基于工程实践项目为载体的机械综合实训课程教学模式改革案例
江苏联合职业技术学院无锡交通分院
摘要：在机械综合实训课程教学中，教育模式以产品的构思、设计、实施、运作全过程为载体，现场模仿企业环境与生产模式，学生组成工程团队，合作完成实训项目。（实训项目可根据团队能力自主选择，有基础项目、进阶项目、复杂项目、企业合作项目，创新制造项目等），教师是组织者、指导者、激励者、帮助者和促进者，在整个实训过程中起到沟通、引导、激励、时间把控，适当监督生产纪律的综合作用。达到根据学生个人能力，个人兴趣，爱好，以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式去学习和获取相应的工程能力与工程素养的目标。
关键词：工程教育 工程团队 实训项目 教学模式
一、工程教育模式简介
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。即构思（Conceive）、设计（Design）、实 现（Implement）和运作（Operate）[1]，它以工业产品研发到设计制造，运行维护的生命周期为载体，培养学生解决工程实际问题的实践技能，强调知识与能力的关联和平衡，让学生在工程实践背景下通过实践、交流、合作的方式学习工程[1]。以“做中学”为教学方法，通过精心设计的教学项目进行教学活动，强调教学活动中教师的主导作用和学生的主体作用，强调学生的主动性和参与性。该种模式一般在高等学校的工程教育中使用比较广泛。
二、实施背景
1.随着改革带来的产业结构调整，转型升级以及经济增长方式的转变，五年制高职教育培养的学生不仅仅是一线岗位的操作人员，也可以是一线岗位的技术人员、管理人员、智能型操作人员等多种岗位。社会发展要求五年制高职人才的培养区别区中职教育，不仅要求学生学会操作，而且要求学生掌握策略技能，在会做的基础上，进一步去发展和创新以及与人交流合作的素质。
2.通过对用人单位需求调研，以及收集教师、毕业生、在校学生对课程体系改进的意见及建议，发现实践教学中存在以下问题：
第一，各工种实训独立成线，只注重单项技能的训练，单一的考核评估，将学生的注意力集中到理论知识以及局部的技能技巧上，致使学生无法所学知识、技能形成一个完整的认识，缺乏系统的分析能力和实际操作能力一旦遇到复杂的工作任务，往往无法灵活运用这些知识与技能快速有效地解决问题，综合能力培养不足。
第二，实践课程学习过程缺乏反思，实训都是以学生个体为单位，对产品质量重要性认识不足，且缺乏为完成共同的课题之间的交流合作与沟通，无法形成有特色的专业知识和职业技能。从教师层面考量，缺乏有效的学习反思，也制约教师教材幵发能力，教学设计能力的提高。
第三，实践教学评价方法重知识轻能力，重结果轻过程。现有教学评价方法难以体现企业的人才岗位职业技能要求，也容易忽略学生在学习过程中表现。
3.相关校企合作单位有一定量的冲压与塑料模具设计与制造需要专业老师与学生合作一起完成。
于是，我们考虑，在机械综合实训课程教学中，开展“源于实践，高于实践，用于实践”的基于真实项目的训练，借助 CDIO 模式开展教学探索。
机械制造技术专业学生进入四年级，按教学计划安排六周的机械综合实训。通过这六周的实训，把学生之前所学的专业知识与单项职业技能进行有效串联，调动每个学生的学习积极性，有效提升学生的工程实践能力。
有效提升教师的教学设计能力。
1.根据学校实训车间，把现有的实训设备最佳优化，模拟企业生产现场，成为教学型小工厂。引入企业8S管理文化，管理看板。让学生了解整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约、学习的内涵，有意识的逐渐完善自我，提升自己综合素质之目的。
2.学生分组，自主组建工程团队。
3.创设合理、进阶、创新、企业合作、引导创新型的设计与制造项目。
目标∶通过机械设计与制造产（作）品实践和各种创新设计与制作实践，让学生将有关机械制造各工种的的基本工艺理论、知识、方法和实践有机结合起来，从而让学生建立起工程的系统概念，建立起完整的工程意识，学习效果通过项目设计与制造一体化的学习经验来实现，为学生将来更好地适应工作岗位做好准备[2]。
四、工作过程与实施条件
1.实训车间管理借鉴企业车间班组管理模式，一个班学生四十人左右，让学生自主选择，分为四至五个小组，每个小组成为一个工程团队。团队成员客观讨论，分析，根据自己能力特点、兴趣、技能选择适合自己能够胜任的团队角色，担任该团队的项目队队长、项目设计师、生产调度员、操作人员、质检员等。
2.团队成员讨论选择适合自己团队能力的实训项目，达成共识，明确一起为之共同努力，合作完成该实训项目。（实训项目有基础项目、进阶项目、复杂项目、企业合作项目，创新制造项目等）
