驅(qū)動提升學生的學習積極性，通過項目教學或案例教學等教學改革提升教學效果[7-10 ]。我?！皺C械CAD軟件開發(fā)技術(shù)”是一門綜合性實踐課程，該課程涉及機械設(shè)計、計算機軟件與程序設(shè)計等多個學科的相關(guān)知識，對學生前期的知識積累和基本編程技能要求較高。針對課程早期教學中重理論、輕實踐，學生學習效率低和缺乏應用能力等問題，對課程教學內(nèi)容和教學方法進行了探討，經(jīng)過多年的探索實踐，提出了基于任務(wù)驅(qū)動的項目教學模式。

二、教學現(xiàn)狀和問題分析

“機械CAD軟件開發(fā)技術(shù)”課程按照傳統(tǒng)學科教學安排，該課程的教學以理論教學為主，實踐課為輔，實踐課時占整門課程學時的比例較小，并且實踐以驗證性實驗為主。課程講解內(nèi)容包括軟件開發(fā)基礎(chǔ)、程序設(shè)計、工程圖表的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)插值處理、數(shù)據(jù)庫操作和AutoCAD二次開發(fā)等。在教學過程中表現(xiàn)出的問題有：（1）課堂教學內(nèi)容以理論教學為主，教學內(nèi)容較多且難度較大，學生理解和掌握困難。（2）純理論教學導致課堂內(nèi)容枯燥，學生的學習積極性不高，課堂教學效果差。（3）沒有具體示例訓練，導致學生普遍存在不知道將所學知識點應用在何處、如何應用的困惑。（4）較少課時的實踐無法達到實踐要求，既達不到實踐效果，又會使學生產(chǎn)生畏懼心理。

三、基于任務(wù)驅(qū)動的項目教學模式設(shè)計

為了有效提高學生的上課積極性和課堂氛圍，使教學內(nèi)容具有更強的針對性，通過對課程知識體系進行梳理，根據(jù)學生的上課情況、學生反饋和評價信息、聽課專家提出的指導意見，對課程教學內(nèi)容、教學安排和教學方法進行了探討。以利于學生掌握為前提，并以課堂學習目標明確、學練結(jié)合、理論學習和技能鍛煉相輔相成的思路重新規(guī)劃了課程教學方法，提出了以項目案例教學為主線，實踐教學為主導，任務(wù)驅(qū)動為動力，以練促講、以練促學的教學思路，教學模式見圖1。該教學模式已連續(xù)實施多年，對教學內(nèi)容和方法逐步進行了完善，教學效果有了顯著提高。

四、課程教學流程設(shè)計

針對“機械CAD軟件開發(fā)技術(shù)”課程教學目標及課程知識點的學習要求，改變原有的按章節(jié)進行教學的傳統(tǒng)教學方式，以任務(wù)驅(qū)動項目教學模式重修對教學安排進行規(guī)劃。課程以帶傳動設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)為教學項目案例，教學課程內(nèi)容圍繞帶傳動設(shè)計系統(tǒng)各模塊功能的實現(xiàn)展開，將教學知識點的講解穿插其中。實踐課時和課堂學時各占50%，實踐教學和課堂講解交替進行，實踐課堂教學以學生操作為主。在進行課堂教學時通過項目模塊的功能實現(xiàn)和所需技術(shù)引出課堂教學的內(nèi)容，使學生明確近階段的學習任務(wù)和學習要求，然后通過課堂教學重點講解涉及的理論問題，使理論教學目標更加明確，有較強的針對性，上課內(nèi)容不再枯燥。每個環(huán)節(jié)設(shè)計相應的實踐內(nèi)容和課堂作業(yè)，使學生增強主動學習的意識，自主完成相關(guān)內(nèi)容訓練，從而掌握所學的知識點。具體執(zhí)行流程：（1）課程以實現(xiàn)帶傳動設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)為目標，系統(tǒng)的具體功能實現(xiàn)貫穿整個課程。（2）對于教學要求的內(nèi)容不再按章節(jié)集中講解，而是按照系統(tǒng)功能模塊開發(fā)順序，講解模塊實現(xiàn)所需的技術(shù)和理論知識，分階段逐步覆蓋全部課堂內(nèi)容。（3）對軟件的功能模塊進行分割，每次實踐訓練完成一定的功能目標。（4）每個獨立的功能模塊作為一次考核作業(yè)，注重功能實現(xiàn)，輕編程技巧的使用，重點考查學生對所學知識點的應用。（5）講授內(nèi)容力求簡潔，以實現(xiàn)開發(fā)目標為主，具體編程技術(shù)要求學生根據(jù)需要自學，教師根據(jù)問題進行具體指導。（6）課程結(jié)束時完成帶傳動設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)要求的基本功能。具體課堂流程見圖2。

