基于CDI0工程教育理念的金工實習課程教學改革探索

文章編號：1671-489X（2025）14-0140-05DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.140

0 引言

金工實習課程不但包含工程基礎理論，還包含大量的工程訓練實操項目，是一門理論與實踐緊密結(jié)合，讓理工科專業(yè)大學生在做中學、學中做，通過實踐檢驗理論并開展創(chuàng)新創(chuàng)造活動的專業(yè)必修課程。縱觀全國高校，金工實習課程都是學生開展科技創(chuàng)新實踐的先修課程，而金工實習實驗室則是學生完成競賽作品制作和發(fā)明創(chuàng)造的第一場所。上好金工實習課程、辦好金工實習實驗室，對新工科建設背景下培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新應用型人才具有重要的現(xiàn)實意義。隨著計算機技術(shù)在加工制造領(lǐng)域的深入應用，先進加工技術(shù)以其高效率、高精度和低成本的優(yōu)勢逐漸在加工領(lǐng)域占據(jù)重要地位。同時，各級各類技術(shù)標準和規(guī)范日趨成熟且廣泛應用。

面對上述趨勢，全國各高校不斷推進金工實習課程教學改革，在系統(tǒng)性培養(yǎng)理工科大學生的工程實踐思維與創(chuàng)新能力方面取得了一定成果[1-3]。這些成果為進行金工實習課程教學改革拓寬了思路，提供了豐富的經(jīng)驗。

近年來，在國家和新疆維吾爾自治區(qū)強有力的政策支持下，伊犁哈薩克自治州新型工業(yè)化進程不斷加快，一大批國際和國內(nèi)先進的高新產(chǎn)業(yè)項目先后落地霍爾果斯市，其中新材料研發(fā)與制造、新能源汽車關(guān)鍵零部件研發(fā)與制造、半導體制造等重點投資項目逐步進入實質(zhì)性實施階段。伊犁哈薩克自治州高新企業(yè)起點較高，普遍使用成熟的管理體系，采用國內(nèi)先進甚至是國際先進的生產(chǎn)設備。在管理方面，ISO質(zhì)量認證體系、PDCA循環(huán)等標準和原則已經(jīng)貫穿產(chǎn)品的整個生命周期；在生產(chǎn)方面，自動化流水線、工業(yè)機器人、智能機床等先進設備已經(jīng)廣泛應用在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)[4-5]。

高新產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展對人才的實踐能力提出了更高的要求，這也迫使地方高校必須加快金工實習課程的教學改革，探索符合自身實際的育人新方法，積累育人新經(jīng)驗。

CDIO工程教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果[。基于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思研發(fā)到運行直至廢棄的全生命過程，CDI0工程教育理念提煉出構(gòu)思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate）四個主要環(huán)節(jié)[7]。CDIO工程教育模式以分級項目為載體，能夠充分調(diào)動學生的主動能動性、構(gòu)建技術(shù)之間的有機聯(lián)系。在工程技術(shù)教學過程中，既注重學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，又關(guān)注其團隊協(xié)作精神與溝通交際能力的提升。CDI0工程教育模式所包含的12條標準可以為課程教學提供具體化、可測量和可操作的工具[8-9]。

本文針對伊犁師范大學機電類工科人才培養(yǎng)中存在的學生技術(shù)實踐水平不高、缺少先進加工技術(shù)訓練、缺乏交流溝通和團隊協(xié)作能力等問題，開展基于CDIO工程教育理念的金工實習課程教學改革探索。

