CDCIO模式在金工實習中的探索與應(yīng)用

趙作福，何 為，陳 翔，王俊生

CDCIO模式在金工實習中的探索與應(yīng)用

趙作福，何 為，陳 翔，王俊生

(遼寧工業(yè)大學 工程訓練中心，遼寧 錦州 121001)

遼寧工業(yè)大學(以下簡稱我校)金工實習現(xiàn)有的多個工種實訓內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)較少，學生在教學培養(yǎng)過程中不能建立起從理念設(shè)計到生產(chǎn)制造的工程整體概念，嚴重限制了學生的創(chuàng)新思維，不能滿足社會對工程技術(shù)人才的需求。本文結(jié)合我校金工實習現(xiàn)狀，在教學中引入CDIO模式的基礎(chǔ)上，增加指導教師確認環(huán)節(jié)，形成具有我校特色的CDCIO金工實習培養(yǎng)模式，從多工種、多學科交叉角度培養(yǎng)學生獨立思考、自主創(chuàng)新能力，以期達到提高學生工程實踐能力和與企業(yè)需求無縫對接的成效。

金工實習；綜合實踐；課程體系；拓展創(chuàng)新

依據(jù)《教育部辦公廳關(guān)于實施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》和教育部高等學校工程訓練實踐教學示范中心的具體要求，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要及國家經(jīng)濟社會發(fā)展、走新型工業(yè)化道路及對現(xiàn)代工程技術(shù)人才的需求，對我校的工程技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。教育應(yīng)主動適應(yīng)經(jīng)濟和市場的需求，而工程技術(shù)人才不僅要掌握必要的科技、文化等理論知識，更應(yīng)該具備較強的工程實踐能力和探索解決工程實際問題的創(chuàng)新能力，營造具有突出設(shè)計性、研究性、創(chuàng)新性為特點的工程實踐和創(chuàng)新環(huán)境，勢必成為一種必然[1]。實踐教學環(huán)節(jié)是高校教學活動必不可少的組成部分，可培養(yǎng)學生工程綜合實踐能力，順利做到與企業(yè)無縫對接，是理論教學環(huán)節(jié)不可替代的，其作用在應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)中顯得尤為重要[2]。然而作為培養(yǎng)學生工程綜合實踐能力之一的工程訓練中心，其實踐教學課程體系的科學性、合理性和可執(zhí)行性，教學培養(yǎng)模式和培養(yǎng)手段的具體性和可操作性，是決定整個實踐教學過程能否達到有的放矢，培養(yǎng)學生逐漸向多層次、多規(guī)格的復合應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。工程訓練中心的未來發(fā)展方向?qū)⑹且韵到y(tǒng)培養(yǎng)學生的工程綜合實踐教學為目標導向，有機地將學生的工程實踐基礎(chǔ)訓練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、校企合作協(xié)同創(chuàng)新相結(jié)合，形成多學科交叉融合的工程綜合實踐能力培養(yǎng)的服務(wù)部門。工程訓練中心培養(yǎng)學生的工程實踐基本能力、工程管理和運營能力，讓學生了解工程環(huán)境，建立工程意識，將現(xiàn)代企業(yè)的經(jīng)營理念和用人需求與工程創(chuàng)新實踐培養(yǎng)目標相結(jié)合，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力及提高學生的工程能力，以期達到為社會培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術(shù)人才的目的[3-5]。

一、現(xiàn)行金工實習教學中存在的問題

自2014年以來，我校工程訓練中心從教師隊伍、實訓設(shè)備、軟硬件更新等諸多方面得到了加強，基礎(chǔ)金工實習課程已運行良好，教學效果顯著。但隨著當前工程發(fā)展對大學生工程能力新的要求，我校金工實習課程體系依然有諸多方面可以進一步提升。在以下4方面都不同程度地存在著一些問題：

（一）缺乏明確的教學培養(yǎng)目標

在實踐教學過程中，學生被動學習、模仿操作及應(yīng)付了事的現(xiàn)象明顯，為什么要設(shè)置金工實習課程、金工實習究竟干什么等一系列學生在課上提出的問題均值得思考[6]。究其原因在于學生對參加實訓環(huán)節(jié)學習的目的性不明確，未能與就業(yè)需求和職業(yè)生涯規(guī)劃有機結(jié)合，造成了學生在實訓過程中的應(yīng)付心理，嚴重影響學生的學習質(zhì)量和教學效果。