五、教學方案的具體實施

（一）課前準備

在課程開始前，根據(jù)帶傳動設(shè)計過程及設(shè)計目標，結(jié)合教學要求，教師首先自己完成帶傳動設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)，掌握設(shè)計過程中涉及的技術(shù)細節(jié)及開發(fā)難點，以便合理安排教學計劃，并把設(shè)計結(jié)果作為課堂教學案例進行講解，以利于學生學習和理解。

（二）軟件系統(tǒng)功能及實踐教學任務(wù)分解

1.帶傳動設(shè)計初始參數(shù)輸入模塊開發(fā)。根據(jù)帶傳動設(shè)計已知條件，設(shè)計完成初始參數(shù)輸入界面，用戶根據(jù)已知條件輸入傳動功率，以及傳動比、轉(zhuǎn)速，選擇工作條件，系統(tǒng)自動查找工況系數(shù)表，提取工況系數(shù)，計算設(shè)計功率值。課堂講解基本的與界面編程相關(guān)的知識點，實踐課堂演示實現(xiàn)過程，學生自主編程實現(xiàn)初始參數(shù)輸入模塊。計算設(shè)計功率所需的工況系數(shù)、表格數(shù)據(jù)處理和計算機存儲在下節(jié)課進行教學講解。

2.帶型選擇及速度校核設(shè)計。在完成參數(shù)輸入模塊的基礎(chǔ)上，開發(fā)帶型選擇和速度校核模塊，要求學生實現(xiàn)用戶根據(jù)帶輪轉(zhuǎn)速和設(shè)計功率進行帶型選擇，并進行帶速校核。當用戶選擇帶型后，系統(tǒng)自動讀取相應帶輪基準值填充下拉列表框。開發(fā)過程中要求學生掌握帶輪基準值表格的數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫存儲方法、數(shù)據(jù)庫讀取技術(shù)。

3.帶長選擇及帶數(shù)計算。在完成前期模塊的基礎(chǔ)上，傳遞計算結(jié)果，確定中心距、選擇帶長和并計算帶數(shù)。要求學生實現(xiàn)：（1）顯示前期設(shè)計計算結(jié)果。（2）根據(jù)輸入中心距計算帶長并自動選擇標準帶長值。（3）根據(jù)選擇數(shù)據(jù)自動查表計算所需帶數(shù)。系統(tǒng)設(shè)計需自動查找?guī)Щ鶞书L度及長度系數(shù)表、基本額定功率表、額定功率增量表和包角系數(shù)表等。學生需掌握各類表格數(shù)據(jù)的計算機化及存儲方式選擇、讀取及數(shù)據(jù)查找等技術(shù)。

4.圖形自動繪制。根據(jù)系統(tǒng)自動計算的設(shè)計數(shù)據(jù)，查找和計算零件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行自動繪制帶輪零件圖，包括尺寸和公差標注。要求學生掌握基本的基于VBA的Autocad二次開發(fā)指令，練習基本繪圖、尺寸標注和文字處理的方法。

（三）課堂教學內(nèi)容分解

1.軟件開發(fā)基礎(chǔ)。軟件開發(fā)技術(shù)是本課程要求的基礎(chǔ)技能，但工科學生一般僅僅學過C語言，且學習的內(nèi)容較少，還達不到自主編程的水平。而編程技術(shù)不是本課的重點，不可能花費太多時間系統(tǒng)地講解編程技術(shù)，且單純地講解并不能有效提高學生的編程技能，因此采取邊學邊練，結(jié)合實驗任務(wù)要求只講用到的，簡化講解內(nèi)容。針對本課程特點和課時較少的問題，選用Visual Basic語言進行軟件系統(tǒng)開發(fā)。該語言簡單易學、上手快，學生容易接受，不會產(chǎn)生編程恐懼心理。結(jié)合學習過的C語言基礎(chǔ)，本課程主要講述以下內(nèi)容：基本界面編程、基本語法和邏輯結(jié)構(gòu)，學生能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的界面編程和算法實現(xiàn)即可。

2.工程圖表數(shù)據(jù)處理。在帶傳動設(shè)計過程中，需要查找手冊上大量的圖表，包括工作情況系數(shù)表、基本額定功率表、額定功率增量表、選型圖、基準直徑系列表、帶基準長度及長度系數(shù)表、V帶截面尺寸表和包角系數(shù)表等。自動設(shè)計系統(tǒng)需要把這些工程圖表數(shù)據(jù)化并存儲到計算機中，以便計算機自動調(diào)用和查找。針對不同的圖表格類型及數(shù)據(jù)量的大小，具體講解圖表的處理方法及計算機存儲和使用技術(shù)。

