CDCIO模式在金工实习中的探索与应用

2022-02-14赵作福王俊生

辽宁工业大学学报(社会科学版) 2022年6期

赵作福，何为，陈翔，王俊生

CDCIO模式在金工实习中的探索与应用

赵作福，何为，陈翔，王俊生

(辽宁工业大学工程训练中心，辽宁锦州 121001)

辽宁工业大学(以下简称我校)金工实习现有的多个工种实训内容相互关联较少，学生在教学培养过程中不能建立起从理念设计到生产制造的工程整体概念，严重限制了学生的创新思维，不能满足社会对工程技术人才的需求。本文结合我校金工实习现状，在教学中引入CDIO模式的基础上，增加指导教师确认环节，形成具有我校特色的CDCIO金工实习培养模式，从多工种、多学科交叉角度培养学生独立思考、自主创新能力，以期达到提高学生工程实践能力和与企业需求无缝对接的成效。

金工实习；综合实践；课程体系；拓展创新

依据《教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》和教育部高等学校工程训练实践教学示范中心的具体要求，结合应用型人才培养需要及国家经济社会发展、走新型工业化道路及对现代工程技术人才的需求，对我校的工程技术人才培养提出了更高的要求。教育应主动适应经济和市场的需求，而工程技术人才不仅要掌握必要的科技、文化等理论知识，更应该具备较强的工程实践能力和探索解决工程实际问题的创新能力，营造具有突出设计性、研究性、创新性为特点的工程实践和创新环境，势必成为一种必然[1]。实践教学环节是高校教学活动必不可少的组成部分，可培养学生工程综合实践能力，顺利做到与企业无缝对接，是理论教学环节不可替代的，其作用在应用型本科院校的人才培养中显得尤为重要[2]。然而作为培养学生工程综合实践能力之一的工程训练中心，其实践教学课程体系的科学性、合理性和可执行性，教学培养模式和培养手段的具体性和可操作性，是决定整个实践教学过程能否达到有的放矢，培养学生逐渐向多层次、多规格的复合应用型人才转变的关键。工程训练中心的未来发展方向将是以系统培养学生的工程综合实践教学为目标导向，有机地将学生的工程实践基础训练、创新创业、校企合作协同创新相结合，形成多学科交叉融合的工程综合实践能力培养的服务部门。工程训练中心培养学生的工程实践基本能力、工程管理和运营能力，让学生了解工程环境，建立工程意识，将现代企业的经营理念和用人需求与工程创新实践培养目标相结合，激发学生的创新能力及提高学生的工程能力，以期达到为社会培养现代工程技术人才的目的[3-5]。

一、现行金工实习教学中存在的问题

自2014年以来，我校工程训练中心从教师队伍、实训设备、软硬件更新等诸多方面得到了加强，基础金工实习课程已运行良好，教学效果显著。但随着当前工程发展对大学生工程能力新的要求，我校金工实习课程体系依然有诸多方面可以进一步提升。在以下4方面都不同程度地存在着一些问题：

（一）缺乏明确的教学培养目标

在实践教学过程中，学生被动学习、模仿操作及应付了事的现象明显，为什么要设置金工实习课程、金工实习究竟干什么等一系列学生在课上提出的问题均值得思考[6]。究其原因在于学生对参加实训环节学习的目的性不明确，未能与就业需求和职业生涯规划有机结合，造成了学生在实训过程中的应付心理，严重影响学生的学习质量和教学效果。

（二）缺乏综合实践类课程内容

我校现行金工实习课程内容设置主要在单一工种内容充实与优化阶段，缺乏完整的多层次、多工种的综合实训模块。而在多学科交叉交互实训环节中，我校虽有机械、电子、材料等多学科实习课程，但始终缺乏与之适合的综合实训模块将其合理贯穿。

（三）实践教学评价体系不健全

实践教学过程中的安全是金工实习课程得以顺利进行的首要前提[7]。因此，在金工实习开课前都进行安全教育，且安全教育形式一般以集中讲解或口头教育形式为主，缺少对安全教育教学质量的评价体系。上述的安全教育教学形式难以生动准确地说明金工实习的注意要点与安全生产的重要性，很难引起学生的高度重视[8-9]。另外，实训成绩的评估方式比较单一，侧重于以教师为主体的评价体系，并没有将学生主观意愿和社会客观需求融入到教学实训中，忽略了学生综合能力的评价，导致学生只关注自己能否完成实训项目及自己的成绩，对于自己是否真正掌握实训技能并不关注。这都不利于复合应用型人才的培养。

