王顺宏　李邦杰　李杰　雷刚　潘乐飞

[摘 要] 文章针对项目驱动式教学模式的特点，研究了该模式的实施条件、实施步骤以及项目的设计原则。结合课程教学内容与教学目标，着眼提高学生的主观能动性，激励学生自主创新学习入手，教学组在研究生“飞行动力学与制导”课程教学中引入了项目驱动式教学模式。实践证明，该模式提高了研究生课程教学效果，对高校研究生课程教学改革具有一定的借鉴意义。

[关键词] 项目驱动式;教学模式;应用实践

[作者简介] 王顺宏（1975―），男，甘肃天水人，工学硕士，火箭军工程大学副教授，硕士生导师，主要从事飞行器设计、导航制导与控制方面的教学与研究。

[中图分类号] G434   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）06-0165-04    [收稿日期] 2020-09-08

一、引言

教學活动是一个在教师主导和学生参与下，共同为达到一定目标而进行的双边思维活动过程。所谓“项目驱动式教学”就是在教学过程中，学生在教师的帮助下，在强烈的“完成项目的动机”驱动和明确而具体的项目任务目标引导下，紧紧围绕一个共同的项目作为“教”与“学”的活动中心，通过对学习资源加以充分而有效地利用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定项目的同时，获得理论知识、技能和实践经验。

建构主义理论最早是由著名的瑞士心理学家皮亚杰提出的，建构主义理论认为，知识主要不是通过教师传授得到的，而是学生在一定情景下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义构建的方式而获得。因此项目驱动教学法是建立在建构主义教学理论基础上的教学法。它要求“项目”的目标性和教学情境的创建能使学生带着真实的任务（项目）在探索和实践中学习，是一种新型教学模式和学习方法，被誉为近年来国内外教育领域最引人注目的革新。在这个过程中，学生不仅获得理论知识、技能和实践经验，而且还会不断地获得成就感，可以极大地激发他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出独立探索，勇于开拓进取的自学与研究能力。

“飞行动力学与制导”课程是我校航空宇航科学与技术学科硕士研究生的学科专业课程，通过讲授高超声速飞行器的流动特性、气动力获取方法、坐标系和运动方程模型，分析不同指标下的最优再入弹道、并对机动再入弹道进行设计优化;通过讲授高超声速飞行器轨迹优化、高超声速飞行器高超声速飞行器制导方法，使研究生学员初步具备通用飞行器再入弹道分析与优化、再入制导及高超声速飞行器飞行控制特点研究的能力;通过讲授航天器运动轨道设计与机动，轨道设计与预测，为从事飞行器设计、导弹制导与控制、导弹武器及航天器的作战运用等工作奠定基础。

综合分析该课程教学内容与教学目标可以看出，该课程内容包含范围广，基本涵盖了飞行动力学与任务规划学科方向的主要知识点，对专业基础、空间想象力和科学思维能力等要求都比较高。如何提高该课程的教学效果给教学组提出不小的挑战。

考虑到研究生基础理论相对扎实、课程安排相对灵活，方便开展小班教学和一对一指导;对科研学术能力提高期望和学习主动性较高等现实状况，着眼发挥学生的主观能动性，激励学生自主创新学习入手，教学组在研究生课程“飞行动力学与制导”课程教学中采用了项目驱动式教学方法，提高了研究生课程教学效果，为我校研究生课程教学改革提供了有益的借鉴。

二、项目驱动式教学模式的基本方法

项目驱动式教学法是德国职业教育在20世纪80年代大力推行的一种“行为引导式的教学形式”它主张“以学生为中心，教师在整个教学过程中起组织和指导的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的”[3]。

（一）项目驱动教学法的实施条件

项目驱动教学法有别于传统的教学模式，而是将学生置身于探索知识的情境之中，从根本上将传统课堂中老师“满堂灌”转变为“学生为主体，教师为主导”的教学模式。因此，项目驱动教学法的实施应该满足以下条件：

