基于CDIO理念的综合实训探索与实践

郭建新，傅彩明，彭浩舸，关耀奇

（湖南工程学院 机械工程学院，湖南 湘潭 411101）

基于CDIO理念的综合实训探索与实践

郭建新，傅彩明，彭浩舸，关耀奇

（湖南工程学院 机械工程学院，湖南 湘潭 411101）

基于CDIO的教育理念，针对本专业设立以产品为教学项目，以实训为教学手段，以能力培养为教学重点，以项目研制为教学目标的综合实训教学环节，探索基于产品的实训新模式。

CDIO模式；教学改革；综合实训；机械设计制造

随着我国经济、社会的不断发展，市场对人才的要求日益增多。目前市场都希望聘用有工作经验、有创新能力的高素质人才。然而，现行的教育模式培养出来的人才不太能够满足市场的这一需求，虽然国家和学校进行了多年的教学改革，情形有所好转，但还没有从根本上得到改变这一现象［1］。因此，探索和研究工程教育的新模式和新方法是我们教育工作者当前的主要任务。

CDIO教学模式是美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所院校共同组织的跨国研究组合，经4年探索创立的工程教育理念，成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）4个英文单词首字母的组合，它以工程项目（包括产品、生产流程和系统）为载体，从研究、设计到实现、运作工程项目的整个生命周期中主动地、关联地、结合实际地学习工程，接受工程教育。它是学与做的结合，知与行的统一，这样培养出来的学生理论知识和工程能力都很强，普遍受到产业界的欢迎。这也是国际上较流行的工程教育模式［2，3］。

基于这一教育理念，结合市场对人才的现实需求，我们针对机械设计制造及自动化专业，设立了机械设计制造综合实训（简称：综合实训）这一教学环节，目的就是给学生建立一个运用所学知识结合工程实际，解决工程问题、提高工程素质、积累工程经验的训练平台，项目经过小批试点和两届大规模实施，取得了很好的教学效果。

一 引入CDIO的教育理念，探索基于产品的实训新模式

机械设计制造及自动化专业的人才培养目标贯彻的是，“重基础、适口径、有专长、强应用”和与企业用人要求“无缝对接”、“零距离”融通的指导思想［4］，专业原有的教学模式不能适应市场新要求。因此，引入CDIO教育理念，针对本专业设立以产品为教学项目，以实训为教学手段，以能力培养为教学重点，以项目研制为教学目标的综合实训教学环节，探索基于产品的实训新模式（即综合实训）非常必要，能够适应市场对人才的现实要求。

综合实训以班级为单位，选择1－2个难度适当的机械产品（或装置）作为实训项目，以产品研制的四个过程（即产品设计、工艺设计、加工试制、研制总结）作为综合实训的四个阶段。四个阶段分别有各自不同的训练任务和重点，但又通过实训项目把四个阶段有机的连接成一个综合实训的整体。学生经过四个阶段的实训后，由班级完成实训产品的研制，每个学生则完成相应的实训任务，并撰写实训报告。四个实训阶段的具体任务是：

第一个阶段，产品设计实训。此阶段的主要训练任务是针对某实训项目设计出产品工程图和相关技术参数，重点是培养创新能力和综合设计能力。在班级的所有设计中，按实训项目选择一个原理结构最优，又符合实际加工能力要求的方案作为班级实训产品，后续实训将研制该实训产品。

第二个阶段，产品工艺设计实训。此阶段的主要训练任务是按实训产品设计相应零件的工程图，并结合本院现有设备的加工能力编制实训产品的零件制造工艺文件，重点是培养制造技术的综合应用能力。实训以产品零件作为工作小组，每个组必须完成相应零件的工程图设计和加工工艺过程卡、工序卡的编制，每个人则至少完成一个以上工序卡的编制。

第三个阶段，加工试制实训。此阶段的主要训练任务是操作机床，加工、验证所编工艺工序，重点是锻炼机床操作的动手能力和解决工程制造技术问题的能力。实训仍以产品零件作为工作小组，并以零件各工序卡编制者为主，操作各种机床，加工、验证所编工序，即对小组的产品零件进行加工试制。

第四个阶段，装配调试及分析总结实训。此阶段的主要训练任务是装配调试实训产品并撰写实训报告，重点是锻炼产品装配调试的动手能力和解决工程装配技术问题的能力。实训以班级的实训产品为单位，在各工作小组完成了产品零件的加工试制后，再对实训产品进行装配调试，最后撰写实训报告。