（二）缺乏綜合實踐類課程內(nèi)容

我?，F(xiàn)行金工實習課程內(nèi)容設(shè)置主要在單一工種內(nèi)容充實與優(yōu)化階段，缺乏完整的多層次、多工種的綜合實訓模塊。而在多學科交叉交互實訓環(huán)節(jié)中，我校雖有機械、電子、材料等多學科實習課程，但始終缺乏與之適合的綜合實訓模塊將其合理貫穿。

（三）實踐教學評價體系不健全

實踐教學過程中的安全是金工實習課程得以順利進行的首要前提[7]。因此，在金工實習開課前都進行安全教育，且安全教育形式一般以集中講解或口頭教育形式為主，缺少對安全教育教學質(zhì)量的評價體系。上述的安全教育教學形式難以生動準確地說明金工實習的注意要點與安全生產(chǎn)的重要性，很難引起學生的高度重視[8-9]。另外，實訓成績的評估方式比較單一，側(cè)重于以教師為主體的評價體系，并沒有將學生主觀意愿和社會客觀需求融入到教學實訓中，忽略了學生綜合能力的評價，導致學生只關(guān)注自己能否完成實訓項目及自己的成績，對于自己是否真正掌握實訓技能并不關(guān)注。這都不利于復合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

（四）缺乏與企業(yè)需求無縫對接的培養(yǎng)理念

現(xiàn)行金工實習教學雖穩(wěn)定運行，但也缺乏針對解決實際問題和適用于企業(yè)發(fā)展需要的綜合實訓內(nèi)容。另外，對于能力不同、目標需求不同的學生，難以做到因材施教，造成部分學生吃不飽和課程內(nèi)容不飽滿的現(xiàn)象出現(xiàn)。目前的教學方式只重視教的過程而忽視學的成果。教師憑借講授、示范等傳統(tǒng)的教學模式傳播知識，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代本科教學的要求。對內(nèi)缺乏與學生理論課程的縱向關(guān)聯(lián)和工程領(lǐng)域的橫向交叉，對外則難以適應(yīng)現(xiàn)代社會工業(yè)生產(chǎn)對畢業(yè)生工程綜合技能的需求，最終導致實訓的實用性效果不佳，教學各環(huán)節(jié)得不到質(zhì)的提升?；诖?，按照工程教育認證標準，結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要和工程訓練過程中存在的諸多問題和差距，在金工實習教學體系中，增加綜合實踐能力培養(yǎng)和拓展創(chuàng)新水平展示2個環(huán)節(jié)，并在其訓練過程中引入CDIO模式，即構(gòu)思（Conceive）→設(shè)計（Design）→實施（Implement）→操作（Operation）。在此基礎(chǔ)上，在設(shè)計環(huán)節(jié)之后增加了指導教師確認（Confirm）環(huán)節(jié)，形成了具有我校金工實習教學特色的CDCIO模式，完成金工實習實踐教學體系和教學評價體系的建設(shè)，形成“計劃—執(zhí)行—檢查—處理”的閉環(huán)管理機制。

這不僅要讓學生熟練每個加工設(shè)備的操作技能，還應(yīng)該讓學生充分了解并掌握每個設(shè)備在生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用，讓學生更快地融入企業(yè)生產(chǎn)實踐，更好地滿足企業(yè)需求。

二、CDCIO模式在金工實習教學體系中的建設(shè)

全面的工程綜合能力技術(shù)人才的培養(yǎng)應(yīng)該覆蓋金工實習的全部教育周期。就多工種、多學科交叉的金工實習環(huán)節(jié)而言，更需要制定一個完整的課程體系。因此，我校修訂的金工實習教學體系涵蓋了課前預(yù)習待訓階段、基本操作技能訓練、綜合實踐能力培養(yǎng)、拓展創(chuàng)新水平展示四個階段的訓練環(huán)節(jié)。在形成傳統(tǒng)加工與現(xiàn)代加工有機結(jié)合的同時，合理搭建不同層次的線上線下訓練平臺，以滿足不同專業(yè)人才培養(yǎng)需要。CDCIO模式的引入，其主要目的在于改變“師傅帶徒弟”的傳統(tǒng)方法和機械式的填鴨教學指導方式，將原來單一、零碎、缺乏系統(tǒng)性的實習轉(zhuǎn)變?yōu)橐粤慵圃旒夹g(shù)為核心的綜合性實習，從而使學生對整個制造工藝過程有完整的認識[10]。

