基于CDIO模式的“零件數控車削加工”課程創新教學探討

鐘 如 全

一、CDIO工程教育模式

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現(Implement)、運作（Operate）4個英文單詞的縮寫，是“做中學”和“基于項目的教育和學習”的集中概括和抽象表達，是一種合作學習、團隊成員之間相互探討、交流、協作，共同完成項目設計、規劃，最后獨立實施完成項目的學習模式。學生是中心，有一個明確的項目，在項目實施過程中，教師、技術人員會經常檢查、督促項目進度，給予指導，幫助學生完成項目，通過項目實施形成專業能力，從而達到順利就業。

數控技術專業是我院的重點專業，在辦學指導思想上一直把培養生產一線數控加工崗位的技能型人才作為我們的主要培養目標，所以數控加工崗位所必需的數控加工工藝、編程、數控機床操作及產品質量檢測等知識和技能一直是教學的重點內容。為了使數控技術專業的核心課程符合高技能人才培養目標和專業相關技術領域職業崗位(群)的任職要求，我們按照CDIO的培養模式開發了“零件數控車削加工”和“零件數控銑削加工”這兩門專業核心課程。

二、傳統教學存在的問題

“零件數控車削加工”是一門實踐性很強的課程，主要學習數控車削的加工工藝、編程、數控車床操作及產品質量檢測的內容。然而，傳統教學中卻存在以下的問題。

（一）教學內容抽象、干癟

理論課老師將大量的理論知識放在教室中講解，而有些知識學生根本就無法想象到，例如在講解對刀時，老師花大量的時間在黑板上講解，而學生根本就無法理解其中的原理。[1]

（二）知識之間缺乏有效的銜接和延伸

知識的系統性不夠，不利于學生對知識的掌握和應用，對基本概念缺乏深層次的理解，對數控編程、操作、加工之間的聯系，缺乏系統的掌握。

（三）理論與實踐脫節

傳統的教學將數控車削的加工工藝、編程知識都放在理論課上講解，然而，由于學生之前并未接觸機床，故對機床并未建立感性認識，所以理解這些知識非常困難。在后來的實踐課程中，由于要用到以前理論課上的工藝知識以及編程知識，但由于在理論課中并未學通，故在實踐課程中應用時非常麻煩，導致兩者之間出現嚴重的脫節。

（四）實踐教學的考核不到位

目前大多數高校實踐考核只注重結果的考核，沒有對實踐的過程進行考核，沒有對實驗過程中吃苦耐勞、團隊合作等職業素質的考核，而這些，恰恰是當前多數企業重要的用人標準之一。

三、基于CDIO模式的教改實踐

基于CDIO模式的課程教學，打破傳統的由教師講授為主的被動學習模式，讓學生以主體的形式積極參與到實際工作過程中來，通過多個項目，將零件工藝設計、編程、操作加工和檢測各個知識點有機銜接成一體，使他們系統地掌握數控車削技術知識，切身體會數控車削技術知識的實際應用情況，達到培養學生專業技術能力、職業素養及工作學習的方法能力的綜合目標。通過在工作中學習、學會如何工作，能更好的實現從學校到企業就業的快速對接。

如表1所示，每一個項目都以企業實際加工零件作為對象，針對工程，實際培養同學們的“工程”概念。通過構思、設計、實施和運作4個階段，進行課程教學實踐。[2]

構思階段，主要是老師布置項目任務，學生明確工作內容，并考慮怎樣做。

表1 “零件數控車削加工”課程的所有項目內容及所需學習的內容[2]

設計階段，要求學生設計整個學習或工作的過程，包括工作順序、步驟，所需準備的工具等的工作計劃。

實現階段，要求學生自己動手完成項目。

運作階段，根據任務要求，自行檢查完成任務的質量，通過自評、互評和教師點評等，對整個工作學習過程進行分析評價，總結經驗，改進不足之處。

下面以來自企業實際產品為例，介紹學校基于CDIO模式的“零件數控車削加工”教學的實施過程。

（一）構思(Conceive)階段

“零件數控車削加工”課程在大二下學期開設，故學生已經完成大部分專業基礎課程學習，對數控技術專業有了比較深的了解。但由于接觸專業課程時間不長，對專業問題了解深度不夠。為此，我們在構思階段，主要是老師布置項目任務，下發任務單、作業單，講解具體知識，解答學生疑問。學生明確工作內容，并考慮怎樣做。同時要求學生充分利用學校精品課程資源、網絡資源等，查找項目的相關資料，并且進行匯總整理。在這個過程中，主要是鍛煉學生收集資料、提煉資料、展示自我的能力。

（二）設計(Design)階段

在此階段，完成項目實施計劃。學生制定零件的加工工藝方案(包括毛坯準備、機床選擇、工裝夾具選擇、零件加工工序流程等)，并進行工藝過程卡片、工序卡片的填寫。學生分組建立學習小組，一般每小組5-6人，每組選出一名組長。小組討論工藝過程卡片、工序卡片的正確與否。在接下來項目設計及實施過程中，加工工藝輔導教師通過要求大家定期匯報或不定期討論的方式，解決實施項目過程中存在的問題。根據學生制定的方案，教師進行點評，討論實施計劃的可行性，并及時反饋，學生進行修改，如此反復，最終確定項目完成計劃和實施方案。

（三）實現(Implement)階段

在此階段，完成零件的數控加工及檢測。每個同學根據前一階段制定的工藝方案，完成零件數控編程，填寫程序卡片，并經過軟件仿真后，輸人數控機床，再在機床上進行仿真檢測。安裝毛坯和工裝夾具，將零件加工出來，然后通過測量儀器給出零件的測量報告，并填寫報告。整個過程中，要求同學們注意實際生產安全，考慮各種外界因素(如轉速、進給量、冷卻等)對產品最終加工品質的影響。

（四）運作(Operate)階段

根據任務要求，自行檢查完成任務的質量，通過自評、互評和教師點評等，對整個工作學習過程進行分析評價，總結經驗，改進不足之處。

四、數控創新實驗教學改革的特色

（一）以CDIO工程教育理念為指導，創新教學設計

以企業產品為項目載體，以完成項目的創新設計與制造為具體目標，指導學生親歷一個產品從“構思→設計→實現→運作”完整過程。

（二）以企業產品研制流程為依據，劃分教學項目

全面培養學生零件加工工藝制訂、手工或自動編程、零件加工、檢測、工作計劃優化、團隊合作等工作能力。

（三）以項目為載體，實施教A做B，提升學生能力

幫助學生建立初步的系統思考、整體協調的思維能力，幫助學生了解課程之間的關聯關系，提高學生自主學習能力。

通過注重培養學生數控加工技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力，以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力，吸收世界先進的工程教育理念，從而建立符合國際工程教育共識的課程體系。

[1]楊金林.基于CDIO模式的數控創新實驗教學探討[J].裝備制造技術,2012(8):239-240.

[2]李芳麗.CDIO工程教育理念下的數控實訓教改探索[J].裝備制造技術,2012(5):188-189.