郭建新，傅彩明，彭浩舸，關(guān)耀奇

（湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 湘潭 411101）

基于CDIO理念的綜合實(shí)訓(xùn)探索與實(shí)踐

郭建新，傅彩明，彭浩舸，關(guān)耀奇

（湖南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 湘潭 411101）

基于CDIO的教育理念，針對本專業(yè)設(shè)立以產(chǎn)品為教學(xué)項目，以實(shí)訓(xùn)為教學(xué)手段，以能力培養(yǎng)為教學(xué)重點(diǎn)，以項目研制為教學(xué)目標(biāo)的綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，探索基于產(chǎn)品的實(shí)訓(xùn)新模式。

CDIO模式；教學(xué)改革；綜合實(shí)訓(xùn)；機(jī)械設(shè)計制造

隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，市場對人才的要求日益增多。目前市場都希望聘用有工作經(jīng)驗、有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。然而，現(xiàn)行的教育模式培養(yǎng)出來的人才不太能夠滿足市場的這一需求，雖然國家和學(xué)校進(jìn)行了多年的教學(xué)改革，情形有所好轉(zhuǎn)，但還沒有從根本上得到改變這一現(xiàn)象［1］。因此，探索和研究工程教育的新模式和新方法是我們教育工作者當(dāng)前的主要任務(wù)。

CDIO教學(xué)模式是美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所院校共同組織的跨國研究組合，經(jīng)4年探索創(chuàng)立的工程教育理念，成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）4個英文單詞首字母的組合，它以工程項目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）為載體，從研究、設(shè)計到實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作工程項目的整個生命周期中主動地、關(guān)聯(lián)地、結(jié)合實(shí)際地學(xué)習(xí)工程，接受工程教育。它是學(xué)與做的結(jié)合，知與行的統(tǒng)一，這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生理論知識和工程能力都很強(qiáng)，普遍受到產(chǎn)業(yè)界的歡迎。這也是國際上較流行的工程教育模式［2，3］。

基于這一教育理念，結(jié)合市場對人才的現(xiàn)實(shí)需求，我們針對機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)，設(shè)立了機(jī)械設(shè)計制造綜合實(shí)訓(xùn)（簡稱：綜合實(shí)訓(xùn)）這一教學(xué)環(huán)節(jié)，目的就是給學(xué)生建立一個運(yùn)用所學(xué)知識結(jié)合工程實(shí)際，解決工程問題、提高工程素質(zhì)、積累工程經(jīng)驗的訓(xùn)練平臺，項目經(jīng)過小批試點(diǎn)和兩屆大規(guī)模實(shí)施，取得了很好的教學(xué)效果。

一 引入CDIO的教育理念，探索基于產(chǎn)品的實(shí)訓(xùn)新模式

機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)貫徹的是，“重基礎(chǔ)、適口徑、有專長、強(qiáng)應(yīng)用”和與企業(yè)用人要求“無縫對接”、“零距離”融通的指導(dǎo)思想［4］，專業(yè)原有的教學(xué)模式不能適應(yīng)市場新要求。因此，引入CDIO教育理念，針對本專業(yè)設(shè)立以產(chǎn)品為教學(xué)項目，以實(shí)訓(xùn)為教學(xué)手段，以能力培養(yǎng)為教學(xué)重點(diǎn)，以項目研制為教學(xué)目標(biāo)的綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，探索基于產(chǎn)品的實(shí)訓(xùn)新模式（即綜合實(shí)訓(xùn)）非常必要，能夠適應(yīng)市場對人才的現(xiàn)實(shí)要求。

綜合實(shí)訓(xùn)以班級為單位，選擇1－2個難度適當(dāng)?shù)臋C(jī)械產(chǎn)品（或裝置）作為實(shí)訓(xùn)項目，以產(chǎn)品研制的四個過程（即產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工試制、研制總結(jié)）作為綜合實(shí)訓(xùn)的四個階段。四個階段分別有各自不同的訓(xùn)練任務(wù)和重點(diǎn)，但又通過實(shí)訓(xùn)項目把四個階段有機(jī)的連接成一個綜合實(shí)訓(xùn)的整體。學(xué)生經(jīng)過四個階段的實(shí)訓(xùn)后，由班級完成實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的研制，每個學(xué)生則完成相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，并撰寫實(shí)訓(xùn)報告。四個實(shí)訓(xùn)階段的具體任務(wù)是：