（一）CDCIO模式綜合實踐能力培養(yǎng)模塊的框架建設(shè)

本文主要針對綜合實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)進行研究與探索，并向拓展創(chuàng)新水平延伸和拓展，通過學生參與項目和競賽來全面提升學生的綜合設(shè)計和創(chuàng)新實踐能力，如圖1所示。

圖1 CDCIO 工程教育模式構(gòu)架

在CDCIO模式、綜合實踐能力培養(yǎng)及拓展創(chuàng)新水平方面展示三者之間建立循環(huán)往復的訓練過程。三者有機結(jié)合，互相制約、互相促進，既要用CDCIO模式推動綜合實踐能力培養(yǎng)模塊構(gòu)架建設(shè)，又要用拓展創(chuàng)新水平模塊中的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和競賽項目反向驗證學生工程實踐能力的綜合水平，如圖2所示。

圖2 循環(huán)往復訓練模式圖

（二）CDCIO模式綜合實踐能力培養(yǎng)模塊的內(nèi)容建設(shè)

1．構(gòu)思（Conceive）過程。每個學期開學前一周，中心在企業(yè)微信金工實習交流界面（如圖3），更新本學期綜合實訓的作品主題。以“交通工具”為例，學生可以在船舶、飛機模型、組合小車等方向進行構(gòu)思。所有參與金工實習學生在開學前一周，結(jié)合企業(yè)微信平臺各個工種的在線視頻（如圖4），進行規(guī)劃構(gòu)思，時間充足且彈性。

圖3 金工交流平臺

圖4 線上課堂

2．設(shè)計（Design）過程。

（1）每個學期金工實習開始的第一周，學生構(gòu)思完畢并進入實質(zhì)性的設(shè)計環(huán)節(jié)。學生根據(jù)主題進行具體作品初步設(shè)計。完成作品設(shè)計草圖，以不同形式如CAD數(shù)模、PS圖片、手繪截圖等呈現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計方案，并以PPT形式提交至金工實習企業(yè)微信平臺。

（2）在PPT中，學生對自己設(shè)計的作品進行闡述，內(nèi)容包括但不限于該作品的創(chuàng)意性、實用性、拓展性。由于主題模塊的鋪設(shè)，每位學生可嘗試說明制作過程和可能涉及的具體加工方法，例如需要車削外圓、鉆孔、銑削平面、焊接連接等。

（3）由于進行金工實習的各個學院所學知識領(lǐng)域不同，個別專業(yè)對第二點考慮得不全面、不具體，可以提出自己無法解決的問題。將各問題點進行闡述，進行瓶頸點預(yù)估。

（4）學生可以設(shè)置備選作品方案，最多不超過兩個。備選方案按照（1）—（3）進行闡述說明。

3．確認（Confirm）過程。金工實習訓練部每學期輪值“綜合實訓作品確認教師組”，在實訓開始第一周末，將本輪學生呈交的設(shè)計作品文件進行選拔，最終發(fā)布確認。在此過程中，教師將對所有作品進行初步篩選，對于不符要求或無法執(zhí)行制作的作品進行說明解釋，對于具有可行性的作品給出修改建議，包括加工方法、工藝選擇、材料選擇、制作周期等。學生在收到修改建議后進行修改確認，并二次提交至企業(yè)微信平臺，避免延誤綜合實訓周期。

4．實施（Implement）過程。如圖5所示。實施過程包括自行組隊、圖紙設(shè)計、工種分配、計劃周期等幾個部分。金工實習訓練部再根據(jù)發(fā)布方案，確定綜合實訓每個作品設(shè)計方案的主持人。主持人可提前自行組建團隊，也可以與其他主持人合并方案并組隊，并在實訓2周前完成總裝圖紙繪制與復查，列出作品涉及的工種數(shù)量。團隊上限人數(shù)不超過其使用工種數(shù)的2倍。若存在無隊伍參與者，金工實習訓練部為每輪綜合實訓提供若干備用方案，但綜合實訓成績會低于前者。

圖5 工種工時分配

金工實習訓練部根據(jù)作品中涉及的工種，統(tǒng)計每個工種參與數(shù)量，根據(jù)圖紙預(yù)估工時后，統(tǒng)計本輪綜合實訓各工種時長。根據(jù)實際情況適度調(diào)整并記錄于備注中。