1CDI0工程教育理念在金工實習課程教學改革中的意義

1.1有助于提高金工實習課程教學質(zhì)量

CDIO工程教育理念與金工實習課程強調(diào)提升學生動手能力和實踐技能的目標高度契合。CDI0工程教育理念倡導將課程內(nèi)容與實際項目相結(jié)合，讓學生在項目中學習和實踐。在金工實習中，可以設計一系列與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的項目，鼓勵學生進行團隊協(xié)作，讓學生組隊共同完成任務，在此過程中掌握相關(guān)技能，培養(yǎng)溝通能力和團隊合作精神。CDIO工程教育理念倡導采用多元化的考核方式，從課堂表現(xiàn)、項目完成情況、團隊協(xié)作等多個方面進行綜合考核，鼓勵學生提出新的想法和解決方案，從而激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，提高其實踐能力。這種綜合評價方式可以更加全面地反映學生的學習情況和實踐能力，有助于提高金工實習課程的教學質(zhì)量。

1.2有助于汲取人才培養(yǎng)經(jīng)驗

近年來，伊犁師范大學電子與工程學院在培養(yǎng)應用型、復合型人才方面積累了大量經(jīng)驗，取得了一些成果，但沒有將經(jīng)驗上升為理論，受益學生范圍明顯受限，逐步顯現(xiàn)出后勁不足的情況。將CDIO工程教育理念引入工科專業(yè)人才培養(yǎng)，有利于發(fā)現(xiàn)和掌握人才培養(yǎng)的規(guī)律，從供給側(cè)一端有效解決人才培養(yǎng)質(zhì)量不高和不穩(wěn)定的問題，對增強人才競爭力具有重要意義。

1.3有助于提升學生的學習主動性

CDIO工程教育理念強調(diào)利用實際項目或模擬案例，以學生為主體、教師為主導，讓學生在實踐中學習和掌握理論知識。在金工實習課程中引入CDIO工程教育理念可以使學生更深入地理解金屬加工工藝、設備操作和質(zhì)量控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而提高其實踐能力。CDI0工程教育理念鼓勵學生主動參與、積極探索，通過讓學生參與構(gòu)思、設計、實施和運作的全過程，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。在金工實習中，學生可以針對具體問題提出創(chuàng)新性的解決方案。同時，學生在積極參與過程中能進一步激發(fā)學習主動性，最終實現(xiàn)創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的協(xié)同培育。

2目前金工實習課程教學中存在的問題

2.1 安全意識淡薄

安全是開展一切教學工作的前提和必要條件。

伊犁師范大學擁有工程訓練中心，但由于工程訓練中心是近兩年才成立的，教師資源缺乏，各項基礎設備和管理還存在一定的問題。學生的金工實習安全教育主要依靠實習指導教師的口頭講述和操作過程中的巡查監(jiān)督，缺乏完善的安全教育體系。由于學生未踏入過企業(yè)工廠，他們對機械加工設備的危險性認識不足，存在女生不認真佩戴帽子、學生在操作機床和鉆床過程中佩戴手套等問題，甚至有部分學生在實習場所開玩笑、打鬧或隨意進入他人的工作區(qū)。此外，學生違反考勤制度、隨意離開崗位等行為也時有發(fā)生，大大增加了安全隱患。

2.2專業(yè)教學團隊缺乏

完整的金工實習教學環(huán)節(jié)應包括基礎理論知識講解、基本實踐操作演示、先進加工技術(shù)實踐、創(chuàng)新設計等過程。現(xiàn)階段，一些高校的金工實習指導教師普遍存在兩種情況：1）擁有豐富傳統(tǒng)機械加工經(jīng)驗的中高級技工，實踐經(jīng)驗強，但學歷低，對數(shù)控加工、電火花線切割、激光加工、3D打印等先進加工技術(shù)掌握不足；2）有較高學歷的青年教師具備較好的知識素養(yǎng)，具有一定的科研基礎，但缺乏實踐操作經(jīng)驗，無企業(yè)實踐工作經(jīng)歷，授課過程中無法做到與企業(yè)情況相結(jié)合。

因此，大多數(shù)高校金工實驗室都缺少“雙師雙能型”教師。伊犁師范大學工科專業(yè)發(fā)展起步晚，具有碩士研究生學歷的專任教師招聘較為困難，而引進實驗系列教師時也要求教師至少為研究生學歷且年齡必須在35周歲以內(nèi)，使得擁有企業(yè)實踐經(jīng)歷的人員因?qū)W歷和年齡的緣故難以被引進，導致金工實習課程師資力量嚴重不足。