二 结合本院的工程实际，创新综合实训的教学内容

综合实训作为训练平台的目的是提高工程素质，积累工程经验，培养解决工程实际问题的能力。因此更应遵循CDIO的教育理念，结合本院的工程实际，创新其教学内容，才能达到综合实训的教学目标。这里所说的创新教学内容有两方面的含义：一是实训项目（即实训“产品”）的选择创新，我们通常紧密结合本院的工程实际，选择一些技术难度和复杂性适当的机械产品作为实训项目。如：减速器、齿轮泵、油缸、夹具、模具或者机械创新设计的竞赛项目、科研子项目等，它既能在本院的范围内实施教学，还能充分发挥现有的设备资源，如果选择较复杂的汽车发动机等产品作为实训项目，虽然更具工程实际意义，但其技术难度太大，一般院校也没有这种加工能力，它既不能完成实训的教学任务，也达不到实训的教学目标。如果实训项目太简单，采用单个的机械零件作为实训项目，虽然也可以作为工艺设计和加工试制方面的实训，但是达不到产品所具有的高度综合的实训效果；二是教学要求的设置创新，我们通常在实训中，参照工程实际的标准“真刀真枪”的进行“工程化”的综合训练。

第一，所谓“工程化”的综合训练，主要具指：在产品设计实训中，一是要求创新，当实训项目确定后，学生可在规定的范围内（或自拟项目）作原理、结构的创新设计；二是要求设计方案合理可行，即所设计的实训产品或装置的原理、结构、制造工艺性等要具有可实施性；三是要求所设计的实训产品必须以工程实际的标准来规范。

第二，在产品工艺设计实训中，一是要求实用，即所编工艺文件都必须结合本院现有的设备加工能力进行编制，并还要能指导实训产品的研制；二是完整，即所编零件制造工艺过程、工序过程、装夹定位、切削用量等工艺基本要素必须齐全；三是可操作，即所编零件的加工工艺过程卡、工序卡要能指导具体零件的加工试制；四是有依据，即所设计的工艺文件都必须以工艺标准为依归。

第三，在产品加工试制实训中，一是要求操作者严格按照机床安全操作规程熟练地操作机床，二是在老师的指导下调整机床、安装零件毛坯，并按本人所编工序卡加工、验证实训零件。此阶段的任务最重，问题最多，风险最大，若不严格认真，轻则加工零件超差或报废，重则出现人身和设备事故。因此，必须加强指导，严肃纪律，确保实训安全进行。

第四，在产品安装调整及分析总结实训中，一是要求各工作小组的实训零件必须符合产品零件的技术要求；二是再按实训产品的装配关系组装、调整实训产品；三是以本人所完成的实训任务和实训中所遇到的技术问题，以及处理的过程、结果、收获、体会撰写实训报告。

三 加强指导注重过程，创新综合实训的教学方法

综合实训有很强的专业性，尤其采用“工程化”的实训模式，对于很少与工程实际接触的学生来说，什么是符合工程实际的标准和规范？怎么能提高工程素质、积累工程经验？这些问题的答案他们无从知道。所以，必须加强实时指导，注重实施过程，创新教学方法，才能确保综合实训的有效性。

在整个综合实训过程中指导老师的作用尤其重要，这主要是因为学生的工程经验不足，加工风险较大。因此，必须配备实践经验丰富、专业能力很强的老师全程指导方能实施。全程指导模式有两种：一种是分阶段配备指导老师模式。这种指导模式可以最大限度地发挥每个指导老师的专长，但实训阶段之间的过程衔接有待加强；另一种是全程指导模式。这种指导模式的实训效果最佳，因为这种模式的指导老师可以通盘考虑整个的实训选题、过程衔接和操作辅导，使学生有一个全面的完整的实训感受。但这种模式对指导老师的要求很高，他不仅要有教师的深厚理论根底，而且还要有工程师的丰富设计经验，更重要的是还须具备技师的机床操作技能，也就是我们所称的“三师”型人才。

综合实训不单只看实训产品的研制结果，更要注重实训的实施过程。所谓注重实施过程就是注重实训过程中所学到的技能和解决工程实际问题的方法、技巧和经验。所以，综合实训应更好地模拟工程环境，处处从工程实际出发，使学生充分地感受到工程实际的氛围［5］，只要经历过综合实训的锻炼，社会积累工程经验提高工程素质，再加上实训中总会出现各种各样的工程技术问题，正好引导学生利用所学的专业知识来处理和解决工程实际问题，从而更好地培养解决工程实际问题的能力。

四 建立建全考核制度，创新综合实训的考核标准

综合实训是大型的专业实践教学环节，它时间跨度大，实训内容多，专业性很强。引导学生积极参与，充分发挥各自潜能，是综合实训的关键，更是其考核制度建设的关键。只有建立建全考核制度，创新考核标准，才能达到综合实训的最终目标。