（四）缺乏与企业需求无缝对接的培养理念

现行金工实习教学虽稳定运行，但也缺乏针对解决实际问题和适用于企业发展需要的综合实训内容。另外，对于能力不同、目标需求不同的学生，难以做到因材施教，造成部分学生吃不饱和课程内容不饱满的现象出现。目前的教学方式只重视教的过程而忽视学的成果。教师凭借讲授、示范等传统的教学模式传播知识，已经满足不了现代本科教学的要求。对内缺乏与学生理论课程的纵向关联和工程领域的横向交叉，对外则难以适应现代社会工业生产对毕业生工程综合技能的需求，最终导致实训的实用性效果不佳，教学各环节得不到质的提升。基于此，按照工程教育认证标准，结合我校应用型人才培养的需要和工程训练过程中存在的诸多问题和差距，在金工实习教学体系中，增加综合实践能力培养和拓展创新水平展示2个环节，并在其训练过程中引入CDIO模式，即构思（Conceive）→设计（Design）→实施（Implement）→操作（Operation）。在此基础上，在设计环节之后增加了指导教师确认（Confirm）环节，形成了具有我校金工实习教学特色的CDCIO模式，完成金工实习实践教学体系和教学评价体系的建设，形成“计划—执行—检查—处理”的闭环管理机制。

这不仅要让学生熟练每个加工设备的操作技能，还应该让学生充分了解并掌握每个设备在生产中的综合应用，让学生更快地融入企业生产实践，更好地满足企业需求。

二、CDCIO模式在金工实习教学体系中的建设

全面的工程综合能力技术人才的培养应该覆盖金工实习的全部教育周期。就多工种、多学科交叉的金工实习环节而言，更需要制定一个完整的课程体系。因此，我校修订的金工实习教学体系涵盖了课前预习待训阶段、基本操作技能训练、综合实践能力培养、拓展创新水平展示四个阶段的训练环节。在形成传统加工与现代加工有机结合的同时，合理搭建不同层次的线上线下训练平台，以满足不同专业人才培养需要。CDCIO模式的引入，其主要目的在于改变“师傅带徒弟”的传统方法和机械式的填鸭教学指导方式，将原来单一、零碎、缺乏系统性的实习转变为以零件制造技术为核心的综合性实习，从而使学生对整个制造工艺过程有完整的认识[10]。

（一）CDCIO模式综合实践能力培养模块的框架建设

本文主要针对综合实践能力培养环节进行研究与探索，并向拓展创新水平延伸和拓展，通过学生参与项目和竞赛来全面提升学生的综合设计和创新实践能力，如图1所示。

图1 CDCIO 工程教育模式构架

在CDCIO模式、综合实践能力培养及拓展创新水平方面展示三者之间建立循环往复的训练过程。三者有机结合，互相制约、互相促进，既要用CDCIO模式推动综合实践能力培养模块构架建设，又要用拓展创新水平模块中的大学生创新创业和竞赛项目反向验证学生工程实践能力的综合水平，如图2所示。

图2 循环往复训练模式图

（二）CDCIO模式综合实践能力培养模块的内容建设

1．构思（Conceive）过程。每个学期开学前一周，中心在企业微信金工实习交流界面（如图3），更新本学期综合实训的作品主题。以“交通工具”为例，学生可以在船舶、飞机模型、组合小车等方向进行构思。所有参与金工实习学生在开学前一周，结合企业微信平台各个工种的在线视频（如图4），进行规划构思，时间充足且弹性。

图3 金工交流平台

图4 线上课堂

2．设计（Design）过程。

（1）每个学期金工实习开始的第一周，学生构思完毕并进入实质性的设计环节。学生根据主题进行具体作品初步设计。完成作品设计草图，以不同形式如CAD数模、PS图片、手绘截图等呈现产品的设计方案，并以PPT形式提交至金工实习企业微信平台。

（2）在PPT中，学生对自己设计的作品进行阐述，内容包括但不限于该作品的创意性、实用性、拓展性。由于主题模块的铺设，每位学生可尝试说明制作过程和可能涉及的具体加工方法，例如需要车削外圆、钻孔、铣削平面、焊接连接等。

（3）由于进行金工实习的各个学院所学知识领域不同，个别专业对第二点考虑得不全面、不具体，可以提出自己无法解决的问题。将各问题点进行阐述，进行瓶颈点预估。

（4）学生可以设置备选作品方案，最多不超过两个。备选方案按照（1）—（3）进行阐述说明。

3．确认（Confirm）过程。金工实习训练部每学期轮值“综合实训作品确认教师组”，在实训开始第一周末，将本轮学生呈交的设计作品文件进行选拔，最终发布确认。在此过程中，教师将对所有作品进行初步筛选，对于不符要求或无法执行制作的作品进行说明解释，对于具有可行性的作品给出修改建议，包括加工方法、工艺选择、材料选择、制作周期等。学生在收到修改建议后进行修改确认，并二次提交至企业微信平台，避免延误综合实训周期。

4．实施（Implement）过程。如图5所示。实施过程包括自行组队、图纸设计、工种分配、计划周期等几个部分。金工实习训练部再根据发布方案，确定综合实训每个作品设计方案的主持人。主持人可提前自行组建团队，也可以与其他主持人合并方案并组队，并在实训2周前完成总装图纸绘制与复查，列出作品涉及的工种数量。团队上限人数不超过其使用工种数的2倍。若存在无队伍参与者，金工实习训练部为每轮综合实训提供若干备用方案，但综合实训成绩会低于前者。

