基于CDIO的《手动加工零件》课程改革与实践

2018-02-16郑爱权

现代制造技术与装备 2018年10期

郑爱权

（苏州健雄职业技术学院，太仓 215411）

现阶段，国内很多教师对手动加工零件理论展开了研究，提出了多种教学改革方法。CDIO思想就是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）的教学理念。这一教学模式是21世纪国际工程教育的教学改革成果，它对国内的实践教学课程的改革有较大影响。CDIO系统具有较强的操作性、可执行性，在国内众多院校广泛应用。《手动加工零件》课程是机电类人才的基础性技能训练课程，在机电类专业中占据重要地位。因此，采用CDIO模式对课程进行相应的改革，增加课程的活力，从而发挥课程在人才培养过程中的核心作用。

1 基于CDIO的《手动加工零件》课程改革思路

《手动加工零件》是参照德国机电一体化工技术标准设置的一门课程，其内容主要是钳工基础基本技能训练和典型组合件的手动加工，与机电产品的机械零部件的装配紧密结合。对该课程来说，CDIO的指导价值在于：将钳工训练过程中所需要掌握的理论与实践知识、职业素养及技能进行分解整合，建立以项目任务为载体的目标。制定具有较强可执行性的课程标准以及学生工作页，运用导向教学法，详细观察学生在训练过程中的具体表现。同时也便于检测学生的学习效果，培养学生理论、实践、社会以及独立做事等能力。因此，将专业理论与实践操作技能相融合，学生从单一、专项到综合三个阶段进行技能训练，完成由简单到复杂产品制作。这样一来，学生可以逐步掌握手动加工零件的一些基本理论知识和操作方法，熟练掌握手动加工工艺知识以及正确规范使用常用量具，并能根据零件加工过程中出现的问题进行分析以及，提出解决方案和改进措施。同时，学生应遵守产品的生产流程以及适应现场5S和TPM（全员设备维护）管理，逐步养成良好的职业习惯和职业素养。

2 基于CDIO的《手动加工零件》课程改革目标

课程从能力、知识、素养目标进行改革。

2.1 能力目标

学生依据作业指导书规范正确使用、维护和保养常用钳工设备和工量刃具。；制订加工工艺方案和完成零件的检测，做好现场5S、TPM管理以及PDCA循环工具。撰写项目小结和运用PPT进行项目汇报，熟练查阅资料并将其应用于实践。

2.2 知识目标

学生需掌握各种常用的台式钻床结构和原理，各种金属材料加工属性、产品手动加工与装配、尺寸链计算、现场5S、TPM及PDCA等方面的相关知识。

2.3 素质目标

学生通过课程学习具备规范正确的操作习惯，建立较强获得理论与实践知识的方法能力，养成良好的职业行为，懂得团队合作精神以及较强的语言表达、文字书写和总结汇报的能力。

3 教学内容设计

在改革前的教学过程中，手动加工零件的理论和实践是一体化教学，但是最终都只是流于形式，理论和操作并没有进行有效的结合，教师和学生之间难以形成纽带，造成了教与学的断裂。

课改后，结合国家职业标准鉴定要求对手动加工内容进行重构，将钳工划线、錾削、锯削、锉削、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、刮削、研磨、装配等理论与技能操作任务进行重构，再将制图、机械加工基础、钳工工艺、公差与配合融合到任务中组成项目。同时，引入现场管理体系内容，注重职业素养塑造。

另外，根据同专业不同方向，将课程设置为48、72、108和260等不同学时，其教学内容及重难点也不同。对开设少学时的专业，要求学生能正确规范地使用手动加工基本工具和遵守车间现场管理。对开设72至108学时的专业，要求学生熟练并正确地使用工量刃具，并能对工作任务进行分析、计划、实施、检查、评价以及改善。对开设108学时以上的专业，注重学生项目工作原理分析、产品工艺制定、规划团队工作、任务实施和任务控制等多方面能力，同时还注重学生工作思维、环保意识、团队合作、报告撰写和汇报等方面的培养。

