基于SWH-CDIO模式的《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程改革——以浙江水利水電專科學(xué)校為例

黃 勇，丁明明，蔡丹云

(浙江水利水電?？茖W(xué)校，浙江 杭州 310018)

1 課程特點(diǎn)、現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》是一門實(shí)踐性和操作性很強(qiáng)的課程，更是本校重點(diǎn)專業(yè)模具設(shè)計(jì)與制造的核心課程，課時(shí)達(dá)100學(xué)時(shí)，與此相關(guān)的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)5周，模具制造實(shí)訓(xùn)8周，因此，《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程教學(xué)的成與敗對(duì)模具專業(yè)人才培養(yǎng)關(guān)系重大.

模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的數(shù)控加工課程傳統(tǒng)教學(xué)模式有很多弊端.

1.1 在教學(xué)內(nèi)容方面

(1)數(shù)控加工課程與模具專業(yè)其它課程相對(duì)孤立，教學(xué)內(nèi)容的選取主要面向數(shù)控專業(yè)，與模具專業(yè)知識(shí)沒(méi)有緊密聯(lián)系，教材上的例題、習(xí)題與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與所學(xué)的模具設(shè)計(jì)與制造內(nèi)容也沒(méi)有關(guān)聯(lián).因此，學(xué)生學(xué)完了數(shù)控加工課程并不能加工模具零件.

(2)雖然有些學(xué)校進(jìn)行模具數(shù)控加工課程的改革，如把零散的模具零件加工引入教學(xué)內(nèi)容，透過(guò)學(xué)習(xí)模具零件的加工來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)，但是，因?yàn)槟＞吡慵闵?，沒(méi)有形成一套模具，因此，即便學(xué)生會(huì)加工單個(gè)模具零件，也無(wú)法加工出一套模具.

(3)數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容也與模具沒(méi)有緊密聯(lián)系，在該課程相關(guān)的數(shù)控實(shí)訓(xùn)中沒(méi)有引入模具零件作為工作任務(wù)，因此也無(wú)法訓(xùn)練學(xué)生加工模具.

1.2 在教學(xué)方法方面

(1)傳統(tǒng)教學(xué)模式的數(shù)控加工課程教學(xué)理論和實(shí)踐分離的，有的課程教學(xué)甚至以數(shù)控加工指令的介紹來(lái)組織教學(xué)，強(qiáng)調(diào)數(shù)控指令的應(yīng)用，缺乏應(yīng)用數(shù)控指令來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng).

(2)傳統(tǒng)教學(xué)模式以講授式為主，學(xué)生被動(dòng)地接受，沒(méi)有組織學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行思考與探討，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣沒(méi)有被激發(fā)出來(lái)，學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力沒(méi)有得到訓(xùn)練與開發(fā)，學(xué)生的個(gè)性發(fā)展、團(tuán)隊(duì)合作能力等均沒(méi)有得到訓(xùn)練與發(fā)展.

1.3 在教學(xué)評(píng)價(jià)方面

傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)方法仍然以理論考試為主，對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的模具數(shù)控加工技術(shù)實(shí)在不合理，學(xué)生懂理論卻未必掌握模具的數(shù)控加工方法，沒(méi)有評(píng)估到學(xué)生應(yīng)用數(shù)控加工知識(shí)解決模具加工的實(shí)際問(wèn)題.

1.4 在教學(xué)目標(biāo)方面

傳統(tǒng)的工程教育仍然重在教會(huì)學(xué)生做事，極其忽略教會(huì)學(xué)生做人，教會(huì)學(xué)生在做事中學(xué)做人，在做人中學(xué)做事.尤其對(duì)學(xué)生的職業(yè)道德、職業(yè)素質(zhì)缺乏足夠的重視與實(shí)踐，同時(shí)，對(duì)于最基本的做人道德的培養(yǎng)——誠(chéng)信、勤勞、合作、謙虛在工程教育中沒(méi)有引起重視.

