基于CDIO 框架設(shè)計(jì)的普銑教學(xué)

侍中樓

（江漢大學(xué)工程訓(xùn)練中心，湖北 武漢 430000）

新中國(guó)成立以來(lái)，制造業(yè)成為我國(guó)最主要的發(fā)展方向之一，制造業(yè)逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，主導(dǎo)地位顯著加強(qiáng)。隨著我國(guó)日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)需求，人們對(duì)制造提出了更高的要求，2016 年4 月，國(guó)家提出“中國(guó)制造2025”綱領(lǐng)，高校作為國(guó)家人才儲(chǔ)備的戰(zhàn)略平臺(tái)，應(yīng)該積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，重視并做好工程教育，工程教育主要是基于工程實(shí)踐和為實(shí)踐做好準(zhǔn)備，加強(qiáng)技能培養(yǎng)、保證基礎(chǔ)知識(shí)教育。工程教育建立在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，工程教育永遠(yuǎn)都應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)基礎(chǔ)，大學(xué)是打下這些基礎(chǔ)的地方。

一、普銑實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

普銑實(shí)踐教學(xué)作為《金工實(shí)習(xí)》課程組成的一個(gè)重要組成分支，是學(xué)習(xí)銑削基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)工藝編排應(yīng)用能力和工匠精神，掌握銑床操作方法的一門(mén)課程；隨著學(xué)科的高速發(fā)展，為了保證學(xué)生的專(zhuān)業(yè)眼見(jiàn)和能力在有限的在校學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)里與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容不斷豐富，再加之種類(lèi)繁多的智能制造裝備的不斷投入使用，學(xué)生們?cè)谟邢薜膶W(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)把目光更多的放到了操作難度低、制品精致的智能制造學(xué)習(xí)上，與此同時(shí)普銑教學(xué)時(shí)長(zhǎng)的不斷壓縮使得學(xué)生難以在學(xué)校短暫的金工實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)打好必要的制造基礎(chǔ)。

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(chuàng)立的以產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行全生命周期為背景的教育理念，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間具有有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取在社會(huì)及企業(yè)環(huán)境下的工程能力的教育模式。

二、基于CDIO 模式普銑實(shí)踐教學(xué)的具體設(shè)計(jì)實(shí)施

（一）建立教學(xué)大綱

教學(xué)大綱的建立有助于促進(jìn)教師自身對(duì)課程的內(nèi)涵和發(fā)展進(jìn)行深度的思考和凝練，有助于課堂的順利實(shí)施和教學(xué)效果保證的前提。

教學(xué)大綱的建立我們從教學(xué)需求出發(fā)明確教學(xué)目標(biāo)（如圖1），制定時(shí)最好能夠回訪畢業(yè)生、深入企業(yè)了解學(xué)生在學(xué)校期間應(yīng)該就銑削掌握怎樣的知識(shí)和技能才是今后職業(yè)生涯所需要的，當(dāng)工科學(xué)生畢業(yè)時(shí)，他們所學(xué)到的全部知識(shí)、能力和態(tài)度應(yīng)該有哪些？掌握的水平如何？如何保證學(xué)生學(xué)到這些知識(shí)和能力。最后搭建好教學(xué)框架并基于學(xué)科特點(diǎn)設(shè)計(jì)出評(píng)價(jià)方法。

圖1 教學(xué)大綱建設(shè)

銑削教學(xué)的目的是基于對(duì)相關(guān)零件的實(shí)際加工，讓學(xué)生掌握機(jī)床的操作方法、銑削的加工方向及特點(diǎn)、不同特點(diǎn)零件加工工藝編排和加工精度保證方法；通過(guò)多方位的實(shí)際調(diào)研、課程時(shí)長(zhǎng)和特點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)了從平面銑削到復(fù)雜型面的加工多個(gè)課題，由淺入深并且針對(duì)每個(gè)課題過(guò)程提出了具體的目標(biāo)要求。

