基于CDIO的“数控技术”课程教学改革探究

潘克强 周知进 陶亮

摘 要：数控技术是机械设计制造及其自动化的专业核心课程之一，在整个课程体系中处于极其重要的地位。在新工科人才培养目标指導下，应通过引入CDIO工程教育理念，以学习成果为导向，注重工程实践能力的培养。同时，在教学模式上进行积极的改革探索，开展数控技术工程应用为驱动的教学过程，以适应国家和社会发展对高素质应用型人才培养的要求。

关键词：CDIO；工程应用；数控技术；教学改革

作者简介：潘克强，硕士，贵州理工学院讲师，研究方向为数字化设计与制造技术；周知进，博士，贵州理工学院教授，研究方向为机械系统动力学；陶亮，硕士，贵州理工学院讲师，研究方向为数字化设计与制造技术。（贵州 贵阳 550003）

基金项目：本文系2017年贵州省教育厅省级一流专业“机械设计制造及自动化”（编号：YLDX201602）与2016年贵州省教育厅项目“机械制造及其自动化省级重点支持学科”（编号：黔学位合字ZDXK[2016]22号）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）35-0036-02

随着贵州工业强省战略的深入推进，工程应用型技术人才短缺和应用型工程教育质量问题是贵州发展面临的新问题。项目组针对如何面向工业化战略，面向制造产业化升级培养具备良好创新实践能力，适应社会发展需求的高质量应用型工程技术人才进行了深入研究，对“数控技术”课程引入CDIO工程教育模式在教学内容、教学模式、评估方式等方面进行了积极的改革、探索和实践，取得了初步的成效。“数控技术”是机械类专业一门核心课程，具有很强的工程属性和实践性质。课程通以对典型的制造自动化设备——数控机床为主要研究对象，研究数字控制系统的工作原理、组成及数控加工工艺分析、数控机床程序编制的学习实践，旨在使学生获得关于数控技术在数控机床应用方面的基本理论和技能。

一、理论知识教学模式改革

传统的数控技术教学只是向学生讲解一个完整的数控技术知识体系，要改变传统的以教师讲课为主的教育理念，应树立CDIO工程教育理念，结合现有教学基础设施，从以下几方面引导学生开展学习：

1.教学过程中，根据学生以往的学习成绩，有针对性地将学生分成不同小组，通过小组成员分工协作，在每一堂课承担不同的任务角色，共同完成教学任务。并根据课堂竞课效果，由小组成员内部和不同的小组进行现场评分和课堂负责教师从前期准备、教学任务实施、教学效果等方面对小组成员团队协作、完成任务的表现进行全面考评。

2.采用以工程应用问题为导向的学生自主学习模式，针对教学内容引导学生提出问题并对问题所涉及的工程知识进行应用分析，在小组范围内开展研讨活动，最后总结得出结论。基于这样的教学思路，在数控加工工艺分析的教学过程中，引入工程实际问题“高锁螺母的加工”。引导学生提出问题“数控加工与传统机械加工的不同”。并在老师的指导下开展对数控加工工艺方案、数控加工工艺技术路线、数控加工切削参数等进行选取、优化的小组研讨会，要求学生对每一种加工方案及其工程应用中的优缺点提出自己的见解。

3.项目组为学生提供较为开放的教学环境，如通过学校的在线课堂教学网络，建立“数控技术”课程学习平台，提供电子学习资源，国内外优秀书籍等学习参考资料。与学生分享授课教师的授课PPT、教学大纲、教案、教学日历、实验指导书，试卷库建设资料等，并在教学过程中开展在线答疑指导，网络考查学生平台访问、知识搜集、练习题自检等自学情况。

二、实践应用教学模式改革

在CDIO工程教育理念下开展实践教学，让学生在“做中学”的宽松环境下开展实践学习，项目组从知识水平层面构建不同层次的实践教学平台，不仅搭建了知识应用体系，还培养了学生工程应用能力。主要表现为：

1.数控技术相关实验室综合平台都是围绕课程大纲、知识重点难点开设。为有别于传统教学过程中实验室主要开展演示、验证、综合等单一实验的功能，项目组结合教学评估需要、教学改革需求，设置基于CDIO工程教育理念的实验、实践场所。合理利用专业科研平台和学校实习实训基地，为学生开展自主实习和创新学习提供场所。

2.让学生从知识学习、资料查询、参数选取、方案制定、方案实施、过程监控、数据处理到实验报告撰写等方面，独立自主设计全过程的数控加工综合实验方案，培养学生从局部到全面的大局观意思。

3.鼓励学生积极参与各级各类的学科知识竞赛和加入到教师的科研活动中。指导学生开展创新性实验的研究工作，申报各级各类的创新创业项目。

三、评估体系改革

当前高等教育对学生的考评模式陈旧，仍以考试成绩为主要评估依据对学生知识学习、掌握情况进行考核，忽略了对学生实践能力和综合素质的评估。项目组以CDIO工程教育理念为指导，将教师作为学生学习效果的评估主体，综合学生基本能力、团队协作、实践创新、专业知识与工程应用等方面的表现全面地评价学生学习“数控技术”课程前后的学习效果、淡化考试评估的弊端。

1.基础知识评估（40%）。项目组基于CDIO教学理念，针对工程应用要求，对期末考试的知识内容、出题方法进行重新整合，使其尽可能反映学生对知识掌握的真实水平。虽然评价方式还需进一步探索发展，但基于现在的学生数量，考试仍是现阶段最客观、最主要的评估方式。

2.实践能力评估（40%）。主要通过作业完成的完整度和质量进行考察，一般学习能力越强的学生作业完成质量越好；试验过程及实验报告（不但要对学生在实验过程中的团队意识、动手实践能力进行考核，还要对实验报告的书面表达能力、实验结果的分析处理等进行评定）；通过教学过程中课堂竞课全过程的表现，对学生个人能力、人际关系、团队精神等进行综合考核。学生综合素质的评估要贯穿整个“数控技术”课程的学习过程。通过学习态度、出勤情况、课堂表现、创新创业和社会实践等方面进行考察，主要目的是通过考核来促进学生提升自我综合素养。

综上所述，通过在“数控技术”课程的教学实践中有意识引入CDIO工程教育理念是可行的，有利于提升学生的个人能力和解决工程问题的综合素质。由于开展研究时间短、教学改革的探索还存在许多不足，如在评价方式上怎么为学生在整个学习过程中提供一个更加客观公正的方法，对学生的个人能力和综合素质进行跟踪和评估。在后续的“数控技术”教学改革中，还需借鉴和参考成功案例，结合“CDIO教学大纲”“CDIO标准”和地方教育特色，培养学生CDIO全过程能力，使“数控技术”课程乃至整个机械工程专业的教学改革更加系统，以面向工业强省战略目标培养更多的工程应用型技术人才。

参考文献：

[1]于军.基于CDIO模式下模拟电子技术课程教学改革与实践[J].教育与职业，2014，（8）：129-131.

[2]周爱梅，刘欣，赵力超，等.基于CDIO理念的食品化学课程教学改革[J].食品与机械，2015，（3）：277-280.

[3]曹淼孙，梁志星.基于CDIO理念的工程专业教师角色转型[J].高等工程教育研究，2012，（1）：88-91.

[4]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-6+9.

[5]顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（下）[J].高等工程教育研究，2012，（5）：34-45.

责任编辑 陈 莉