事實(shí)證明，傳統(tǒng)教學(xué)模式存在很多不足，教學(xué)效果也不理想.如果在教學(xué)中仍按傳統(tǒng)的教學(xué)方法按章節(jié)講授，勢(shì)必降低的課程的完整性、實(shí)踐性，也缺乏趣味性，這不但難以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與激情，使得教學(xué)雙方都陷入困境，而且，學(xué)生不知道如何在真實(shí)的工程實(shí)際情境中靈活地使用知識(shí)和運(yùn)用技巧.這樣的教與學(xué)是很難適應(yīng)職業(yè)崗位要求的.

2 改革理念及主要內(nèi)容

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—操作”.它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程.CDIO的來(lái)源是“構(gòu)思”，“設(shè)計(jì)”，“實(shí)施”，“運(yùn)行”的英文單詞“Conceive”、“Design”、“Implement”、“Operate”的縮寫.其中，“構(gòu)思”主要包含對(duì)顧客需求進(jìn)行分析，對(duì)技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略和規(guī)章制度的設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)展理念、技術(shù)程序及商業(yè)計(jì)劃的制訂;“設(shè)計(jì)”主要包括對(duì)工程進(jìn)行計(jì)劃、對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)等;“實(shí)施”則是將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的過(guò)程，它包括了制造、解碼、測(cè)試以及設(shè)計(jì)方案等的確認(rèn);“運(yùn)行”則主要是通過(guò)對(duì)投入實(shí)施的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估的一個(gè)過(guò)程，它包括:對(duì)系統(tǒng)的修訂、改進(jìn)和淘汰等［1］.

近幾年來(lái)，浙江水利水電?？茖W(xué)校以教化、存史、熏陶、怡情、傳播等為目標(biāo)，將水文化(SWH)教育納入了學(xué)校日常教學(xué)體系中，研究提出了中國(guó)特色水教育的內(nèi)涵，構(gòu)建了相關(guān)的知識(shí)體系.浙江歷史長(zhǎng)河中蘊(yùn)含豐富的水文化資源，如八千多年前的跨湖橋文化和其后的河姆渡文化、馬家浜文化開始，大禹治水、錢王射潮，賀循鑿西興運(yùn)河，白居易、蘇軾筑白堤、蘇堤，茅以升設(shè)計(jì)建設(shè)錢塘江大橋，將這些歷史典故的水文化內(nèi)涵挖掘出來(lái)，如“海納百川”的寬廣胸懷、“水滴石穿”的堅(jiān)韌不拔、“水乳交融”的親密合作、“清者自清”的道德追求，并將其融入到工程教育中.這一創(chuàng)新教育模式強(qiáng)調(diào)做人與做事結(jié)合，做人通過(guò)做事來(lái)體現(xiàn)，做事依靠做人來(lái)保證，在培養(yǎng)過(guò)程中注重人文精神的熏陶，使培養(yǎng)出的工程師具備良好的職業(yè)道德、誠(chéng)實(shí)正直、富有責(zé)任感的以水育人、以文化人的SWH-CDIO的全人發(fā)展培養(yǎng)框架，把學(xué)生陪養(yǎng)成單位的好員工、社會(huì)的好公民、家庭的好成員，祝福成全和諧社會(huì).

本文擬基于SWH-CDIO的教育理念，以《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程為改革對(duì)象，借助真實(shí)的工作任務(wù)(即項(xiàng)目)為載體，按照完整的工作過(guò)程進(jìn)行教學(xué)的組織和實(shí)施，并注重課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核模式的相應(yīng)變革.

3 改革具體實(shí)踐方案

3.1 構(gòu)思——以職業(yè)能力與素養(yǎng)需求為主線，定位課程目標(biāo)