2.3教學評價體系不完善

金工實習作為培養(yǎng)學生實際操作能力和解決實際工程問題能力的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量評價是保證教學質(zhì)量和培養(yǎng)目標達成的關(guān)鍵[10]。當前其質(zhì)量評價體系存在以下四方面突出問題。

1）傳統(tǒng)的金工實習教學評價往往側(cè)重對學生操作技能的考核，如以學生最終制作的樣品作為判斷依據(jù)，教師根據(jù)樣品的工整度和學生對設備操作的熟練度進行打分。這種單一的評價指標忽視了對學生其他重要能力的評估，如創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力、問題解決能力等，難以全面反映學生的實際能力和綜合素質(zhì)。

2）評價指標的設定缺乏量化和可測性，使教師在評價過程中難以準確、客觀地給出分數(shù)或等級，這可能導致評價結(jié)果的主觀性和隨意性，影響評價的公正性和準確性。

3）評價體系中缺乏及時反饋和改進機制，往往只是簡單地給出分數(shù)或等級，而沒有針對學生的具體表現(xiàn)給出具體的反饋和建議，導致學生難以了解自己的不足之處，無法及時改進和提高。

4）金工實習課程教學評價體系與行業(yè)需求和社會需求脫節(jié)，沒有充分考慮行業(yè)對人才的實際需求和社會對人才綜合素質(zhì)的要求，導致評價結(jié)果難以適應用人單位的需求。

2.4創(chuàng)新性實踐教學內(nèi)容缺乏

目前，伊犁師范大學工科類專業(yè)的金工實習教學內(nèi)容較為陳舊，教學項目與生產(chǎn)實際脫節(jié)嚴重，大多采用工科院校的傳統(tǒng)教學內(nèi)容，通過制作榔頭鍛煉學生的實踐操作能力。指導教師提前講解榔頭的設計圖紙和制作工藝，學生根據(jù)教師的講解實施相應的內(nèi)容，對基本技能進行全面練習。學生在金工實習過程中主要是重復指導教師的操作方法和步驟，屬于被動學習，這種教學方式類似于師傅帶學徒的模式，適用于培養(yǎng)技工而不是工程師。教學過程中，教師扮演主要角色，學生處于較為被動的狀態(tài)，缺乏主觀能動性。因此，這種金工實習模式在培養(yǎng)學生學習興趣、創(chuàng)新創(chuàng)造能力方面存在嚴重缺陷。

2.5 課程設置不合理

伊犁師范大學電子與工程學院現(xiàn)有的電子信息工程、電氣工程及其自動化等非機械類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中將金工實習課程安排在大一下學期，而這個時間段也是全校公共基礎課的開設時期，學院與學校的課程安排存在矛盾，金工實習課程無法在兩周內(nèi)集中進行，而是與普通專業(yè)課一樣，按每周四學時的方式安排課程。這種斷斷續(xù)續(xù)的實習方式，導致很難讓學生在短時間內(nèi)熟練掌握實踐操作方法，更不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，甚至會造成學生缺乏安全意識。此外，非機械類專業(yè)未開設相關(guān)機械基礎理論課程，學生缺乏相關(guān)的機械結(jié)構(gòu)認知，在實踐操作過程中，只能按照指導教師的步驟照葫蘆畫瓢，不能按照教師的要求進行有效的實踐。

3金工實習課程教學改革實施策略

3.1建立完善的安全教育環(huán)節(jié)

