如何对“机电专业应用数学”进行项目化教学设计

从课程定位、机电类专业毕业生岗位及能力分析、设计思路、教学目标（通识能力目标、专项能力目标、知识能力目标、素质教育目标）、教学内容、情景设计、首末次课设计、考核方式、设计效果九个方面，对“机电专业应用数学”课程进行了项目化总体设计。

机电专业应用数学项目化教学设计一、课程定位

“机电专业应用数学”是机电工程专业一门必修课程，其先修课程是初等数学，后续课程为：机械零件数控加工、机电设备维修技术、机械设计基础、工程力学、数控编程及操作等专业课程。这些专业课程根据岗位不同，主要分研发岗位课程、生产岗位课程，学习期间学生还要参加各类技能比赛、考取技能证书，毕业前要进行顶岗实习、撰写毕业论文或毕业设计。学生通过对数学基本知识的学习，不仅可以提高其逻辑思维能力、判断能力，还可以为专业课程的学习提供数学支持，为专业问题的解决提供思想方法，所以本课程定位是：为专业课程的学习服务，为工作岗位的需求服务，为学生的可持续发展服务。

二、机电类专业毕业生岗位及能力分析

机电类专业毕业的常见就业岗位是：机械（模具）设计、制造、安装、检测、维护及调试，技术改造，产品开发与营销等。

机电类专业毕业生需要具备的与数学有关的岗位能力有：能够正确选择加工工具与设备（机），能够灵活操作数控机床进行零件加工（机），能够正确选择、组装、检修设备的元器件（电），能够对产品的质量进行检验，能够对设备状态进行正确判断（综合），企业决策与管理能力（综合）。

机电类专业课程中与数学相关的能力有：刀具角度、零件尺寸的计算能力、数控机床加工零件时的参数计算能力，会计算机床电流向量，会对零件各类数据进行分析等。

三、设计思路

“机电专业应用数学”课程设计，就是通过以上分析，提炼出机电类专业学生需要具备的数学能力，以及支撑这类数学能力所需的数学知识，将机电专业应用数学教学内容按项目进行划分。采用以实际问题解决为导向的项目教学法，辅以案例、任务驱动和问题导向教学法，教学环节采用项目式情境引入——数学新知学习——项目解决导出。整个教学遵从数学课程的基础性、针对性、现代化、互动性和层次性原则。

四、教学目标

（一）通识能力目标

1.具有概念互译能力，能够将机电类概念与数学概念对接；2.具有问题转化能力，会将机电类问题转换成数学问题；3.具有运算能力，能计算出数学模型的解；4.具有回归能力，会将数学解回归成实际问题的解决办法；5.具有迁移能力，会将一个实际问题的解决方案迁移成其它问题的解决方案。

（二）专项能力目标

会利用各类方程对凸轮、齿轮、连杆等机械构件运动轨迹进行描述、分析与计算，会利用微积分对电路、电机的电流、电压等的变化进行定量分析与计算，会利用微积分计算工程机械中受弯构件的刚度、强度，会利用微积分对机械元件进行设计和性能校核，会用解析几何知识对数控编程中的基点与节点进行选取与计算，会利用数理统计知识对加工零件的质量、误差做数据分析。

（三）知识能力目标

掌握函数、三角函数、参数方程、极坐标基本知识，充分理解极限、连续、导数、微分、积分概念，熟练进行极限、导数、微积分基本运算，理解常微分方程的概念及求解方法，掌握空间直角坐标系、向量、空间平面、直线、概率论与数理统计基本知识。

（四）素质教育目标

通过本课程学习，树立学生吃苦耐劳的实干精神，形成敢于创新的职业习惯，养成细致、严谨的工作作风，具有较强的团队协作能力。

五、教学内容

整个教学内容以数学知识体系为主线，以岗位与专业课程需求的教学项目为引领，构建项目化教学内容。“机电专业应用数学”分为四个教学项目，分别是：项目一：机械构件运动轨迹的描述、测量与计算。项目二：机电工程中受弯构件的变形计算，机械元件的设计计算、性能校核和优化设计。项目三：机械零件的绘制、测量及加工计算。项目四：零件测量精度分析。

四个教学项目对应四个教学模块，分别是：初等数学（函数、参数方程、极坐标）、微积分学（极限与连续、导数与微分、不定积分、定积分及其应用、常微分方程）、空间解析几何和空间角度的计算、概率论与数理统计（随机事件及概率计算、随机变量、随机变量的数字特征）。

六、情景设计

在项目四（零件测量精度分析）中采用的情境是：要对一批零件的加工精度进行统计分析，通常首先对每个零件的尺寸进行测量并记录，然后将尺寸划分成数个等长度的区间段，统计各个区间段内的零件数目，最后在平面直角坐标系里，以每个区间的中点为横坐标，以该区间内的零件数占总零件数的百分比为纵坐标，画出若干个离散点，将这些离散点用光滑曲线连起来，就得到了零件尺寸的正态分布图。由此情境进入概率论与数理统计知识的学习。

七、首末次课设计

（一）第一次课设计

环节一：畅所欲言

学生自由发言，介绍对机电类专业的认识、对本门课程的认识、希望从本课程的学习中获得什么等。

环节二：项目展示

展示机电专业中需要的数学知识，明确学习数学的目的。

环节三：课程要求

教师介绍本课程的特点、学习方式、学习要求，考核标准。

环节四：分组交流学生分组交流自己的学习计划和目标。

（二）最后一次课设计

环节一：谈谈收获

每个学生谈谈本课程的学习收获，老师补充，进行课程总结。

环节二：秀秀实力，分组进行

1.计算交流电路中电阻元件从电源吸收的平均功率

2.用微分方程知识分析机械运动中的阻尼现象及特点。

环节三：评评成果

各小组之间开展互评打分，教师参与评价并进行评分。

八、考核方式

1.学习态度考核：10%。学习态度包括课前预习、课堂纪律、课堂参与度、作业完成情况；

2.完成项目情况考核：30%。包括完成项目过程中表现出的数学互译能力、模型构建能力、计算能力、创新能力、应用数学知识解决问题的能力。

3.期末考试考核：60%。期末进行闭卷考试，考查一学期所学基本数学知识及运用知识解决问题的能力。

九、设计效果

通过项目化课程设计，学生学习目的明确，学习态度由被动变主动，由消极变积极，学习热情大大提高，解决问题的能力显著提升。授课内容由原来的单纯数学知识变为与专业有机结合的数学知识，因此知识结构由一元变多元，由枯燥变丰富，又因为增加了相应专业课知识，课程改革后对数学老师提出了更高的要求，由单一变综合，由闭塞到开放；要从过去以纸上推演、证明为主的数学操作，转变为以专业软件为主进行运算的数学操作。不仅要熟谙数学知识，还要了解机电行业专业知识；不仅要会解决数学问题，还要会发现数学问题。

参考文献：

[1]霍文维，刘颖伟，曾祥华.关于机械零件加工精度测量与分析的研究.电子测量技术，2009，（09）：15.