作為專業(yè)課程，必須與職業(yè)建立緊密的關(guān)系，才能滿足企業(yè)對(duì)人才的要求.《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》要依據(jù)所面向的模具行業(yè)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和能力要求進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)，把模具制造類職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和能力要求轉(zhuǎn)化成課程目標(biāo).精密模具數(shù)控加工技術(shù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域是經(jīng)模具制造工作過(guò)程分析，由模具制造體系中的職業(yè)“行動(dòng)領(lǐng)域”導(dǎo)出的，致力于開發(fā)學(xué)生的模具制造職業(yè)行動(dòng)能力.精密模具數(shù)控加工技術(shù)學(xué)習(xí)情境作為學(xué)習(xí)領(lǐng)域的具體化，應(yīng)緊密圍繞學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容及總學(xué)時(shí)，進(jìn)行具體化的分解和設(shè)計(jì)，進(jìn)而形成該課程每一個(gè)學(xué)習(xí)情境的明確的能力目標(biāo)、內(nèi)容要求和學(xué)時(shí)限制.課程目標(biāo)要以模具制造類職業(yè)行動(dòng)能力來(lái)描述，以職業(yè)能力與素養(yǎng)分析為基礎(chǔ)，面向模具制造整個(gè)工作過(guò)程，把模具制造需要的技能、知識(shí)、素質(zhì)有機(jī)地整合到一起［2］.

《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程的功能是培養(yǎng)學(xué)生能夠熟練地使用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行模具加工制造，以提高模具制造的效率和精度，適應(yīng)模具行業(yè)發(fā)展的能力.根據(jù)職業(yè)崗位能力分析確定的課程目標(biāo)見(jiàn)表1.

表1 《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程目標(biāo)

3.2 設(shè)計(jì)——以典型工作任務(wù)為線索，進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇和序化

(1)以模具制造的典型工作任務(wù)為課程內(nèi)容

《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程內(nèi)容的選擇主要從企業(yè)崗位的職業(yè)能力需求、學(xué)生的需要及其個(gè)性需求、課程的軟硬件資源配置、師資隊(duì)伍現(xiàn)狀、學(xué)生將來(lái)就業(yè)環(huán)境等幾個(gè)制約因素來(lái)考慮，見(jiàn)圖1.在內(nèi)容選擇分析的過(guò)程中使用任務(wù)調(diào)查法與工程鍛煉法，通過(guò)對(duì)學(xué)生、一線工人、技術(shù)專家、行業(yè)專家?guī)讉€(gè)層面的調(diào)查，筆者深入模具企業(yè)進(jìn)行半年以上的工作鍛煉，結(jié)合相關(guān)的專業(yè)技能考工如模具制造工、數(shù)控車床操作工、數(shù)控銑床操作工的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)校的教學(xué)條件(4臺(tái)數(shù)控銑床、6臺(tái)數(shù)控車床、1臺(tái)線切割機(jī)、1臺(tái)電火花成型機(jī))，在確定典型工作任務(wù)的基礎(chǔ)上，確定模具制造工作任務(wù)中涉及的實(shí)踐知識(shí)和理論知識(shí)，剔除學(xué)生已具備的知識(shí)或重復(fù)的內(nèi)容，最后確定學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)五個(gè)學(xué)習(xí)情境，見(jiàn)圖 2.［3］

(2)以工作過(guò)程序化學(xué)習(xí)內(nèi)容

由于職業(yè)教育的根本任務(wù)是把學(xué)生順利地導(dǎo)向工作體系，因而工作體系的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)成為課程內(nèi)容序列結(jié)構(gòu)的基本依據(jù).因此在內(nèi)容安排上是以工作過(guò)程為主線，將學(xué)科體系中的單一課程解構(gòu)，并將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入工作任務(wù)，清楚地顯示出學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程中的內(nèi)容與企業(yè)工作過(guò)程階段的相互對(duì)應(yīng)性，并分級(jí)細(xì)化工作過(guò)程，在各個(gè)層級(jí)的工作過(guò)程中載入理論知識(shí)與工作技能的教學(xué).

精密模具數(shù)控加工的工作過(guò)程見(jiàn)圖3.