第一個階段，產(chǎn)品設(shè)計實(shí)訓(xùn)。此階段的主要訓(xùn)練任務(wù)是針對某實(shí)訓(xùn)項目設(shè)計出產(chǎn)品工程圖和相關(guān)技術(shù)參數(shù)，重點(diǎn)是培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計能力。在班級的所有設(shè)計中，按實(shí)訓(xùn)項目選擇一個原理結(jié)構(gòu)最優(yōu)，又符合實(shí)際加工能力要求的方案作為班級實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品，后續(xù)實(shí)訓(xùn)將研制該實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品。

第二個階段，產(chǎn)品工藝設(shè)計實(shí)訓(xùn)。此階段的主要訓(xùn)練任務(wù)是按實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品設(shè)計相應(yīng)零件的工程圖，并結(jié)合本院現(xiàn)有設(shè)備的加工能力編制實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的零件制造工藝文件，重點(diǎn)是培養(yǎng)制造技術(shù)的綜合應(yīng)用能力。實(shí)訓(xùn)以產(chǎn)品零件作為工作小組，每個組必須完成相應(yīng)零件的工程圖設(shè)計和加工工藝過程卡、工序卡的編制，每個人則至少完成一個以上工序卡的編制。

第三個階段，加工試制實(shí)訓(xùn)。此階段的主要訓(xùn)練任務(wù)是操作機(jī)床，加工、驗證所編工藝工序，重點(diǎn)是鍛煉機(jī)床操作的動手能力和解決工程制造技術(shù)問題的能力。實(shí)訓(xùn)仍以產(chǎn)品零件作為工作小組，并以零件各工序卡編制者為主，操作各種機(jī)床，加工、驗證所編工序，即對小組的產(chǎn)品零件進(jìn)行加工試制。

第四個階段，裝配調(diào)試及分析總結(jié)實(shí)訓(xùn)。此階段的主要訓(xùn)練任務(wù)是裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品并撰寫實(shí)訓(xùn)報告，重點(diǎn)是鍛煉產(chǎn)品裝配調(diào)試的動手能力和解決工程裝配技術(shù)問題的能力。實(shí)訓(xùn)以班級的實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品為單位，在各工作小組完成了產(chǎn)品零件的加工試制后，再對實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品進(jìn)行裝配調(diào)試，最后撰寫實(shí)訓(xùn)報告。

二 結(jié)合本院的工程實(shí)際，創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容

綜合實(shí)訓(xùn)作為訓(xùn)練平臺的目的是提高工程素質(zhì)，積累工程經(jīng)驗，培養(yǎng)解決工程實(shí)際問題的能力。因此更應(yīng)遵循CDIO的教育理念，結(jié)合本院的工程實(shí)際，創(chuàng)新其教學(xué)內(nèi)容，才能達(dá)到綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)。這里所說的創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容有兩方面的含義：一是實(shí)訓(xùn)項目（即實(shí)訓(xùn)“產(chǎn)品”）的選擇創(chuàng)新，我們通常緊密結(jié)合本院的工程實(shí)際，選擇一些技術(shù)難度和復(fù)雜性適當(dāng)?shù)臋C(jī)械產(chǎn)品作為實(shí)訓(xùn)項目。如：減速器、齒輪泵、油缸、夾具、模具或者機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的競賽項目、科研子項目等，它既能在本院的范圍內(nèi)實(shí)施教學(xué)，還能充分發(fā)揮現(xiàn)有的設(shè)備資源，如果選擇較復(fù)雜的汽車發(fā)動機(jī)等產(chǎn)品作為實(shí)訓(xùn)項目，雖然更具工程實(shí)際意義，但其技術(shù)難度太大，一般院校也沒有這種加工能力，它既不能完成實(shí)訓(xùn)的教學(xué)任務(wù)，也達(dá)不到實(shí)訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)。如果實(shí)訓(xùn)項目太簡單，采用單個的機(jī)械零件作為實(shí)訓(xùn)項目，雖然也可以作為工藝設(shè)計和加工試制方面的實(shí)訓(xùn)，但是達(dá)不到產(chǎn)品所具有的高度綜合的實(shí)訓(xùn)效果；二是教學(xué)要求的設(shè)置創(chuàng)新，我們通常在實(shí)訓(xùn)中，參照工程實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)“真刀真槍”的進(jìn)行“工程化”的綜合訓(xùn)練。