4 教学方式多样化

为了达到课程目标，教师会采用多种不同教学方式来进行教学。因此，运用工作过程中行动导向教学的四步教学法、六步教学法、案例教学法、项目教学法、角色扮演法、引导文教学法、任务驱动法等进行教学实施[1]。

4.1 案例教学法与四步法

采用案例教学法，将简单零件产品作为案例，将简单项目分解为各个子任务。子任务为单一技能点，教师采用准备、教师示范、学生模仿和归纳练习的四步教学法进行实践教学，其中教师的操作技巧以及关键点点拨和提示是关键。

4.2 行动导向六步教学法

将复杂产品零件作为案例是综合技能训练项目。企业在工作模式状态下，运用CDIO模式开展教学。结合复杂产品零件构思、设计、实施和运作，再运用引导文、项目教学法等行动导向教学方法进行实施。学生主动参与完成项目任务的资讯、计划、决策、实施、检查及评价多个环节。前三个环节侧重于感性认识，以理论知识为主，实施阶段侧重于操作。评价是验证、丰富和更新认知结构的提升阶段，让学生的感性知识升华为理性知识，最终化为行动能力，从而培养学生专业能力和基本素养[2]。

4.3 任务驱动教学法

教师利用单一、多项和综合三阶段任务驱动教学，学生需要从简单到复杂项目进行学习。学生从模仿开始，到后来可以与团队小组分工合作完成复杂零件工艺分析、设计、加工、装配和检测。学生从简单项目入手，带动专业理论的学习和单一技能的操作，这样可以提高学生学习的效率和兴趣，培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。通过子任务训练，学生很容易获得满足感和成就感，从而激发他们求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环[3]。同时，通过完成前期简单小任务和后期复杂大任务，这样锻炼和培养了学生的工作思维、分析问题和解决问题的能力，进而提高学生自主学习和与他人协作的能力。

4.4 情境教学法

情境教学是建立一个场景，在特定场景中，学生进行钳工加工操作，使其操作技能得以锻炼。学生在跨企业培训中心进行技能训练时，企业引进5S、安全规范、TPM现场管理体系，建立了培训内部警告条例、培训规范、规章制度及培训流程的一系列标准文件。学生能在模拟真实企业现场管理的培训中心完成课程的项目任务，养成良好的职业习惯和职业素养。

5 多元化考核评价体系

CDIO教育模式重视教学监控和教学效果评估，其在12条执行标准中进行了阐述[4]。

改革前，专业技能基础课程《手动加工零件》是以实践指导教师为主，专业理论教师为辅，考核评价方式是以学生完成工件质量和实验报告成绩为依据。学生最终考核成绩由平时考核+实训报告+零件评分，这三部分按比例计算而成。此考核成绩会因学生零件和实训报告质量的不理想而受到影响，不能对学生进行全方位多角度评价，可见这种评价方式存在一定的缺陷。

改革后，采用形成性考核方式对学生学习过程进行全面测评，对学生学习成果进行阶段性考核，对学生学习目标进行阶段性测试。其课程形成性考核主要由日常行为评价（30%）和过程性评价（70%）组成。

日常行为评价是依据学生日常行为评价细则，从出勤、培训态度、文明生产、社会行为、安全生产、工作规范六个方面进行考核。

过程性评价主要依据课程培养目标要求，对学生完成课程项目的实际情况进行全面测评和阶段性成果考核评价。其主要由工作页评价（20%）、技能操作（30%）、项目总结与汇报（10%）、填写培训日记情况（10%）四个部分组成。其中，每个项目的工作页评价由信息、计划、决策、实施、检查五个部分，按照比例权重组成。技能操作成绩由功能检查、目测检查、精尺寸和粗尺寸四个部分，按权重比例组成。工作页和技能操作主要是对专业知识、工作速度、工作质量和工作方法等方面进行过程性测试。学生填写培训记录情况评价，其主要是考核学生填写内容规范性、真实可靠性、正确性和完整性。实训总结与汇报评价，其主要考核学生学习过程中项目完成情况，如取得的成绩、错误、存在问题、经验与教训认识，同时也能培养学生总结的习惯。