基于CDIO的“數控技術”課程教學改革探究

潘克強 周知進 陶亮

摘 要：數控技術是機械設計制造及其自動化的專業核心課程之一，在整個課程體系中處于極其重要的地位。在新工科人才培養目標指導下，應通過引入CDIO工程教育理念，以學習成果為導向，注重工程實踐能力的培養。同時，在教學模式上進行積極的改革探索，開展數控技術工程應用為驅動的教學過程，以適應國家和社會發展對高素質應用型人才培養的要求。

關鍵詞：CDIO；工程應用；數控技術；教學改革

作者簡介：潘克強，碩士，貴州理工學院講師，研究方向為數字化設計與制造技術；周知進，博士，貴州理工學院教授，研究方向為機械系統動力學；陶亮，碩士，貴州理工學院講師，研究方向為數字化設計與制造技術。（貴州 貴陽 550003）

基金項目：本文系2017年貴州省教育廳省級一流專業“機械設計制造及自動化”（編號：YLDX201602）與2016年貴州省教育廳項目“機械制造及其自動化省級重點支持學科”（編號：黔學位合字ZDXK[2016]22號）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）35-0036-02

隨著貴州工業強省戰略的深入推進，工程應用型技術人才短缺和應用型工程教育質量問題是貴州發展面臨的新問題。項目組針對如何面向工業化戰略，面向制造產業化升級培養具備良好創新實踐能力，適應社會發展需求的高質量應用型工程技術人才進行了深入研究，對“數控技術”課程引入CDIO工程教育模式在教學內容、教學模式、評估方式等方面進行了積極的改革、探索和實踐，取得了初步的成效。“數控技術”是機械類專業一門核心課程，具有很強的工程屬性和實踐性質。課程通以對典型的制造自動化設備——數控機床為主要研究對象，研究數字控制系統的工作原理、組成及數控加工工藝分析、數控機床程序編制的學習實踐，旨在使學生獲得關于數控技術在數控機床應用方面的基本理論和技能。

一、理論知識教學模式改革

傳統的數控技術教學只是向學生講解一個完整的數控技術知識體系，要改變傳統的以教師講課為主的教育理念，應樹立CDIO工程教育理念，結合現有教學基礎設施，從以下幾方面引導學生開展學習：

1.教學過程中，根據學生以往的學習成績，有針對性地將學生分成不同小組，通過小組成員分工協作，在每一堂課承擔不同的任務角色，共同完成教學任務。并根據課堂競課效果，由小組成員內部和不同的小組進行現場評分和課堂負責教師從前期準備、教學任務實施、教學效果等方面對小組成員團隊協作、完成任務的表現進行全面考評。

2.采用以工程應用問題為導向的學生自主學習模式，針對教學內容引導學生提出問題并對問題所涉及的工程知識進行應用分析，在小組范圍內開展研討活動，最后總結得出結論。基于這樣的教學思路，在數控加工工藝分析的教學過程中，引入工程實際問題“高鎖螺母的加工”。引導學生提出問題“數控加工與傳統機械加工的不同”。并在老師的指導下開展對數控加工工藝方案、數控加工工藝技術路線、數控加工切削參數等進行選取、優化的小組研討會，要求學生對每一種加工方案及其工程應用中的優缺點提出自己的見解。

3.項目組為學生提供較為開放的教學環境，如通過學校的在線課堂教學網絡，建立“數控技術”課程學習平臺，提供電子學習資源，國內外優秀書籍等學習參考資料。與學生分享授課教師的授課PPT、教學大綱、教案、教學日歷、實驗指導書，試卷庫建設資料等，并在教學過程中開展在線答疑指導，網絡考查學生平臺訪問、知識搜集、練習題自檢等自學情況。

二、實踐應用教學模式改革

在CDIO工程教育理念下開展實踐教學，讓學生在“做中學”的寬松環境下開展實踐學習，項目組從知識水平層面構建不同層次的實踐教學平臺，不僅搭建了知識應用體系，還培養了學生工程應用能力。主要表現為：

1.數控技術相關實驗室綜合平臺都是圍繞課程大綱、知識重點難點開設。為有別于傳統教學過程中實驗室主要開展演示、驗證、綜合等單一實驗的功能，項目組結合教學評估需要、教學改革需求，設置基于CDIO工程教育理念的實驗、實踐場所。合理利用專業科研平臺和學校實習實訓基地，為學生開展自主實習和創新學習提供場所。

2.讓學生從知識學習、資料查詢、參數選取、方案制定、方案實施、過程監控、數據處理到實驗報告撰寫等方面，獨立自主設計全過程的數控加工綜合實驗方案，培養學生從局部到全面的大局觀意思。

3.鼓勵學生積極參與各級各類的學科知識競賽和加入到教師的科研活動中。指導學生開展創新性實驗的研究工作，申報各級各類的創新創業項目。

三、評估體系改革

當前高等教育對學生的考評模式陳舊，仍以考試成績為主要評估依據對學生知識學習、掌握情況進行考核，忽略了對學生實踐能力和綜合素質的評估。項目組以CDIO工程教育理念為指導，將教師作為學生學習效果的評估主體，綜合學生基本能力、團隊協作、實踐創新、專業知識與工程應用等方面的表現全面地評價學生學習“數控技術”課程前后的學習效果、淡化考試評估的弊端。

1.基礎知識評估（40%）。項目組基于CDIO教學理念，針對工程應用要求，對期末考試的知識內容、出題方法進行重新整合，使其盡可能反映學生對知識掌握的真實水平。雖然評價方式還需進一步探索發展，但基于現在的學生數量，考試仍是現階段最客觀、最主要的評估方式。

2.實踐能力評估（40%）。主要通過作業完成的完整度和質量進行考察，一般學習能力越強的學生作業完成質量越好；試驗過程及實驗報告（不但要對學生在實驗過程中的團隊意識、動手實踐能力進行考核，還要對實驗報告的書面表達能力、實驗結果的分析處理等進行評定）；通過教學過程中課堂競課全過程的表現，對學生個人能力、人際關系、團隊精神等進行綜合考核。學生綜合素質的評估要貫穿整個“數控技術”課程的學習過程。通過學習態度、出勤情況、課堂表現、創新創業和社會實踐等方面進行考察，主要目的是通過考核來促進學生提升自我綜合素養。

綜上所述，通過在“數控技術”課程的教學實踐中有意識引入CDIO工程教育理念是可行的，有利于提升學生的個人能力和解決工程問題的綜合素質。由于開展研究時間短、教學改革的探索還存在許多不足，如在評價方式上怎么為學生在整個學習過程中提供一個更加客觀公正的方法，對學生的個人能力和綜合素質進行跟蹤和評估。在后續的“數控技術”教學改革中，還需借鑒和參考成功案例，結合“CDIO教學大綱”“CDIO標準”和地方教育特色，培養學生CDIO全過程能力，使“數控技術”課程乃至整個機械工程專業的教學改革更加系統，以面向工業強省戰略目標培養更多的工程應用型技術人才。

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責任編輯 陳 莉