第一，所謂“工程化”的綜合訓(xùn)練，主要具指：在產(chǎn)品設(shè)計實(shí)訓(xùn)中，一是要求創(chuàng)新，當(dāng)實(shí)訓(xùn)項目確定后，學(xué)生可在規(guī)定的范圍內(nèi)（或自擬項目）作原理、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計；二是要求設(shè)計方案合理可行，即所設(shè)計的實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品或裝置的原理、結(jié)構(gòu)、制造工藝性等要具有可實(shí)施性；三是要求所設(shè)計的實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品必須以工程實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范。

第二，在產(chǎn)品工藝設(shè)計實(shí)訓(xùn)中，一是要求實(shí)用，即所編工藝文件都必須結(jié)合本院現(xiàn)有的設(shè)備加工能力進(jìn)行編制，并還要能指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的研制；二是完整，即所編零件制造工藝過程、工序過程、裝夾定位、切削用量等工藝基本要素必須齊全；三是可操作，即所編零件的加工工藝過程卡、工序卡要能指導(dǎo)具體零件的加工試制；四是有依據(jù)，即所設(shè)計的工藝文件都必須以工藝標(biāo)準(zhǔn)為依歸。

第三，在產(chǎn)品加工試制實(shí)訓(xùn)中，一是要求操作者嚴(yán)格按照機(jī)床安全操作規(guī)程熟練地操作機(jī)床，二是在老師的指導(dǎo)下調(diào)整機(jī)床、安裝零件毛坯，并按本人所編工序卡加工、驗證實(shí)訓(xùn)零件。此階段的任務(wù)最重，問題最多，風(fēng)險最大，若不嚴(yán)格認(rèn)真，輕則加工零件超差或報廢，重則出現(xiàn)人身和設(shè)備事故。因此，必須加強(qiáng)指導(dǎo)，嚴(yán)肅紀(jì)律，確保實(shí)訓(xùn)安全進(jìn)行。

第四，在產(chǎn)品安裝調(diào)整及分析總結(jié)實(shí)訓(xùn)中，一是要求各工作小組的實(shí)訓(xùn)零件必須符合產(chǎn)品零件的技術(shù)要求；二是再按實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的裝配關(guān)系組裝、調(diào)整實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品；三是以本人所完成的實(shí)訓(xùn)任務(wù)和實(shí)訓(xùn)中所遇到的技術(shù)問題，以及處理的過程、結(jié)果、收獲、體會撰寫實(shí)訓(xùn)報告。

三 加強(qiáng)指導(dǎo)注重過程，創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法

綜合實(shí)訓(xùn)有很強(qiáng)的專業(yè)性，尤其采用“工程化”的實(shí)訓(xùn)模式，對于很少與工程實(shí)際接觸的學(xué)生來說，什么是符合工程實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范？怎么能提高工程素質(zhì)、積累工程經(jīng)驗？這些問題的答案他們無從知道。所以，必須加強(qiáng)實(shí)時指導(dǎo)，注重實(shí)施過程，創(chuàng)新教學(xué)方法，才能確保綜合實(shí)訓(xùn)的有效性。

在整個綜合實(shí)訓(xùn)過程中指導(dǎo)老師的作用尤其重要，這主要是因為學(xué)生的工程經(jīng)驗不足，加工風(fēng)險較大。因此，必須配備實(shí)踐經(jīng)驗豐富、專業(yè)能力很強(qiáng)的老師全程指導(dǎo)方能實(shí)施。全程指導(dǎo)模式有兩種：一種是分階段配備指導(dǎo)老師模式。這種指導(dǎo)模式可以最大限度地發(fā)揮每個指導(dǎo)老師的專長，但實(shí)訓(xùn)階段之間的過程銜接有待加強(qiáng)；另一種是全程指導(dǎo)模式。這種指導(dǎo)模式的實(shí)訓(xùn)效果最佳，因為這種模式的指導(dǎo)老師可以通盤考慮整個的實(shí)訓(xùn)選題、過程銜接和操作輔導(dǎo)，使學(xué)生有一個全面的完整的實(shí)訓(xùn)感受。但這種模式對指導(dǎo)老師的要求很高，他不僅要有教師的深厚理論根底，而且還要有工程師的豐富設(shè)計經(jīng)驗，更重要的是還須具備技師的機(jī)床操作技能，也就是我們所稱的“三師”型人才。