1.学生应具备相应学科专业基础知识。

2.学生应具备完成项目所需的基本技能。如要完成“飞行动力学与制导”课程项目任务，学生首先要具备相应的计算机编程能力。

3.学生应在一定时间范围内可以自行组织项目任务的完成，安排自己的学习行为的能力和条件。军校本科生学习时间安排相对紧，自由支配时间少，更多的是集体授课和活动。但研究生课程安排相对灵活，有大量时间可以自我支配，具备项目驱动式教学模式的开展条件。

4.老师能够提供完成项目任务必要的资源和工作环境，以便于独立研究与小组讨论。

（二）项目驱动教学法的设计原则

项目驱动教学模式的教学设计把以课本为中心转变为以项目为中心，把以课堂为中心转变为以实际动手能力和科研能力为中心。因此，项目驱动教学方法的主要前提是研究项目的制定。

1.项目要有明确的研究目标、研究时间、研究背景，以及该项目提升的知识和能力。

2.项目难度符合学生认知规律，采取由浅入深、由简到难的递进方式推进。具有一定的难度，但又不宜太大，太过简单失去研究价值，而难度太大会挫伤学生积极性，也没有足够的时间去完成。

3.项目应具有针对性和代表性。尽管项目可能只针对课程某一知识点，但具有代表性，学生能够在此项目的完成中得到启发，进行拓展性思维，做到触类旁通的效果。

4.项目应设计一定的评价环节。采取过程评价与结果评价相结合的方式展开。学员在独立探究或协作学习中取得的阶段性成果，需要在课堂上进行汇报和交流，对结果的评价主要考查学员对知识和技能的掌握程度，在参考项目研究报告的基础上，重点考查学员在项目完成过程中的表现。

（三）项目驱动教学法的实施步骤

1.教学项目确定。根据课程教学目标，教学组以整体计划的角度选择合适的研究项目。实践中将教学组“飞行动力学与制导”课程分解为以下相互关联的研究项目，通过内容的模块化、分层次、渐进式设计，由浅入深、层层递进，完整包含课程全部内容：飞行动力学的基础知识、火箭飞行的力学环境、空间运动方程的建立、自由段弹道特性分析、运动特性分析与弹道设计、摄动与显式制导方法、再入制导方法、弹道设计（追踪法、平行接近法、比例导引）、高超音速滑翔飞行器飞行控制等。并将以上项目以任务书形式呈现。

2.项目小组建立。如果选课人数比较多，可以分成3-5人的项目攻关小组并指定项目负责人，负责协调小组内部成员科研分工、与老师的联系与工作进展安排。在小组建立时要尽量考虑学生的能力和水平差异，综合学习成绩动手能力，合理搭配，取长补短，充分调动每一名学生的科研参与积极性。

3.项目任务的实施。根据课程进度安排，将前期已确定教学研究项目以任务书的形式下发至各项目攻关小组，任务书内容包含以下内容：项目目标（老师设置）、项目产生背景（老师设置）、项目前序知识储备（前序实验、相关知识与理论基础、基础数据）、项目研究内容（教员设置）、项目研究方案及过程（学员完成）、项目实验结果仿真分析（学员完成）、探索、思考与展望（学员完成）、完成时限等内容。在项目进行过程中要根据学生反馈及时组织答疑或安排小组讨论。

4.项目考核与评价。采取过程评价与结果评价相结合的方式展开。根据学生各阶段性成果、课堂上的汇报和交流，考查学员对知识和技能的掌握程度，最后重点考查项目研究报告的撰写情况，依据学员在项目完成全过程中的表现，综合给出考核结果。

三、项目驱动教学方法的探索与实例

项目驱动教学模式在“飞行动力学与制导”研究生课程群中实施三年来，已经积累了多项优秀课程研究项目，初步形成项目研究库，基本可以承载飞行动力学与制导课程所包含的大多数重点内容，老师可以根据每届学生具体情况进行调整。通过教学组的指导，已在各类核心期刊和国际会议发表学术论文10余篇，达到了课程改革既定目标，在掌握课程内容的基础上，锤炼和提高了学术科研能力，增加了学生就业适应能力。

