金課建設中項目式教學模式改革實踐

吳金星 張東偉 王定標 趙金輝

摘? 要? 加強學生實踐能力和創新能力的培養，開展研究性教學，是高等教育改革的迫切要求。在換熱器原理與設計課程教學實踐中，遵循“以學生為中心”的指導思想，通過翻轉課堂和項目式教學等教學模式改革，學生可以邊學邊研邊練，有效地加強教與學的互動，實現理論與實踐的統一，達到學以致用的教學目標。

關鍵詞? 教學模式；項目式教學；翻轉課堂；研究性教學；教學改革

中圖分類號：G642.4? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）10-0108-04

Practice of Project-Based Teaching Mode Reform in Gold Course Construction//WU Jinxing， ZHANG Dongwei， WANG Dingbiao， ZHAO Jinhui

Abstract? It is an urgent requirement of higher edu-cation reform to strengthen the cultivation of stu-dents practical ability and innovation ability， and conduct research-based teaching. In the teaching?practice of Heat Exchanger Principle and Design course， following the guiding ideology of “student-centered”， by flipping the classroom and the project-based teaching mode reform， we guide our students to practice and research as they learn， effectively strengthen the interaction between tea-ching and learning， and realize the unity of theory and practice. The teaching goal of applying what we learned has been achieved.

Key words? teaching model; project-based teaching; flipped classroom; research-based teaching; teaching reform

Authors address? School of Mechanical and Power Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou， China，?450001

0? 引言

實踐能力和創新能力是現代生產型企業的工程師綜合素質的核心體現。即將成為企業工程師的工科大學生面對日益激烈的市場競爭，不但要掌握專業知識，更要熟練應用專業知識，以及發現新知識和新技術，這是實踐能力和創新能力的體現[1]。

當前，我國的教育體制側重于課堂理論知識教育，尤其是在工科專業的培養方案中，與實踐能力和創新能力相關的培養環節嚴重不足。傳統的教學模式“以教為主”，學生被動學習，學習的結果是記住大量概念、原理和公式，卻不知道有什么用途或怎么在工程中應用。人才培養模式與社會和企業的實際需求嚴重脫節。實際上，理論知識沒有經過實踐應用，缺少知識內化環節，導致學生根本無法真正地掌握知識。

我國高等教育工作者一直在探索提高大學生綜合素質的方法與實踐，如建設精品課程、視頻公開課、線上慕課、微課、翻轉課堂以及讓學生開展創新實驗、申報創新創業項目、參加科技競賽等。這些做法雖然提高了學生的參與性和主動性，彌補了課堂教學的某些不足，從某種程度上取得了一定成效，但學生仍然缺少系統的工程能力訓練，缺乏解決實際問題的工程經驗，尤其是學生做的虛擬課題較多，與工程現場實際聯系較少，更談不上工程應用。因此，學生缺乏發現問題、分析問題、解決問題的實際能力和實踐經驗，學生適應企業具體工作的能力不足。

工科的專業課教師應充分利用自己所掌握的各種資源，為大學生提供實踐和創新訓練的機會。比如，讓大學生參與到教師的科研活動中，尤其是參與企業的產學研合作項目，有機會讓學生真正走進企業生產現場，直觀地認識生產設備及生產工藝，學會在生產現場發現問題，把書本知識與生產實際聯系起來，跟著教師學習解決技術問題的一般思路和方法，參與解決技術問題的全部具體過程[2]。知識和經驗都可以通過書本或資料獲得，但解決問題的實踐能力，尤其是創新能力，只有經過實踐訓練才能獲得。學生只有具備實踐能力和創新能力，才能真正充滿專業自信，在企業的技術工作崗位上有所創造。

1? 項目式教學模式設定及實施方案

1.1? 項目式教學模式的設定

在工科專業課教學中引入項目式教學模式[3]，開展研究性教學，即選擇一些與本課程教學目的對應的實際工程項目，并與專業課教學結合起來，基于“做中學”和“學中做”的理念，讓學生邊聽課、邊學習、邊做項目研究。聽課學習是項目研究的基礎，學了馬上就能用上，要讓學生體會課程知識的使用價值，避免盲目性學習；教師的指導為學生完成項目指明了方向，讓學生學會項目研究的一般思路、方法和步驟；通過項目研究，學生深入理解并鞏固了所學的課程知識，使之升華為工程實踐經驗。讓學生在實踐中以積極主動的方式進行全面學習，明確學習的目的是應用，從而培養學生通過自主學習而獲取知識和應用知識的能力、團隊協作能力、溝通交流能力、工程實踐能力及技術創新能力等。因此，專業課教學應以工程應用為目標，以教師的課堂教學和課外指導為抓手，加強學生的應用技能訓練，培養學生與企業崗位對接的工程能力，突出“做中學”與“學中做”的研究性教學特色，提高學生的實踐技能，讓學生樹立工程觀念，從而提高學生利用所學知識解決實際工程問題的能力。