建立完善的安全教育環(huán)節(jié)是開展金工實習最重要的一步，它不僅關(guān)系到學生的個人安全，還直接影響到實習效果和設備的完好。在實踐課程開始前，除了由實習指導教師口述強調(diào)安全規(guī)章制度和注意事項以外，還應該利用課件、視頻、圖片等系統(tǒng)講解安全知識，結(jié)合剖析反面典型案例讓學生充分認識到安全事故的危害性和預防的重要性，確保學生將安全規(guī)章制度銘記于心。學習安全知識后，學生還可以通過手機答題的方式進行安全準入測試，測試通過以后方可進入實驗室進行后續(xù)的實踐操作學習。從實習前的集中培訓、機器設備上的警示標語，到實習過程中指導教師的監(jiān)督提醒，再到實習結(jié)束后的總結(jié)反饋，安全教育須貫穿金工實習的始終。

3.2打造專業(yè)的教學團隊

打造專業(yè)化、高素質(zhì)、實踐能力強的教學團隊能夠更好地提高教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)效率[1]。金工實習課程的教學目標是培養(yǎng)學生的實踐動手能力、工程素養(yǎng)和解決實際問題的能力。因此，教學團隊應包含不同類型的教師，由理論教師、實踐指導教師、企業(yè)導師等共同協(xié)作完成教學任務。教師團隊應具有豐富的金工實習或相關(guān)行業(yè)實踐經(jīng)驗，積極關(guān)注行業(yè)動態(tài)和技術(shù)發(fā)展，能夠?qū)⑿鹿に嚒⑿录夹g(shù)和新設備引入教學。同時，應定期組織教學研討會、技能培訓等活動，提升教學團隊的教學水平和實操能力，鼓勵教師參加專業(yè)培訓和學術(shù)交流會議，學習新知識、新技術(shù)和新方法。對較為優(yōu)秀的教師，要努力將其培養(yǎng)成既懂理論教學又懂實踐教學的“雙師型”教師，提高教學團隊的整體素質(zhì)。此外，還可加強校企合作，與企業(yè)共享師資資源，邀請企業(yè)專家來校授課或指導實習，或者派遣教師到企業(yè)掛職鍛煉，提升教師的實踐經(jīng)驗和教學水平。對于一些受到年齡和學歷限制的專業(yè)人才，應由學校牽頭，按特殊人才引進。

3.3改革實踐教學內(nèi)容

3.3.1 完善教學大綱和方案

在完善金工實習教學改革大綱和方案時，要明確教學目標與任務，強化學生的實踐動手能力，提升其工程素質(zhì)，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為學生后續(xù)參與學科競賽和創(chuàng)新活動和未來的工程實踐打下堅實基礎。具體而言，應基于CDIO工程教育理念，將實際工程案例引入金工實習課程，使教學內(nèi)容更加貼近實際工程需求，提高課程的實用性和針對性。此外，還可由授課教師建立實習題庫，讓學生在分組后選擇相應的題目，小組成員共同完成相應加工作品。

3.3.2教學內(nèi)容要突出學生的主觀能動性

在實踐教學方面，探索以教師指導為輔、學生自主分析問題和解決問題為主的教學新方法，賦予學生充分的自主權(quán)，在安全第一的基礎上，下放學生分組和工具配置的權(quán)限，可不預設項目的答案和結(jié)果，充分釋放學生的創(chuàng)新創(chuàng)造潛力。在教學內(nèi)容制定上，要積極探索CDI0工程教育理念融入實踐教學全過程的方法，激發(fā)學生創(chuàng)新創(chuàng)造的欲望和興趣，注重學生間的差異，鼓勵學生個性化發(fā)展，充分發(fā)掘?qū)W生的內(nèi)在潛能。教學模式要基于以學生為本的理念，減少灌輸式和單向式教學，讓學生真正成為實踐教學的主體，充分發(fā)揮學生在實踐學習中的自我引導、幫扶和激勵作用，幫助其實現(xiàn)自我完善和成長。