綜合實(shí)訓(xùn)不單只看實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的研制結(jié)果，更要注重實(shí)訓(xùn)的實(shí)施過程。所謂注重實(shí)施過程就是注重實(shí)訓(xùn)過程中所學(xué)到的技能和解決工程實(shí)際問題的方法、技巧和經(jīng)驗。所以，綜合實(shí)訓(xùn)應(yīng)更好地模擬工程環(huán)境，處處從工程實(shí)際出發(fā)，使學(xué)生充分地感受到工程實(shí)際的氛圍［5］，只要經(jīng)歷過綜合實(shí)訓(xùn)的鍛煉，社會積累工程經(jīng)驗提高工程素質(zhì)，再加上實(shí)訓(xùn)中總會出現(xiàn)各種各樣的工程技術(shù)問題，正好引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的專業(yè)知識來處理和解決工程實(shí)際問題，從而更好地培養(yǎng)解決工程實(shí)際問題的能力。

四 建立建全考核制度，創(chuàng)新綜合實(shí)訓(xùn)的考核標(biāo)準(zhǔn)

綜合實(shí)訓(xùn)是大型的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它時間跨度大，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容多，專業(yè)性很強(qiáng)。引導(dǎo)學(xué)生積極參與，充分發(fā)揮各自潛能，是綜合實(shí)訓(xùn)的關(guān)鍵，更是其考核制度建設(shè)的關(guān)鍵。只有建立建全考核制度，創(chuàng)新考核標(biāo)準(zhǔn)，才能達(dá)到綜合實(shí)訓(xùn)的最終目標(biāo)。

在綜合實(shí)訓(xùn)中采用量化考核指標(biāo)，突出能力培養(yǎng)，注重實(shí)訓(xùn)過程，提倡個性發(fā)展的總體思路，建立了4S（階段）的考核制度，即考核也分四個階段進(jìn)行，每階段都分為五等（優(yōu)、良、中、及格、不及格），在四個實(shí)訓(xùn)階段中，以個人最擅長、能力最強(qiáng)的考核階段成績?yōu)榫C合實(shí)訓(xùn)的總成績，既把個人的興趣愛好和特長與考核相結(jié)合，又把實(shí)訓(xùn)過程中的能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高與考核掛上鉤，即在實(shí)訓(xùn)中除了做得優(yōu)秀的可評為優(yōu)以外，出現(xiàn)了工程技術(shù)問題的同樣可以評為優(yōu)，只要你能利用所學(xué)的專業(yè)知識來解決或部分解決所出現(xiàn)的工程技術(shù)問題，工程能力得到提高，并對其過程作了詳細(xì)地分析總結(jié)即可。從而使參加實(shí)訓(xùn)的同學(xué)都盡最大的可能發(fā)揮各自己專長和能力，并可得到客觀、公正、個性化的評價。

五 結(jié) 語

幾年來，我們通過對綜合實(shí)訓(xùn)的實(shí)施，初步探索出一條基于產(chǎn)品的實(shí)訓(xùn)新模式，收到了很好的教學(xué)效果，同學(xué)們在綜合實(shí)訓(xùn)中懂得了一般產(chǎn)品的研制過程，學(xué)會了如何運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識來解決工程實(shí)際問題，提高了工程能力，積累了工程經(jīng)驗，而且很多同學(xué)就是憑著實(shí)訓(xùn)中的鍛煉，順利地通過了用人單位的能力測試關(guān)。因此，這幾年我們機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)率都在90%以上，一直處于我校各專業(yè)就業(yè)率的前列，這也充分證明了我們的教學(xué)改革目標(biāo)是正確的，培養(yǎng)的人才是受企業(yè)歡迎的。由于綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)改革是在機(jī)制學(xué)科下進(jìn)行的，受到了很多因素的制約和限制，還有一些不盡如人意的地方：