(3)創(chuàng)設(shè)與職業(yè)崗位相適應(yīng)的課程子情境

遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律，按照一級(jí)學(xué)習(xí)情境逐層遞進(jìn)，二級(jí)學(xué)習(xí)子情境相互平行的關(guān)系，將該學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程劃分為五個(gè)一級(jí)學(xué)習(xí)情境，即精密模具銑削加工、精密模具車削加工、精密模具線切割加工、精密模具電火花成型加工、精密模具CAM技術(shù)等.具體學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)見(jiàn)表2.每一個(gè)學(xué)習(xí)情境下設(shè)的二級(jí)子情境間為平行關(guān)系，按照模具零件的加工工藝順序排列.整個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程選擇一套完整的典型復(fù)合模具作為載體，每個(gè)情境都按照分析零件圖紙→編制加工工藝→程序編制→質(zhì)量檢驗(yàn)的完整工作過(guò)程，把公差、材料、數(shù)控編程、數(shù)控加工等相關(guān)知識(shí)融入到整個(gè)教學(xué)過(guò)程中.［5］

圖3 精密模具數(shù)控加工的工作過(guò)程

表2 《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》學(xué)習(xí)子情境

3.3 實(shí)施——水文化環(huán)境下的教堂設(shè)計(jì)與實(shí)施

(1)將水文化始終貫穿工程教育

為培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)等軟實(shí)力，將水文化始終貫穿《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》教學(xué)過(guò)程中.首先，在該專業(yè)開設(shè)水文化課程，將水文化的內(nèi)涵與外延詳細(xì)介紹給學(xué)生，并強(qiáng)調(diào)水文化在工程實(shí)踐中的啟示和作用;其次，將水文化的精練標(biāo)語(yǔ)與掛圖布置于教學(xué)環(huán)境中;然后，以水文化溶入到課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，如“水滴石穿”的堅(jiān)韌不撥精神，鼓勵(lì)學(xué)生精于專業(yè)學(xué)生，勤于鉆研先進(jìn)模具制造技術(shù)，又如“海納百川”的包容精神，鼓勵(lì)學(xué)生在小組討論中包容同學(xué)的缺點(diǎn)和脾氣等;最后，在課程考核中，也將水文化素養(yǎng)納入考核內(nèi)容，比如，將學(xué)生在小組中的表現(xiàn)是否合乎水文化精神進(jìn)行考核.

(2)項(xiàng)目化課堂設(shè)計(jì)

依據(jù)CDIO工程教育理念，《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程打破純講述的教學(xué)方式，形成以職業(yè)能力與素養(yǎng)為目標(biāo)，學(xué)習(xí)情境中自我構(gòu)建的行動(dòng)過(guò)程為學(xué)習(xí)過(guò)程，以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目化方式進(jìn)行任務(wù)實(shí)施的“教學(xué)做”一體的新型教學(xué)模式.在項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)中，既考慮“工作化項(xiàng)目”的典型性，即設(shè)計(jì)的項(xiàng)目要有在模具制造中普遍應(yīng)用的含義，又能有效地促進(jìn)學(xué)生職業(yè)能力發(fā)展，達(dá)到本課程目標(biāo)的含義，同時(shí)還要兼顧學(xué)生畢業(yè)后可持續(xù)發(fā)展的需求［5］.

(3)小組式教學(xué)實(shí)施

《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程的實(shí)施過(guò)程是理實(shí)一體的.在單項(xiàng)技能訓(xùn)練階段，教學(xué)實(shí)施主要是在校內(nèi)先進(jìn)制造技術(shù)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)車間、CAD/CAM機(jī)房、模具產(chǎn)學(xué)合作中心進(jìn)行.教學(xué)活動(dòng)中，首先通過(guò)視頻、實(shí)物、仿真軟件讓學(xué)生獲得與教學(xué)相關(guān)的工作環(huán)境感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而獲得與工作崗位和工作過(guò)程相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技能.