3.數(shù)據(jù)處理。有些數(shù)據(jù)在使用的時候，并不能從表中直接查找到需要的數(shù)據(jù)，需要對表中的數(shù)據(jù)進行插值處理才能使用，如包角系數(shù)表、基本額定功率及功率增量表等，根據(jù)數(shù)據(jù)使用要求，講解基本數(shù)據(jù)插值方法和編程實現(xiàn)，要求學生至少掌握直線插值和拋物線插值兩種方法，并編程實現(xiàn)自動查找及插值運算。

4.數(shù)據(jù)庫技術(shù)。對于數(shù)據(jù)量較大的表格，如基本額定功率、額定功率增量表、V帶基準長度表等，由于數(shù)據(jù)量較大，不適合直接存儲到系統(tǒng)內(nèi)，需要利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，這就要求學生掌握基本的數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)，包括數(shù)據(jù)庫的建立、調(diào)用、讀寫。針對具體需求，數(shù)據(jù)庫選用Accesss，該數(shù)據(jù)庫簡單易學，且易于操作。教學內(nèi)容包括利用Access建立數(shù)據(jù)庫的方法及數(shù)據(jù)存儲方法，利用Visual Basic進行數(shù)據(jù)庫讀取的基本操作步驟。提供標準數(shù)據(jù)讀取模塊，方便學生調(diào)用，由于數(shù)據(jù)庫操作相對較難，要求學生能夠按照步驟使用標準調(diào)用模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取即可。

5.基于VBA的Autocad二次開發(fā)。完成所有計算過程后，根據(jù)取得帶輪的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行大小帶輪二維圖的自動繪制。講解編程實現(xiàn)初始設(shè)置等基本設(shè)置指令函數(shù)及使用方法，具體繪圖環(huán)節(jié)講解基本的繪圖指令函數(shù)，包括基本繪圖、尺寸標注、粗糙度和形位公差的標注和鏡像等函數(shù)，結(jié)合實例演示命令函數(shù)的使用。

六、課程考核要求

為了保證課堂教學和實驗教學的效果，督促學生主動學習相關(guān)技術(shù)，嚴格要求課程考核，以促進學生自主學習和自主完成作業(yè)。同時，通過考核環(huán)節(jié)的相關(guān)要求，培養(yǎng)學生及時完成工作任務(wù)，獨立自主地做好自己的事情，在工作中培養(yǎng)學生誠實守信的良好行為習慣和道德品質(zhì)。（1）總成績根據(jù)課堂考勤和作業(yè)評定，課堂占20%，作業(yè)和答辯占80%。（2）每個主要模塊為一次小作業(yè)，最后完成的軟件系統(tǒng)為課程大作業(yè)，寫出系統(tǒng)設(shè)計說明書。每次作業(yè)按百分制單獨打分，根據(jù)加權(quán)計算總成績。（3）每次作業(yè)規(guī)定提交時間，逾期不交者該次作業(yè)成績?yōu)?分。

通過這幾個環(huán)節(jié)的學習和鍛煉，學生通過學習和模仿能夠很好地完成課程大作業(yè)，對于課程基本理論知識有較深的理解，并能把相關(guān)理論應用到編程實踐，提高了學生的基本編程技能。

七、結(jié)語

以案例教學為主線、實驗教學推動課堂的教學方法已實施了多年，在教學過程中收到了良好的教學效果，學生在課程結(jié)束后給予了較高的評價，也獲得了校教學督導專家的認可。通過該課程的學習和軟件系統(tǒng)的自主開發(fā)，使學生更好地掌握了課堂所教授的理論知識和基本的編程技術(shù)，為學生走上工作崗位、從事相關(guān)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

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Application Research on Task-driven Project Teaching Method Based on Practical Courses

ZHANG Nai-long

（Faculty of Materials and Manufacturing， Beijing University of Technology， Beijing 100124， China）

Abstract： In order to meet the training requirements of applied talents， mobilize students learning enthusiasm and improve the training effect of engineering practical ability， in view of the problems of strong comprehensiveness of practical courses， emphasizing theory and neglecting practice， the teaching scheme is redesigned and planned with project case teaching as the main line and practical task-driven classroom teaching as the guiding ideology. With task training as the teaching objective， teaching process and evaluation methods are optimized and the design of practical teaching content is enhanced to enlighten and guide students from many aspects， exercise students in practice and tap students learning potential. The goal of improving teaching quality has been achieved by taking the course of Software Development Technology for Mechanical CAD as the implementation case.

Key words： project teaching; practical courses; task-driven; teaching reform