3.3.3 教學內(nèi)容要與時俱進

適當減少傳統(tǒng)車、銑、刨、磨的訓練內(nèi)容，在教學內(nèi)容中大量加入數(shù)控加工（CNC）、3D打印、激光切割、激光打印、機器人編程與操作等先進制造技術(shù)和特種加工技術(shù)。若缺少某些特殊加工設備，要增加視頻展示與學習，讓學生充分接觸最前沿的制造技術(shù)。此外，每 2～3 年組織授課教師集中到珠三角或長三角地區(qū)的發(fā)達城市進行培訓學習，拓寬教師的眼界，豐富教學方法和手段，確保授課教師能夠跟得上制造業(yè)的發(fā)展步伐。根據(jù)市場需求和技術(shù)發(fā)展，每隔一段時間調(diào)整和優(yōu)化教學內(nèi)容和方法，確保教學內(nèi)容的前沿性和實用性。

3.4合理設置課程

對于機械類專業(yè)，在大一下學期開設專業(yè)課之前，可以讓學生通過參觀工程訓練中心、觀看先進制造技術(shù)相關(guān)視頻等，提升對機械制造的認知和對專業(yè)學習的興趣。在大三上學期，學生已經(jīng)學習了一定的專業(yè)基礎課程，對機械制造加工技術(shù)有了一定的理論基礎，此時開設金工實習課程可以讓學生更好地將所學理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。對于非機械類專業(yè)，在金工實習課程前應開設一定課時的基礎理論課，確保學生對金工實習內(nèi)容有大致的了解，其金工實習開課學期應由大一下學期調(diào)整為大三上學期，方便各專業(yè)學生溝通交流，提升金工實習課程教學質(zhì)量。

3.5 完善評價體系

3.5.1開展學生自評、組內(nèi)互評和教師評價

1）指導教師應明確學生自評的具體標準，確保學生清楚了解自評的要求和期望。教師可設計一份詳細的、便于學生填寫的自評表格或問卷，包含各項評價指標和評分標準，讓學生在金工實習結(jié)束后進行自我評估。在評價前，要鼓勵學生進行深入反思，總結(jié)自己在金工實習中的收獲與不足，思考改進的方法與途徑。通過自評，幫助學生提高自我認知和自主學習能力。

2）開展組內(nèi)互評時，應設置一些具體的評價指標，便于學生進行量化評價。可以采取小組討論、填寫互評表格等方式進行，但要注意評價的合理性和公正性，如可限制組員滿分的人數(shù)和團隊成員的總分。同時，教師應關(guān)注互評過程中的交流與反饋，及時解決出現(xiàn)的問題。

3）教師應根據(jù)學生的表現(xiàn)，結(jié)合自評和互評的結(jié)果進行全面、客觀的評價。評價內(nèi)容應包含多個方面，每個方面都要有具體的量化指標。教師完成評價后，應及時向?qū)W生反饋評價結(jié)果，指出學生在金工實習過程中存在的問題和不足，并提供具體的改進建議和指導。通過反饋與指導，幫助學生明確自己的改進方向和目標，促進他們在后續(xù)學習中取得更大的進步。在金工實習結(jié)束后，教師還可與學生共同討論評價結(jié)果的合理性和公正性，促進師生之間的交流與互動。

3.5.2豐富評價指標，采用多元化評價方法

1）構(gòu)建多元化的評價指標，包括操作技能、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力、安全意識、問題解決能力等方面，全面反映學生的實際能力和綜合素質(zhì)。2）采用多樣化的評價方法，如考試測試、實訓實驗、項目評估、作品展示等，全面反映學生在金工實習過程中的表現(xiàn)和成長。3）與企業(yè)建立合作，根據(jù)行業(yè)對人才的實際需求和社會對人才綜合素質(zhì)的要求，不斷調(diào)整和完善評價體系，確保評價結(jié)果能夠適應用人單位的需求。

4結(jié)束語

本文以伊犁師范大學為例，探討基于CDIO工程教育理念的金工實習課程教學改革，提升學生的實踐動手能力和創(chuàng)新思維，提高金工實習課程教學質(zhì)量。伊犁師范大學將不斷推進教學改革，持續(xù)完善金工實驗室的教學設備，加強金工實習課程師資隊伍建設，從而提高工科專業(yè)辦學水平，增強其社會影響力和競爭力。

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