3.每个工程团队成员发挥主体作用，相互讨论、自主选定加工设备、选择材料和工量刃具，填写加工工艺过程卡，完成产品的设计、零件制造、质量监控、产品装配任务。教师检查加工工艺是否合理，操作技能是否正确掌握，是否有错误、不安全的操作方式，发现及时指出并帮助加以纠正，在整个实训过程中起到沟通、引导、激励、时间把控，适当监督生产纪律的综合作用。
4.学生在机械综合实训过程中要把以前所学的专业理论知识同车、钳、铣、磨、数控机床、电火花机床操作实践环节有机结合与运用，才能完成实训项目，计划一个工程团队每二周完成一个实训项目。如表1.1所示，（1）模具系列，（2）军事模型系列，（3）机床系列，（4）企业产品系列，（5）创新设计与制作系列。团队学生根据自己的能力、兴趣、学习特点、技能能力选择各系列中能胜任的二至三个项目进行设计与制造，在设计过程中，各队成员通过可行性讨论，可以对项目进行创新性的设计与改进，绘制图纸、团队成员分工合作，加工零件、质量检验、产品组装，共同完成该项目。
表1.1机械综合实训制作系列
序号 | 实训制作系列 | 项目内容 | 难度加分 | 备注 |
1 | 模具系列 | 一、单工序冲裁模 | 4 | 基础 |
二、级进冲裁模 | 5 | 进阶 | ||
三、弯曲模 | 4 | 基础 | ||
四、垫片冲孔落料复合模 | 5 | 进阶 | ||
五、梅花形冲孔落料模 | 6 | 复杂 | ||
六、单分型面注射模 | 4 | 进阶 | ||
七、瓶盖注射模 | 5 | 复杂 | ||
2 | 军事系列 | 八、汽车模型 | 4 | 基础 |
九、坦克模型 | 5 | 进阶 | ||
十、军舰模型 | 6 | 复杂 | ||
十一、歼击机模型 | 6 | 复杂 | ||
3 | 机床系列 | 十二、钻立铣模型 | 5 | 进阶 |
十三、平面磨床模型 | 6 | 复杂 | ||
4 | 企业产品系列 | 十四、企业产品系列 | 10 | 企业合作 |
5 | 创新设计系列 | 十五、创新理念设计与制造，产生社会与经济效应 | 15 | 自主创新制造 |
机械综合实训教学安排表1.2所示（二周为一个项目完成周期）
表1.2 机械综合实训教学安排表
周次 | 星期 | 学生工作 | 时间 | 教师工作 | 实训工 厂准备 |
一 | 一 | 1、实习动员、分队； 2、各队进行实训项目选择； 3、各队制作项目讨论准备，角色分工； | 7 | 1、职业道德与质量意识教育； 2、角色分工参考意见； | 计算机 20台 （CAD、Solidworks、软件） |
二 | 1、队员进行项目设计或项目创新改造设计； 2、各队员设计一到二个零件，队员间沟通； | 7 | 1、设计软件应用指导； 2、巡回检查，错误地方及时指正； | ||
三 | 1、零件装配，干涉检查； 2、讨论各项目零件的加工工艺，项目制作方案与制作流程； 3、讨论工作任务分工，每个队员一到二个零件加工任务； | 7 | 1、巡回检查指导； 2、错误地方及时指正； 3、检查项目零件绘制情况、合理的加工工艺制定引导，提示； | ||
四 | 1、零件制作，自主选择工量刃具与夹具，填写加工工艺卡片，自检加工质量，遇到问题及时与队长，老师沟通； 2、各队队长巡检与队员沟通， 3．检验员巡检； | 7 | 1、巡回指导、检查； 2、个别基本操作技能掌握不牢固队员进行个别辅导； 3、对不进入角色学生进行引导，鼓励，教育； |
车床三台 铣床二台 钻床三台 平面磨三台 数控车二台 数控铣二台 线切割二台 电火花二台 | |
五 | 1、零件制作，遇到问题及时与队长，老师沟通； 2、各队队长巡检零件制作情况，与队员沟通； 3、检验员巡检； | 7 | 1、巡回指导、检查； 2、个别基本操作技能掌握不牢固队员进行个别辅导； 3、对不进入角色学生进行引导，鼓励，教育； | ||
二 | 一 | 1、零件制作，自主选择工量刃具与夹具，自检，遇到问题及时与队长，老师沟通； 2、各队队长巡检零件制作情况，与队员沟通； 3、检验员巡检； | 7 | 1、巡回指导、检查； 2、对不进入角色学生进行引导，鼓励，教育； 3、个别基本操作技能掌握不牢固队员进行个别辅导； 4、项目制作时间掌控，根据实际制作情况与队员商量进行角色微调。 |
车床三台 铣床二台 钻床三台 平面磨三台 数控车二台 数控铣二台 线切割二台 电火花二台 |
二 | 1、零件制作，自主选择工量刃具与夹具，自检，遇到问题及时与队长，老师沟通； 2、各队队长巡检零件制作情况，与队员沟通； 3、检验员巡检 | 7 | 1、巡回指导、检查； 2、对不进入角色学生进行引导，鼓励，教育； 3、个别基本操作技能掌握不牢固队员进行个别辅导； 4、项目制作时间掌控，根据实际制作情况与队员商量进行角色微调。 | ||