图5 工种工时分配

金工实习训练部根据作品中涉及的工种，统计每个工种参与数量，根据图纸预估工时后，统计本轮综合实训各工种时长。根据实际情况适度调整并记录于备注中。

5．操作（Operation）过程。在综合实践过程中，主持人按照设计方案进行组内人员分配，具体到每个人、每个工种、每个零件及所需工时等。在确定具体任务后，每组组员按照图纸要求进行该工种的定向学习与实践，并不断修改校正，直至按要求加工出所分配的零部件。各工种完成后，进行总成装配，在教师指导下进一步修改调整，在实训结束前完成综合实训作品，如图6所示

图6 CDCIO模块综合实训周期计划

（三）CDCIO工程教育模式的实践教学模块的教学评价

相较于金工实习的单一工种的训练科目，综合实践能力培养模块不仅涉及加工工种的范围更广、知识体系更全面完整，而且更加注重培养学生团队协作能力、分析解决工程问题能力、多学科交叉工程实践能力，因此需要有针对性地建设科学、全面、持续改进的评价体系。基于CDCIO模块化综合实训教学，其教学评价体系包括：I团队协作能力、Ⅱ设计合理性及质量两个评分项，各占总成绩的15%和10%，评分过程则由教师团评（满分40分）、网络投票（满分60分）两个部分组成。

1．教师团评。评价模块改变了以往单一工种教师评价实习成绩的模式，进行集中作品答辩评价。作品主持人根据本组作品完成度，对比自身设定的目标，包括功能性目标、观赏性目标、实用性目标等进行自评和互评，自己既是参与者也是评委。评审团教师参与评价，集中组织答辩，与各组学生交换意见后，当场打分记录。

2．网络投票。借助企业微信平台进行投票，设置投票开始及截止时间，系统自动统计票数并汇总。同时，中心将在该平台接收每批次实习结束后学生的建议留言，或进行改进意见投票，周期性地进行评教体系的完善与更新。

（四）CDCIO模式综合实践案例

以“交通工具”综合实训主题为例，学生在金工实训开始一周前，通过线上课堂的学习，对初始方案完成构思后，将草图上传至线上交流平台，如图7、图8中的手绘图，同时提交制作相关的阐述。

根据教师在确认过程中的建议，学生适当修改绘制图纸，完善方案并填写图6。

如图7中综合实训作品“小卡车”，制作过程将涉及轮盘类的车削、平面的铣削、车头与车身的焊接、钳工装配4个工种，参与人数8人；而图8中的“骏马”主要涉及线切割、焊接、电火花、钳工4个工种，参与人数4人。在指导教师的参与下，各工种制定并调整综合实训周期计划，对应的学生完成各作品零件的加工。最终，在评分系统中，教师团评“小卡车”得分39分，“骏马”得分35分。网络投票中“小卡车”得分55分，“骏马”得分50分。经过核算，“小卡车”最终得分94分，“骏马”最终得分85分。

三、结束语

综合实践能力培养环节既解决了传统教学中“教”与“学”的分离，学生被动学习的问题，也促进了不同工种联合作业的有机结合。结合我校金工实习现状，形成了具有我校金工实习特色的CDCIO模式。CDCIO模式在金工实习教学中的引入，利于建成多元化、多角度、多学科交叉的新型实训模式，激发学生实践热情，进而提升学生的工程实践和创新能力，有利于学生金工实习教学质量的进一步提升。这也是未来工程训练不可缺少的发展方向之一。

[1] 刘晓芹, 蒋国璋, 刘成松. 工程训练教学新方法的研究与探讨[J]. 高教学刊, 2020(25): 93-95.

[2] 马磊. 机械类专业金工实习课程改革分析[J]. 内燃机与配件, 2020(10): 267-268.

[3] 陈聪诚. 新中国高等工程教育改革发展历程与未来展望[J]. 中国高教研究, 2019(12): 42-48.

[4] 王姝歆, 刘润. “新工科”建设背景下工程训练教学的探索与实践[J]. 教育教学论坛, 2020(35): 119-120.

[5] 黄嫦娥, 魏德强, 廖维奇, 等. 新工科背景下工程训练实验课程改革初探[J]. 教育教学论坛, 2020(34): 389-390.

[6] 何洋洋. 培养自主学习能力基础工程训练课程的教学与实践[J]. 黑龙江科学, 2020, 11(5): 86-87.

[7] 徐雯雯, 齐俊杰, 徐守波, 等. 高校工程训练中心教学安全保障体系构建与评价[J]. 实验室科学, 2020, 23(3): 203-206.

[8] 刘润, 朱先勇, 段利利. 工程训练中安全隐患的分析与预防[J]. 现代交际, 2014(6): 90-91.

[9] 袁耀锋. 关于机械加工实训教学中的安全管理与教育方面的思考[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2020(2): 19-20.

[10] 张蕊. 基于CDIO模式的工程训练探索与实践[J]. 中国现代教育装备, 2020 (5): 107-109.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.06.028

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