在综合实训中采用量化考核指标，突出能力培养，注重实训过程，提倡个性发展的总体思路，建立了4S（阶段）的考核制度，即考核也分四个阶段进行，每阶段都分为五等（优、良、中、及格、不及格），在四个实训阶段中，以个人最擅长、能力最强的考核阶段成绩为综合实训的总成绩，既把个人的兴趣爱好和特长与考核相结合，又把实训过程中的能力培养和素质提高与考核挂上钩，即在实训中除了做得优秀的可评为优以外，出现了工程技术问题的同样可以评为优，只要你能利用所学的专业知识来解决或部分解决所出现的工程技术问题，工程能力得到提高，并对其过程作了详细地分析总结即可。从而使参加实训的同学都尽最大的可能发挥各自己专长和能力，并可得到客观、公正、个性化的评价。

五 结 语

几年来，我们通过对综合实训的实施，初步探索出一条基于产品的实训新模式，收到了很好的教学效果，同学们在综合实训中懂得了一般产品的研制过程，学会了如何运用所学的专业知识来解决工程实际问题，提高了工程能力，积累了工程经验，而且很多同学就是凭着实训中的锻炼，顺利地通过了用人单位的能力测试关。因此，这几年我们机械设计制造及自动化专业的毕业生就业率都在90%以上，一直处于我校各专业就业率的前列，这也充分证明了我们的教学改革目标是正确的，培养的人才是受企业欢迎的。由于综合实训的教学改革是在机制学科下进行的，受到了很多因素的制约和限制，还有一些不尽如人意的地方：

第一，综合实训要能够与中小企业的产品开发（或技改）相结合，那就更具价值和工程实际意义。因为我们现在的综合实训还只是对实训产品（或装置）进行设计和研制，实训产品也多为现有产品，创新显得不足，而且实训中消耗的都是真材实料，虽然使学生得到锻炼，但还是觉得有浪费之嫌。现在不少的中小企业都有产品开发的欲望和财力，相对缺乏的只是技术，若能把两者结合起来，那就是最完美、最具工程意义的综合实训了。

第二，由于现有的综合实训受到时间和资源的限制，一个班级最多只能选择1－2个实训项目进行，每个学生在工艺设计和加工试制的实训中，也就只能承担1－2道工序的实训，实训数量略显不足。若能从专业以上层面全方位的设置综合实训的教学环节，即把零件课程设计和工艺工装课程设计与综合实训相结合一起来完成某产品的研制，把综合实训的产品设计阶段的内容由零件课程设计承担，综合实训的工艺设计阶段由工艺工装课程设计承担，它既能解决原课程设计虚拟的问题，又增加了综合实训的时间，也就可增加更多的实训项目，让学生有更多的锻炼机会。

第三，我们的综合实训是在机制的切削与数控加工两大实验室进行的，两实验室共有各类机床加工设备30多台套，只能说基本满足综合实训教学的硬件要求，还远没到完全模拟工程环境的程度，从而限制了更多实训项目的选择，若能适当地增加一些机床配套加工设备，不说完全模拟工程环境，至少达到一般企业的常规加工能力所需的硬件条件，综合实训才能达到更为理想的教学效果。

第四，这种“工程化”的“真刀真枪”的综合实训非常需要实践经验丰富的指导老师，尤其是我们所称的“三师型”指导老师。目前，我们综合实训最缺乏的就是指导老师，以至于前期的综合实训不得不临时外聘，要使综合实训成为长期的教学形态，就必须加强我们自身师资队伍的人才培养，否则，很难取得长期理想的效果。

［1］ 郭建华.重视工程教育 提高工科学生工程实践能力［J］.重庆工学院学报（自然科学版），2007（4）：125－126.

［2］ 顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP－CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索［J］.高等工程教育研究，2008（1）：14.

［3］ 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008（3）：1－2.

［4］ 刘迎春.机械类应用型人才培养模式研究与实践［R］.应用型本科改革与发展建设研讨会报告，2009.

［5］ 刘国荣，秦祖泽，黄俊伟，等.工程应用本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践［J］.中国大学教学，2004（12）：40.

Exploration ＆Practice on Comprehensive Professional Training Based on CDIO Model

GUO Jian－xin，FU Cai－ming，PENG Hao－ge，GUAN Yue－qi
（College of Mechanical Engineering，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan 411101，China）

Based on the CDIO instructional concept，this paper discusses in speciality provision，we should set produces as our teaching program，pratical training as our teaching method，ability cultivation as our teaching point，and project development，as our teaching aim in comprehensive professional training process so as to explore a new training model based on products.

CDIO Model；educational reform；comprehensive professional training；mechanical design ＆manufacture

G642.0

A

1671－1181（2012）01－0102－04

2011－09－13

全国教育科学“十一五”规划2010年度重点课题（DIA100296）；湖南省教改研究项目（湘教通［2010］243号，编号327）。

郭建新（1955－），男，湖南湘潭人，高级实验师，研究方向：机械设计与制造技术。