（二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

讓學(xué)生理解技術(shù)是如何滲入產(chǎn)品和過(guò)程，并能夠判斷和改進(jìn)他們工作的戰(zhàn)略價(jià)值，是非常重要的。學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生自己，為了讓學(xué)生更好的掌握產(chǎn)品的全生命周期，我們基于實(shí)戰(zhàn)需求讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)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(xué)生能夠根據(jù)使用要求提出解決問(wèn)題的思路，小組互動(dòng)討論并形成最終的文件，讓學(xué)生更加清晰、完整的掌握整個(gè)過(guò)程，最大程度的讓學(xué)生將相關(guān)知識(shí)內(nèi)容得到綜合的應(yīng)用，并且將工程科學(xué)及工程實(shí)踐進(jìn)行最優(yōu)融合，讓他們基于這個(gè)過(guò)程能夠查漏補(bǔ)缺，更好的開(kāi)展接下來(lái)的課程學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)過(guò)程實(shí)際運(yùn)行

鑒于給到的課堂學(xué)習(xí)實(shí)踐時(shí)間有限，我們采取線上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式在線上基于項(xiàng)目?jī)?nèi)容做出項(xiàng)目設(shè)計(jì)并提出相關(guān)思考及討論，任課老師參與線上互動(dòng)，典型的問(wèn)題可以拿到的線下現(xiàn)場(chǎng)講解教授。

針對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求基于過(guò)程開(kāi)發(fā)出具零件圖，課程現(xiàn)場(chǎng)拿出45分鐘進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，重點(diǎn)講授加工工藝的合理編排的原則及思考的過(guò)程，再要求學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)的理解自行編制加工工藝，并針對(duì)每一個(gè)工步選擇好需要使用的工夾量具，做好加工前的準(zhǔn)備工作。

在正式進(jìn)入實(shí)操環(huán)節(jié)前，指導(dǎo)教師首先要基于演示向同學(xué)們講明安全文明生產(chǎn)注意事項(xiàng)，讓學(xué)生切身體會(huì)的建立起安全操作的意識(shí)，其次通過(guò)老師進(jìn)行工夾量具的擺放和講述使用注意事項(xiàng)讓學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)之后，正式進(jìn)入加工演示環(huán)節(jié)。

加工演示采取按照工步分步依次指導(dǎo)學(xué)習(xí)小組學(xué)生代表進(jìn)行全班示范性演示，一方面加深學(xué)生對(duì)機(jī)床操作的熟練度和規(guī)范性，另一方面完成示范性演示的學(xué)生可以起到幫助小組其他同學(xué)實(shí)際操作引導(dǎo)作用，直至整個(gè)加工過(guò)程完成。

加工完成之后，指導(dǎo)教師基于對(duì)學(xué)生實(shí)際加工的某一個(gè)零件進(jìn)行示范性的評(píng)價(jià)，讓學(xué)生基于這一過(guò)程建立起評(píng)價(jià)體系，再要求學(xué)生完成自檢和互檢兩個(gè)過(guò)程形成數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不足并提出整改方法付諸實(shí)踐。

（四）教學(xué)效果評(píng)估

有效的評(píng)估關(guān)注學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)效果，即經(jīng)過(guò)教育過(guò)程之后他們所掌握的知識(shí)、能力和態(tài)度；同時(shí)也便于教師檢驗(yàn)教學(xué)效果，利用評(píng)估結(jié)果不斷優(yōu)化教學(xué)思路和教學(xué)方法，爭(zhēng)取將成果規(guī)范化以推廣。

在評(píng)估過(guò)程中（如圖2），通過(guò)多種途徑諸如測(cè)評(píng)、面對(duì)面交流、問(wèn)卷調(diào)查、復(fù)盤(pán)教學(xué)過(guò)程包括調(diào)研學(xué)生的學(xué)習(xí)筆記等方式評(píng)價(jià)學(xué)生通過(guò)課堂學(xué)習(xí)后在個(gè)人、產(chǎn)品、過(guò)程以及學(xué)科知識(shí)等方面的成長(zhǎng)，并且通過(guò)多批次的大數(shù)據(jù)調(diào)研總結(jié)結(jié)論的可靠性。

圖2 學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)估過(guò)程

總結(jié)

采用CDIO 模式的框架載入普銑實(shí)踐教學(xué)，主要為了解決目前普銑實(shí)踐教學(xué)存在的學(xué)習(xí)時(shí)間短、學(xué)習(xí)效率差等客觀存在的問(wèn)題；通過(guò)近半年總計(jì)200 余學(xué)時(shí)的實(shí)際運(yùn)用，采集500 余份樣本進(jìn)行評(píng)估，確實(shí)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到了提高，教學(xué)效果取得了提升。