第一，綜合實(shí)訓(xùn)要能夠與中小企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)（或技改）相結(jié)合，那就更具價值和工程實(shí)際意義。因為我們現(xiàn)在的綜合實(shí)訓(xùn)還只是對實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品（或裝置）進(jìn)行設(shè)計和研制，實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品也多為現(xiàn)有產(chǎn)品，創(chuàng)新顯得不足，而且實(shí)訓(xùn)中消耗的都是真材實(shí)料，雖然使學(xué)生得到鍛煉，但還是覺得有浪費(fèi)之嫌。現(xiàn)在不少的中小企業(yè)都有產(chǎn)品開發(fā)的欲望和財力，相對缺乏的只是技術(shù)，若能把兩者結(jié)合起來，那就是最完美、最具工程意義的綜合實(shí)訓(xùn)了。

第二，由于現(xiàn)有的綜合實(shí)訓(xùn)受到時間和資源的限制，一個班級最多只能選擇1－2個實(shí)訓(xùn)項目進(jìn)行，每個學(xué)生在工藝設(shè)計和加工試制的實(shí)訓(xùn)中，也就只能承擔(dān)1－2道工序的實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)數(shù)量略顯不足。若能從專業(yè)以上層面全方位的設(shè)置綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，即把零件課程設(shè)計和工藝工裝課程設(shè)計與綜合實(shí)訓(xùn)相結(jié)合一起來完成某產(chǎn)品的研制，把綜合實(shí)訓(xùn)的產(chǎn)品設(shè)計階段的內(nèi)容由零件課程設(shè)計承擔(dān)，綜合實(shí)訓(xùn)的工藝設(shè)計階段由工藝工裝課程設(shè)計承擔(dān)，它既能解決原課程設(shè)計虛擬的問題，又增加了綜合實(shí)訓(xùn)的時間，也就可增加更多的實(shí)訓(xùn)項目，讓學(xué)生有更多的鍛煉機(jī)會。

第三，我們的綜合實(shí)訓(xùn)是在機(jī)制的切削與數(shù)控加工兩大實(shí)驗室進(jìn)行的，兩實(shí)驗室共有各類機(jī)床加工設(shè)備30多臺套，只能說基本滿足綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的硬件要求，還遠(yuǎn)沒到完全模擬工程環(huán)境的程度，從而限制了更多實(shí)訓(xùn)項目的選擇，若能適當(dāng)?shù)卦黾右恍C(jī)床配套加工設(shè)備，不說完全模擬工程環(huán)境，至少達(dá)到一般企業(yè)的常規(guī)加工能力所需的硬件條件，綜合實(shí)訓(xùn)才能達(dá)到更為理想的教學(xué)效果。

第四，這種“工程化”的“真刀真槍”的綜合實(shí)訓(xùn)非常需要實(shí)踐經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)老師，尤其是我們所稱的“三師型”指導(dǎo)老師。目前，我們綜合實(shí)訓(xùn)最缺乏的就是指導(dǎo)老師，以至于前期的綜合實(shí)訓(xùn)不得不臨時外聘，要使綜合實(shí)訓(xùn)成為長期的教學(xué)形態(tài)，就必須加強(qiáng)我們自身師資隊伍的人才培養(yǎng)，否則，很難取得長期理想的效果。

［1］ 郭建華.重視工程教育 提高工科學(xué)生工程實(shí)踐能力［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（4）：125－126.

［2］ 顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP－CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索［J］.高等工程教育研究，2008（1）：14.

［3］ 查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008（3）：1－2.

［4］ 劉迎春.機(jī)械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐［R］.應(yīng)用型本科改革與發(fā)展建設(shè)研討會報告，2009.

［5］ 劉國榮，秦祖澤，黃俊偉，等.工程應(yīng)用本科教育特性及其創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2004（12）：40.

Exploration ＆Practice on Comprehensive Professional Training Based on CDIO Model

GUO Jian－xin，F(xiàn)U Cai－ming，PENG Hao－ge，GUAN Yue－qi
（College of Mechanical Engineering，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan 411101，China）

Based on the CDIO instructional concept，this paper discusses in speciality provision，we should set produces as our teaching program，pratical training as our teaching method，ability cultivation as our teaching point，and project development，as our teaching aim in comprehensive professional training process so as to explore a new training model based on products.

CDIO Model；educational reform；comprehensive professional training；mechanical design ＆manufacture

G642.0

A

1671－1181（2012）01－0102－04

2011－09－13

全國教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃2010年度重點(diǎn)課題（DIA100296）；湖南省教改研究項目（湘教通［2010］243號，編號327）。

郭建新（1955－），男，湖南湘潭人，高級實(shí)驗師，研究方向：機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)。