在項目式教學過程中，學生帶著項目問題逐步尋求解決方案，需結合工程實際情況，全方位地考慮問題。學生不僅需要掌握書本基礎知識，還需要學習課外新知識。學生的學習目標明確將大大減少學習的盲目性和被動性。當學生把學習任務當成自己必須完成的工作甚至是生存需求時，自然會千方百計并全力以赴地完成，可以充分調動學生學習的主觀能動性。然而，學生第一次接觸實際工程項目，完全靠學生自己摸索著解決問題，勢必會走彎路，也許會不知所措，即使勉強完成了項目也是事倍功半。因此，教師的課堂講授和課外指導必不可少。雖然每個項目都有其獨特的解決思路和方法，但所有項目的執行過程都有相似的套路和技巧，掌握這些套路和技巧就會有事半功倍的效果。

1.2? 項目式教學模式的實施方案

換熱器原理與設計是傳熱學課程理論知識的實際應用，作為能源動力類專業的重要專業課，對于培養學生的實踐能力和創新能力至關重要。本改革把大學生的工程能力訓練和換熱器原理與設計課程教學緊密結合起來，以科研項目為先導，課前先把企業的實際工程項目適當修改后作為課程設計大作業交給學生，把完成企業項目的科研過程引入課堂教學中，使學生在學習課堂知識的同時，根據課程內容分步開展項目研究和設計。這樣做的目的是強化課程理論知識的學習效果，同時培養學生分析問題和解決問題的實踐能力以及技術創新能力，達到學以致用的目標[4]。項目式教學模式初步擬定三個主要環節：項目布置與理論教學、項目實施與設計指導、項目總結和匯報評價。

1.3? 項目布置與理論教學環節

教師首先結合與企業合作中的項目內容，也可以參考文獻資料中的數據，根據設定的課程教學計劃和教學目標，結合換熱器的結構、型式等精心設計若干個工程項目，并擬定項目研究內容與技術要求；然后，把學生分成若干組，每組6～8人，隨機分配給每組一個項目，選定組長負責項目內容的分工合作，并調整設計參數，使每個學生的設計參數差異化；接著，教師按照課程內容講述換熱器的分類、結構、型式、工作原理和性能特點等，結合項目內容講述完成項目的一般方法、步驟和相關的基礎理論知識。在此基礎上，每組學生要根據基礎知識和工程項目的實際需求，經過討論完成換熱器的選型。此階段要讓學生參觀校內的換熱器模型，若有機會，可以到附近企業生產現場參觀、調研。

1.4? 項目實施與設計指導環節

換熱器選型確定后，教師接著講述換熱器強化傳熱的創新理論和創新技術以及換熱器的結構發展，為學生查閱相關資料和創新設計指明方向。組織學生一起查閱項目課題的相關文獻資料，掌握國內外的發展現狀和創新技術，此階段學生要學會查閱文獻并對有價值的文獻資料進行歸納總結，完成項目的文獻綜述。接著，教師要介紹換熱器熱力計算與結構設計的一般方法和步驟以及換熱器技術創新的方向及目標，為學生開展熱力計算、結構設計與技術創新作指導。各組學生結合本項目課題的特殊性，以文獻中查到的相關創新技術為本項目創新提供思路，開展換熱器的熱力計算和結構創新設計。最后，每個學生根據設計結果繪制一張換熱器的總裝圖和兩張零部件圖，并完成計算和設計說明書的編寫[5]。

每個學生的設計任務必須獨立完成，但遇到問題時本組學生可以一起討論，共享資料。設計任務根據課程進度分為文獻綜述、熱力計算、結構設計和畫圖四個階段，每個學生必須分階段按時完成和提交作業，以便教師能夠及時發現問題并及時糾正錯誤。這樣做也可以促使學生邊學邊練，及時應用所學知識，讓學生不但能夠牢固掌握課程知識，而且能夠學會知識的實際應用。如果讓學生放在課程最后一起交作業，許多學生可能平時不會動手做，臨近期末考試，時間很緊張，只好馬馬虎虎地應付了事，達不到預期效果。

1.5? 項目總結和匯報評價環節

項目完成后，每個學生都要進行項目總結，從理論知識的學習、換熱器結構選型、熱力計算與結構設計的方法、創新設計的過程、設計中的主要技術問題、設計結果和結論、實踐能力的提高等方面撰寫學習心得，作為結課論文和成績評定的一部分；每個學生進行重點匯報，其他學生既是聽眾又是評委，均可提出疑問并開展討論；最后，教師根據每個學生的完成情況進行綜合評價，分檔次評定成績。對創新顯著的技術可由教師指導申請專利，或經過提升完善后參加科技競賽。