三 | 组件装配，发现装配问题讨论、分析、调试； | 7 | 1、巡回检查组件装配情况； 2、帮助分析与解决装配中产生的问题； | ||
四 | 整体装配；发现问题进行讨论、分析、调试； | 7 | 1、巡回检查装配情况； 2、帮助分析与解决装配中产生的问题； | ||
五 | 1、队员对已完成的制作项目进行全方位的分析； 2、每位学生对自己在该项目制作中的表现，技能掌握情况，团队合作表现等方面进行客观评价； 3、各工程队学生之间进行互评； 4、各队队长进行项目完成总结； | 7 | 1、对各工程队项目完成情况进行综合评价； 2、对每位学生角色情况，零件完成情况，各工种技能掌握情况进行评价； 3、企业师傅点评； |
5.考核评价办法
1）采用过程考核的办法，以各工程团队制作项目结果为依据。实训评价具体如表1.3所示。
2）遵循多元智能理论，依据学生不同智能特点，实行过程性、差异化评价，从工程能力评价与工程素养以及团队完成项目情况三大块进行。学生自评占30%，团队成员互评分占30%，教师对学生个体进行评价占40%。对于校企合作制造项目企业相关师傅与教师评价各占20%。并根据选择各难度不同项目进行适当加分。
3）为鼓励团队成员积极进行企业项目制造并与培养自主创新意识与能力，选择该项目设计与制造的团队加分项会更高。
表1.3机械综合实训项目零件制作评价表
项目零件名称 | |||||||
班级 | 姓名 | 学号 | |||||
工程能力评价 (55分) | 评价 项目 | 要求 | 自评 （30%） | 组评 （30%） | 师评 （40%） | 分项 成绩 | |
项目零件 设计(10分) | 设计合理，有创新 理念 | ||||||
图纸绘制 （10分） | 图纸绘制正确，规范，尺寸、形位公差标注正确 | ||||||
加工工艺 (10分) | 加工工艺正确，流程合理 | ||||||
零件精度 (25分) | 加工精度达到设计要求 | ||||||
工程素养评价 (25分) | 团队协作 (10分) | 积极主动，有团队协作意识 | |||||
安全生产 (5分) | 无事故、损毁、环境整洁 | ||||||
学习态度 (5分) | 踏实、认真、刻苦、求实 | ||||||
文明礼貌 工作纪律 (5分) | 讲文明礼貌，遵守 工作纪律 | ||||||
团队得分说明 | 很好完成项目 得20分 基本完成项目 得10-15分 没有完成项目 得1-5分 | 团队完成情况（20分） | |||||
项目难度加分 | 基础项目 | 4分 | |||||
进阶项目 | 5分 | ||||||
复杂项目 | 6分 | ||||||
企业项目与创新项目 | 10-20分 | ||||||
教师签名
师傅签名 | 队长签名 | 总成绩 | |||||
五、实际成果、成效及推广情况
1.教育应使受教育者“学会认知、学会做事、学会共同生活和学会生存。[3]”以工程项目为载体的机械综合实训，融合项目课程、CDIO核心精神，实训教学模式侧重于实践技能和实际工作能力、创新能力以及团队协作能力的培养，并让学生对生产环境、相关车间角色职责及生产现场管理等有直接体验和认识，发展学生多方面的潜能，了解不同学生的需求，帮助学生认识自我，建立自信。近些年来，学生在数字化创新设计大赛、职业技能大赛，创新大赛等各项赛事上多次获奖，完成多项校企业合作项目、获得多项国家实用新型专利。
2.成果从实践教学的内容体系、教学模式、平台建设、保障机制等方面开展实践教学综合改革，取得了显著效果，有力地提高了学生的职业能力和就业竞争力。本成果首先在我校数控、模具、机械制造几个专业中试点，随后扩展到其他专业，在其他专业与同类职业学校发挥很好的示范引领作用。
3.促进教师不断学习，培养自己的工程实践能力，能够根据技术创新的步伐不断更新工程能力，不断听取来自产业与企业的反馈信息，从而根据存在的问题不断完善教育教学。
六、体会与思考
1.本案例实施重点在于要模拟企业生产管理模式，把现有的实验实训设备最佳优化，成为教学型小工厂，要让每位学生明确到自己担负的责任，每一位都是团队中的最重要一员，必须共同努力与协作才能完成该项目。
2.实施难点，第一在于教学过程中的组织，每个团队成员角色分工不同，在工作过程中如何协调好相互的零件设计与制造以及配合关系，保证零件的加工质量、装配质量。第二，企业合作模具设计与制造项目中，工程团队成员在工作时，如何保证质量，达到企业精度要求，现场管理与质量监控为重中之重。第三个，如何有效引导，激励学生进行创新设计与制造。
3.对于教师团队成员的要求比较高，必须要有丰富企业生产实践经验，熟悉实际产品生产的工艺、流程及质量标准，相关各工种职业技能达到高级工、技师以上水平，有较强的工程意识，接受过职业教育教学方法论与心理学的培训，具有开发职业课程的能力。