案例一：二维翼型网格生成

（1）项目研究目的

①下载安装Gridgen网格生成软件，掌握（4）项目总结。通过此次课程实验项目，学生对Gridgen网格生成软件的使用有了初步的了解，掌握了建立非结构网格的远场（圆场）边界的方法，学会了生成非结构网络。观察初步生成的网格，发现在翼型周围的网格还比较稀疏，不能较好地模拟出实际环境，因此需要调整网格结构。增大网格密度有两种方法，一是在翼型上步更多的点，二是增加塌陷因子，实践发现这两种方法都确实可以达到使网格数目增多的目的。对比两种方法，由于塌陷因子只能在较小的范围调节，而布的点数可以在较大范围调整，因此增加布点的效果更Gridgen网格生成软件的使用方法;

②熟悉非结构网格的生成方法。

（2）项目研究内容

①依托Gridgen软件并生成给定的二维翼型;

②建立非结构网格的远场边界条件（圆形边界）;

③生成非结构网格。研究网格布点数目与网格形状的关系，促进理解课程对应内容;

（3）部分实验结果显示

案例二：二维翼型流场计算

（1）项目研究目的

①掌握Fluent软件的使用方法;

②熟悉流场计算的一般方法。

（2）项目研究内容

①导入Gridgen软件生成的二维翼型网格文件;

②设置流场计算参数;

③计算Ma=0.6，迎角Alpha=0°条件下的流场。

（3）部分项目研究结果

（4）项目总结

通过本次研究项目，科研小组掌握了Fluent软件的基本操作方法，并将项目一的研究成果即Gridgen網格生成的case文件成功导入，建立仿真环境，成功模拟出流场中所受阻力Cd和升力Cl的大小。完成项目过程中，发现当构造的网格数目较少时，收敛速度较慢，而且精度也不高，通过增加网格数目能改进收敛速度，但随着网格数目的增加，计算的速度明显降低。需要不断调整和迭代，在迭代后精度和收敛速度基本达到要求。

四、项目驱动教学模式的效果评价

在研究生“飞行动力学与制导”课程中引入项目驱动模式教学，以学生的学习产出最大化为目的，提倡课前预习，吃透项目研究内容，对于学生方面，有效克服了传统教学模式下研究生学员学习主动性目的性不强，考核促进学习的作用不明显等问题，既很好地掌握了课程教学内容，又培养了科研思维，提高了科研动手能力，对于后续的专业课程有极大的正向促进作用;同时在培养研究生严谨求实的工作思维习惯，帮助学生发掘对科研学术的兴趣，确立后续职业发展方向和目标有较大帮助。课程建设方面，通过近几年的项目驱动式教学，丰富了教学内容，形成了基本涵盖课程群主要支撑知识点的项目研究任务库，教师通过将最新的学科知识或军事需求及时反映到教学中，引导学生实现“在研究中学习，在学习中研究”，符合人才成长规律，既丰富了教学内容与手段，同时也提高了教学效果和授课质量。据统计，通过项目驱动的教学模式支撑，学生已在国内外核心期刊和会议发表学术论文10余篇，教学效益得到最大程度的发挥。

参考文献

[1]王欣，张毅.基于“项目驱动”的新型教学模式研究[J].东北电力大学学报，2012（2）：108-111.

[2]张桦，温显斌，王劲松.基于CDIO模式的计算机专业教学改革[J].计算机教育，2010（11）：71-73.

[3]李爱军.“项目驱动”教学法在C语言教学中的应用[J].办公自动化杂志，2010（18）：55-57.

[4]伦镜盛，刘柱，陈美珍，等.基于OBE与整合思维的细胞工程教学改革初探[J].高校生物学教学研究：电子版，2016（3）：35-39.

[5]应湘.大学探究性课堂教学模式初探[J].电化教育研究，2005（10）：44-46.

Abstract： According to the characteristics of the project-driven teaching model， this paper studies the implementation conditions， implementation steps and the principles of project design. Combined with the teaching content and teaching goal of the course， and focusing on improving students' subjective initiative and encouraging students to learn independently and creatively， the teaching group introduced the project-driven teaching model into the course of Flight Dynamics and Guidance for postgraduates. Practice has proved that this model can improve the teaching effect of postgraduate courses， and has certain reference significance for the reform of postgraduate course teaching in colleges and universities.

Key words： project-driven; teaching model; application practice