2? 項目式教學改革成果和成效

上述項目式教學模式改革方案的實施取得了以下成果和成效。

2.1? 提出一套旨在提高學生實踐能力和創新能力的項目式教學模式

項目式教學模式即“做中學”與“學中做”相結合的研究性教學模式，打破了傳統的教學理念、教學方法及教學流程，真正做到“以學生為中心”。通過完成項目來反向驅動學生自主學習專業知識，再通過專業知識在工程中的正向運用提高學生解決實際問題的能力及技術創新能力，讓學生更加明確學習目標和努力方向，增強學生的專業自信心。

項目式教學模式打破了傳統的“以教師講授為主、學生被動學習”的教學模式，轉變為“學生實際訓練與教師的指導相結合”（即“做中學”）和“教師講授與學生自主學習相結合”（即“學中做”）的模式。學生真正成為學習的主體，進行有目標、有方向、有重點的學習，達到學以致用的目的，并極大地調動了學習積極性和學習興趣，不但深入學習了專業知識，還學習了相關工程知識，增長了工程經驗。學生在課余時間更多地去圖書館查閱資料或查閱網絡資源進行學習，主動把學習過程中遇到的疑問帶到課堂上來，從而使課程的基礎知識得到升華，課堂教學效果得到提升。

2.2? 確立互動式教學關系的項目式教學模式及方案

項目式教學模式的實質是“問題式”教學或“互動式”教學，屬于翻轉課堂，即以教師的產學研項目為教學素材，教師首先給出具有工程背景的項目，然后通過翻轉課堂，給學生設定工作任務和工作目標，讓學生帶著項目問題聽課，帶著問題在課堂內外找原理、找思路，接著在文獻資料中找方法、找創意，最后在完成項目設計的過程中獲得創新靈感和創新設計方案并掌握解決工程問題的一般步驟和方法。

2.3? 把課本知識與工程項目聯系起來，變成培養學生實踐和創新能力的紐帶

本文把換熱器原理與設計課程教學和換熱器設計的工程項目相結合，把完成工程項目的科研過程引入課堂教學。這種創新的研究性教學模式使學生學到的知識馬上得以應用，不但加深了學生對知識的理解，而且讓學生感受到所學知識的應用價值以及解決實際問題帶來的樂趣。根據實際需要去學習，學生的學習目的會更加明確，可以提高學習的主動性，增加課堂上互動交流的時間，增強學生發現問題和提出問題的能力。教師的指導避免了學生走彎路，提高了學生的學習興趣。項目式教學模式的實施給學生帶來收獲感和成就感，增強了學生的學習動力，在項目完成的過程中潛移默化地鍛煉和提高學生的實踐能力和創新能力[6]。

3? 結束語

本文把教學模式改革與培養學生的工程能力相結合，改革方案的可行性強且實踐效果好。項目式教學模式不但豐富和拓展了課程內容，而且彌補了傳統教學重知識傳授而忽視實踐能力培養的不足。翻轉課堂大大提高了學生的學習興趣和主動性，使學生體會到知識的作用和價值，在解決實際問題過程中感受收獲的樂趣。

三年來，改革方案在能源與動力工程專業學生中實際應用，不斷發現問題、總結經驗，修訂和完善改革方案，圓滿地達到了預期目標。實踐證明，學生帶著問題及思考去聽課，把學到的知識馬上應用于工程實際中，是一種高效的學習方式，能夠達到事半功倍的效果。學生結課后普遍反映：書本上的理論知識不需要專門記憶，在應用過程中可以自然掌握，而且理解得更加深刻，掌握得更加牢固；不但能夠高效地掌握知識，而且學會了理論知識的實際應用，掌握了解決實際工程問題的方法，增強了專業自信。相比于期末考試的方式，帶著問題去聽課并應用于工程實踐中的方式能夠讓學生學到更多知識。

項目式教學模式適用于所有工科高年級學生的專業課教學，對于推進高等教育教學改革、培養21世紀新型創新人才必然產生巨大的促進作用。

4? 參考文獻

[1] 汪建豐，沈月娣，孫和平.本科專業理論課程實施項目式教學的理論與實踐[J].現代教育科學，2012（11）：52-56.

[2] 吳金星，趙金輝，王保東，等.面向企業的應用型創新人才培養改革與實踐[J].高等工程教育研究，2015（Z）：227-228.

[3] 吳金星，王曉，王保東，等.教師科研項目是強化實踐教學和培養創新能力的良好平臺[J].大學教育，2014（1）：97-100.

[4] 吳孝容.“翻轉課堂+項目式教學”的教學模式探索與實踐[J].職業教育，2016（5）：55-57.

[5] 蔡良君.基于應用型金課建設的課程設計探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2020（16）：83-85，90.

[6] 王燕，鄭健.新工科背景下流體力學課程項目式教學

與考核評價體系研究[J].高教學刊，2021，7（28）：9-12.