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生5～6個(gè)人一組，分別擔(dān)任生產(chǎn)主管、數(shù)控工藝員、數(shù)控編程員、數(shù)控操作員、質(zhì)量檢驗(yàn)員，進(jìn)行分工協(xié)作(每完成一個(gè)件的加工，小組成員即更換角色).通過(guò)分組學(xué)習(xí)拓展學(xué)生的創(chuàng)造性思維空間和實(shí)踐空間，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、合作和交流能力，并有意識(shí)地將企業(yè)的優(yōu)秀文化融入到人才培養(yǎng)中來(lái)，提升學(xué)生的職業(yè)修養(yǎng).在綜合項(xiàng)目訓(xùn)練階段，教學(xué)設(shè)計(jì)按照實(shí)際生產(chǎn)中模具加工的工作過(guò)程對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行序化，盡量做到企業(yè)化實(shí)訓(xùn).隨著項(xiàng)目難度的增加，安排一部分學(xué)生進(jìn)入企業(yè)承接真實(shí)產(chǎn)品項(xiàng)目.深入企業(yè)的學(xué)生按企業(yè)員工進(jìn)行管理，然后在企業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，進(jìn)行機(jī)床操作、加工制作零件，讓學(xué)生切身感受企業(yè)文化和企業(yè)氛圍，期間重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)和職業(yè)操守.

3.4 運(yùn)行－教學(xué)評(píng)估與改進(jìn)

SWH-CDIO《精密模具數(shù)控加工技術(shù)》課程改革的難點(diǎn)和特別需要注意的地方.

(1)如何調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)不積極學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性.眾所周知，以往教學(xué)基本上是以老師向全體學(xué)生教授為主，考核基本上以學(xué)生個(gè)人考核為主，當(dāng)進(jìn)行小組化教學(xué)后必然帶來(lái)小組化考核，這樣的結(jié)果就是有部分學(xué)生就會(huì)作“東郭先生”，心想“反正有學(xué)生成績(jī)優(yōu)秀的同學(xué)努力就一定能完成任務(wù)”，所以在小組教學(xué)開展過(guò)程中推動(dòng)每個(gè)人參與教學(xué)，并在考核中得到體現(xiàn)是課程改革成功與否的關(guān)鍵之一.

(2)如何推動(dòng)小組進(jìn)行探討與研究.學(xué)生在沒(méi)有知識(shí)背景的情況下無(wú)從探討，因此，在探討之前，老師需要詳細(xì)講授完成任務(wù)必備的知識(shí)前提.并且在小組開展過(guò)程中，老師應(yīng)當(dāng)提供咨詢和幫助［6］.

4 特色與創(chuàng)新

(1)本課程改革引入SWH-CDIO的工程教育理念，將水文化貫穿整個(gè)工程教育過(guò)程，不僅強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)工程師的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力，也強(qiáng)調(diào)人文精神的熏陶，使培養(yǎng)出的工程師具備良好的職業(yè)道德、誠(chéng)實(shí)正直、富有責(zé)任感.

(2)應(yīng)用 CDIO的“構(gòu)思”，“設(shè)計(jì)”，“實(shí)施”，“運(yùn)行”的工程教育理論，以職業(yè)能力需求(一幅完整模具的制造)構(gòu)思學(xué)習(xí)情境目標(biāo)，以典型工作任務(wù)(模具的車削、銑削、電加工)等設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境，并以工作過(guò)程貫穿每個(gè)學(xué)習(xí)情境，并根據(jù)工作崗位需求將每個(gè)學(xué)習(xí)情境分成若干學(xué)習(xí)子情境，進(jìn)行項(xiàng)目化課堂教學(xué)與小組式學(xué)習(xí)，最后通過(guò)學(xué)生與老師的相互評(píng)估來(lái)改進(jìn)優(yōu)化課程教學(xué).

［1］EDWAD F.CRAWLEY，JOHAN MALMQVIST，et al.Rethinking Engineering Education:The CDIO Aproach［M］.New York:springer，2007:1 － 5.

［2］張艷麗.工程教育新理念CDIO對(duì)數(shù)控專業(yè)教育模式改革的幾點(diǎn)啟示［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010(15):164－166.

［3］王德山.高職院校精品課程《模具數(shù)控加工》教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2011，32(5):21 －22..

［4］謝 暴，杜蘭萍，劉艷華.校企合作模式下基于工作過(guò)程的學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)——以《模具數(shù)控加工技術(shù)》課程為例［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2011，32(2):63 －65.

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