5．操作（Operation）過程。在綜合實踐過程中，主持人按照設(shè)計方案進行組內(nèi)人員分配，具體到每個人、每個工種、每個零件及所需工時等。在確定具體任務(wù)后，每組組員按照圖紙要求進行該工種的定向?qū)W習與實踐，并不斷修改校正，直至按要求加工出所分配的零部件。各工種完成后，進行總成裝配，在教師指導下進一步修改調(diào)整，在實訓結(jié)束前完成綜合實訓作品，如圖6所示

圖6 CDCIO模塊綜合實訓周期計劃

（三）CDCIO工程教育模式的實踐教學模塊的教學評價

相較于金工實習的單一工種的訓練科目，綜合實踐能力培養(yǎng)模塊不僅涉及加工工種的范圍更廣、知識體系更全面完整，而且更加注重培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力、分析解決工程問題能力、多學科交叉工程實踐能力，因此需要有針對性地建設(shè)科學、全面、持續(xù)改進的評價體系?；贑DCIO模塊化綜合實訓教學，其教學評價體系包括：I團隊協(xié)作能力、Ⅱ設(shè)計合理性及質(zhì)量兩個評分項，各占總成績的15%和10%，評分過程則由教師團評（滿分40分）、網(wǎng)絡(luò)投票（滿分60分）兩個部分組成。

1．教師團評。評價模塊改變了以往單一工種教師評價實習成績的模式，進行集中作品答辯評價。作品主持人根據(jù)本組作品完成度，對比自身設(shè)定的目標，包括功能性目標、觀賞性目標、實用性目標等進行自評和互評，自己既是參與者也是評委。評審團教師參與評價，集中組織答辯，與各組學生交換意見后，當場打分記錄。

2．網(wǎng)絡(luò)投票。借助企業(yè)微信平臺進行投票，設(shè)置投票開始及截止時間，系統(tǒng)自動統(tǒng)計票數(shù)并匯總。同時，中心將在該平臺接收每批次實習結(jié)束后學生的建議留言，或進行改進意見投票，周期性地進行評教體系的完善與更新。

（四）CDCIO模式綜合實踐案例

以“交通工具”綜合實訓主題為例，學生在金工實訓開始一周前，通過線上課堂的學習，對初始方案完成構(gòu)思后，將草圖上傳至線上交流平臺，如圖7、圖8中的手繪圖，同時提交制作相關(guān)的闡述。

根據(jù)教師在確認過程中的建議，學生適當修改繪制圖紙，完善方案并填寫圖6。

如圖7中綜合實訓作品“小卡車”，制作過程將涉及輪盤類的車削、平面的銑削、車頭與車身的焊接、鉗工裝配4個工種，參與人數(shù)8人；而圖8中的“駿馬”主要涉及線切割、焊接、電火花、鉗工4個工種，參與人數(shù)4人。在指導教師的參與下，各工種制定并調(diào)整綜合實訓周期計劃，對應(yīng)的學生完成各作品零件的加工。最終，在評分系統(tǒng)中，教師團評“小卡車”得分39分，“駿馬”得分35分。網(wǎng)絡(luò)投票中“小卡車”得分55分，“駿馬”得分50分。經(jīng)過核算，“小卡車”最終得分94分，“駿馬”最終得分85分。

三、結(jié)束語

綜合實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)既解決了傳統(tǒng)教學中“教”與“學”的分離，學生被動學習的問題，也促進了不同工種聯(lián)合作業(yè)的有機結(jié)合。結(jié)合我校金工實習現(xiàn)狀，形成了具有我校金工實習特色的CDCIO模式。CDCIO模式在金工實習教學中的引入，利于建成多元化、多角度、多學科交叉的新型實訓模式，激發(fā)學生實踐熱情，進而提升學生的工程實踐和創(chuàng)新能力，有利于學生金工實習教學質(zhì)量的進一步提升。這也是未來工程訓練不可缺少的發(fā)展方向之一。

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10.15916/j.issn1674-327x.2022.06.028

G641.1

B

1674-327X (2022)06-0107-05

2021-01-27

遼寧工業(yè)大學教學改革研究項目(202064)；遼寧省普通高等教育本科教學改革研究一般項目(444)；遼寧省教育科學規(guī)劃課題一般項目(JG21DB280)

趙作福(1978-)，男(滿族)，遼寧錦州人，高級實驗師，博士。

(責任編輯：付春玲)