基于CDIO 框架設計的普銑教學

侍中樓

（江漢大學工程訓練中心，湖北 武漢 430000）

新中國成立以來，制造業成為我國最主要的發展方向之一，制造業逐漸成為國民經濟的支柱性產業，主導地位顯著加強。隨著我國日益增長的經濟需求，人們對制造提出了更高的要求，2016 年4 月，國家提出“中國制造2025”綱領，高校作為國家人才儲備的戰略平臺，應該積極響應國家號召，重視并做好工程教育，工程教育主要是基于工程實踐和為實踐做好準備，加強技能培養、保證基礎知識教育。工程教育建立在工程實踐基礎上，工程教育永遠都應該強調技術基礎，大學是打下這些基礎的地方。

一、普銑實踐教學的現狀

普銑實踐教學作為《金工實習》課程組成的一個重要組成分支，是學習銑削基礎知識，培養工藝編排應用能力和工匠精神，掌握銑床操作方法的一門課程；隨著學科的高速發展，為了保證學生的專業眼見和能力在有限的在校學習時長里與時俱進，學生的學習內容不斷豐富，再加之種類繁多的智能制造裝備的不斷投入使用，學生們在有限的學習時間內把目光更多的放到了操作難度低、制品精致的智能制造學習上，與此同時普銑教學時長的不斷壓縮使得學生難以在學校短暫的金工實習時間內打好必要的制造基礎。

為更好地解決這一尷尬的狀況，特借鑒由MIT 和瑞典幾所高校于2004年創立的以產品、過程和系統的構思、設計、實施、運行全生命周期為背景的教育理念，讓學生以主動的、實踐的、課程之間具有有機聯系的方式學習和獲取在社會及企業環境下的工程能力的教育模式。

二、基于CDIO 模式普銑實踐教學的具體設計實施

（一）建立教學大綱

教學大綱的建立有助于促進教師自身對課程的內涵和發展進行深度的思考和凝練，有助于課堂的順利實施和教學效果保證的前提。

教學大綱的建立我們從教學需求出發明確教學目標（如圖1），制定時最好能夠回訪畢業生、深入企業了解學生在學校期間應該就銑削掌握怎樣的知識和技能才是今后職業生涯所需要的，當工科學生畢業時，他們所學到的全部知識、能力和態度應該有哪些？掌握的水平如何？如何保證學生學到這些知識和能力。最后搭建好教學框架并基于學科特點設計出評價方法。

圖1 教學大綱建設

銑削教學的目的是基于對相關零件的實際加工，讓學生掌握機床的操作方法、銑削的加工方向及特點、不同特點零件加工工藝編排和加工精度保證方法；通過多方位的實際調研、課程時長和特點我們設計了從平面銑削到復雜型面的加工多個課題，由淺入深并且針對每個課題過程提出了具體的目標要求。

（二）教學過程設計

讓學生理解技術是如何滲入產品和過程，并能夠判斷和改進他們工作的戰略價值，是非常重要的。學習的主體是學生自己，為了讓學生更好的掌握產品的全生命周期，我們基于實戰需求讓學生自行設計加工零件的形狀、基本尺寸、形位公差、材料屬性和加工所需的耗材、工夾量具等；最重要的是要求學生能夠根據使用要求提出解決問題的思路，小組互動討論并形成最終的文件，讓學生更加清晰、完整的掌握整個過程，最大程度的讓學生將相關知識內容得到綜合的應用，并且將工程科學及工程實踐進行最優融合，讓他們基于這個過程能夠查漏補缺，更好的開展接下來的課程學習。

（三）教學過程實際運行

鑒于給到的課堂學習實踐時間有限，我們采取線上發布學習任務，預習學習內容，要求學生以學習小組的形式在線上基于項目內容做出項目設計并提出相關思考及討論，任課老師參與線上互動，典型的問題可以拿到的線下現場講解教授。

針對學生的項目設計要求基于過程開發出具零件圖，課程現場拿出45分鐘進行項目教學，重點講授加工工藝的合理編排的原則及思考的過程，再要求學生根據學習的理解自行編制加工工藝，并針對每一個工步選擇好需要使用的工夾量具，做好加工前的準備工作。

在正式進入實操環節前，指導教師首先要基于演示向同學們講明安全文明生產注意事項，讓學生切身體會的建立起安全操作的意識，其次通過老師進行工夾量具的擺放和講述使用注意事項讓學生掌握相關的知識之后，正式進入加工演示環節。

加工演示采取按照工步分步依次指導學習小組學生代表進行全班示范性演示，一方面加深學生對機床操作的熟練度和規范性，另一方面完成示范性演示的學生可以起到幫助小組其他同學實際操作引導作用，直至整個加工過程完成。

加工完成之后，指導教師基于對學生實際加工的某一個零件進行示范性的評價，讓學生基于這一過程建立起評價體系，再要求學生完成自檢和互檢兩個過程形成數據進行對比，發現不足并提出整改方法付諸實踐。

（四）教學效果評估

有效的評估關注學生的預期學習效果，即經過教育過程之后他們所掌握的知識、能力和態度；同時也便于教師檢驗教學效果，利用評估結果不斷優化教學思路和教學方法，爭取將成果規范化以推廣。

在評估過程中（如圖2），通過多種途徑諸如測評、面對面交流、問卷調查、復盤教學過程包括調研學生的學習筆記等方式評價學生通過課堂學習后在個人、產品、過程以及學科知識等方面的成長，并且通過多批次的大數據調研總結結論的可靠性。

圖2 學生學習效果評估過程

總結

采用CDIO 模式的框架載入普銑實踐教學，主要為了解決目前普銑實踐教學存在的學習時間短、學習效率差等客觀存在的問題；通過近半年總計200 余學時的實際運用，采集500 余份樣本進行評估，確實使得學生的學習效率得到了提高，教學效果取得了提升。