基于CDIO 框架设计的普铣教学

侍中楼

（江汉大学工程训练中心，湖北 武汉 430000）

新中国成立以来，制造业成为我国最主要的发展方向之一，制造业逐渐成为国民经济的支柱性产业，主导地位显著加强。随着我国日益增长的经济需求，人们对制造提出了更高的要求，2016 年4 月，国家提出“中国制造2025”纲领，高校作为国家人才储备的战略平台，应该积极响应国家号召，重视并做好工程教育，工程教育主要是基于工程实践和为实践做好准备，加强技能培养、保证基础知识教育。工程教育建立在工程实践基础上，工程教育永远都应该强调技术基础，大学是打下这些基础的地方。

一、普铣实践教学的现状

普铣实践教学作为《金工实习》课程组成的一个重要组成分支，是学习铣削基础知识，培养工艺编排应用能力和工匠精神，掌握铣床操作方法的一门课程；随着学科的高速发展，为了保证学生的专业眼见和能力在有限的在校学习时长里与时俱进，学生的学习内容不断丰富，再加之种类繁多的智能制造装备的不断投入使用，学生们在有限的学习时间内把目光更多的放到了操作难度低、制品精致的智能制造学习上，与此同时普铣教学时长的不断压缩使得学生难以在学校短暂的金工实习时间内打好必要的制造基础。

为更好地解决这一尴尬的状况，特借鉴由MIT 和瑞典几所高校于2004年创立的以产品、过程和系统的构思、设计、实施、运行全生命周期为背景的教育理念，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取在社会及企业环境下的工程能力的教育模式。

二、基于CDIO 模式普铣实践教学的具体设计实施

（一）建立教学大纲

教学大纲的建立有助于促进教师自身对课程的内涵和发展进行深度的思考和凝练，有助于课堂的顺利实施和教学效果保证的前提。

教学大纲的建立我们从教学需求出发明确教学目标（如图1），制定时最好能够回访毕业生、深入企业了解学生在学校期间应该就铣削掌握怎样的知识和技能才是今后职业生涯所需要的，当工科学生毕业时，他们所学到的全部知识、能力和态度应该有哪些？掌握的水平如何？如何保证学生学到这些知识和能力。最后搭建好教学框架并基于学科特点设计出评价方法。

图1 教学大纲建设

铣削教学的目的是基于对相关零件的实际加工，让学生掌握机床的操作方法、铣削的加工方向及特点、不同特点零件加工工艺编排和加工精度保证方法；通过多方位的实际调研、课程时长和特点我们设计了从平面铣削到复杂型面的加工多个课题，由浅入深并且针对每个课题过程提出了具体的目标要求。

（二）教学过程设计

让学生理解技术是如何渗入产品和过程，并能够判断和改进他们工作的战略价值，是非常重要的。学习的主体是学生自己，为了让学生更好的掌握产品的全生命周期，我们基于实战需求让学生自行设计加工零件的形状、基本尺寸、形位公差、材料属性和加工所需的耗材、工夹量具等；最重要的是要求学生能够根据使用要求提出解决问题的思路，小组互动讨论并形成最终的文件，让学生更加清晰、完整的掌握整个过程，最大程度的让学生将相关知识内容得到综合的应用，并且将工程科学及工程实践进行最优融合，让他们基于这个过程能够查漏补缺，更好的开展接下来的课程学习。

（三）教学过程实际运行

鉴于给到的课堂学习实践时间有限，我们采取线上发布学习任务，预习学习内容，要求学生以学习小组的形式在线上基于项目内容做出项目设计并提出相关思考及讨论，任课老师参与线上互动，典型的问题可以拿到的线下现场讲解教授。

针对学生的项目设计要求基于过程开发出具零件图，课程现场拿出45分钟进行项目教学，重点讲授加工工艺的合理编排的原则及思考的过程，再要求学生根据学习的理解自行编制加工工艺，并针对每一个工步选择好需要使用的工夹量具，做好加工前的准备工作。

在正式进入实操环节前，指导教师首先要基于演示向同学们讲明安全文明生产注意事项，让学生切身体会的建立起安全操作的意识，其次通过老师进行工夹量具的摆放和讲述使用注意事项让学生掌握相关的知识之后，正式进入加工演示环节。

加工演示采取按照工步分步依次指导学习小组学生代表进行全班示范性演示，一方面加深学生对机床操作的熟练度和规范性，另一方面完成示范性演示的学生可以起到帮助小组其他同学实际操作引导作用，直至整个加工过程完成。

加工完成之后，指导教师基于对学生实际加工的某一个零件进行示范性的评价，让学生基于这一过程建立起评价体系，再要求学生完成自检和互检两个过程形成数据进行对比，发现不足并提出整改方法付诸实践。

（四）教学效果评估

有效的评估关注学生的预期学习效果，即经过教育过程之后他们所掌握的知识、能力和态度；同时也便于教师检验教学效果，利用评估结果不断优化教学思路和教学方法，争取将成果规范化以推广。

在评估过程中（如图2），通过多种途径诸如测评、面对面交流、问卷调查、复盘教学过程包括调研学生的学习笔记等方式评价学生通过课堂学习后在个人、产品、过程以及学科知识等方面的成长，并且通过多批次的大数据调研总结结论的可靠性。

图2 学生学习效果评估过程

总结

采用CDIO 模式的框架载入普铣实践教学，主要为了解决目前普铣实践教学存在的学习时间短、学习效率差等客观存在的问题；通过近半年总计200 余学时的实际运用，采集500 余份样本进行评估，确实使得学生的学习效率得到了提高，教学效果取得了提升。