基于CDIO構(gòu)建材料成型及控制工程專業(yè)模具方向課程群

賀辛亥 王俊勃 徐潔 詹愛嫦 劉江南

［摘要］基于CDIO人才培養(yǎng)理念構(gòu)建材料成型及控制工程專業(yè)模具方向課程群，將專業(yè)方向課以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為核心作為一個課程群實(shí)施整體性建設(shè)，圍繞項(xiàng)目實(shí)施主線設(shè)計(jì)教學(xué)流程，創(chuàng)新教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

［關(guān)鍵詞］CDIO 成型工藝模具設(shè)計(jì)課程群

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）02-0123-02

一、引言

CDIO（Conceive - Design - Implement - Operate）是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典哥德堡查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院和瑞典林克平大學(xué)等四所大學(xué)于2001年開發(fā)的一項(xiàng)工程教育改革計(jì)劃，它是最近十余年來國際工程教育的一種創(chuàng)新模式，高度概括和體現(xiàn)了“做”中“學(xué)”、“學(xué)”中“做”以及項(xiàng)目化教育教學(xué)，強(qiáng)調(diào)以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，因而受到國內(nèi)外工科教育界的普遍認(rèn)可。2005年顧佩華院士首次將CDIO教學(xué)理念引入中國，2008年我國專門成立了《中國CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐》課題組，組織開展了CDIO工程教育模式試點(diǎn)工作，目前國內(nèi)已有60多所高校在機(jī)械類、電氣類等專業(yè)開展了試點(diǎn)。

基于CDIO工程教育理念西安工程大學(xué)立項(xiàng)開展了“材料成型及控制工程專業(yè)CDIO人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”教學(xué)改革工作，通過構(gòu)建CDIO模式的模具專業(yè)方向課程群和教學(xué)實(shí)踐，將項(xiàng)目實(shí)施的主線貫穿于課程教學(xué)的整個過程，以“課程群”的方式將材料成型專業(yè)中模具方向的主干課程有機(jī)地結(jié)合起來，避免了專業(yè)課程之間的內(nèi)容重復(fù)或割裂，使學(xué)生能以聯(lián)想的方式掌握專業(yè)知識，取得了良好的教學(xué)效果。

二、構(gòu)建以模具項(xiàng)目設(shè)計(jì)為核心的課程群

西安工程大學(xué)2005年設(shè)立材料成型及控制工程專業(yè)，并將專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位為工程應(yīng)用型人才。經(jīng)過近年來的實(shí)踐和修改，逐漸形成了以材料科學(xué)基礎(chǔ)、工程材料及性能、塑性成型工程基礎(chǔ)、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝、模具CAD/ CAE/CAM、復(fù)合材料成形工藝、鑄造工程基礎(chǔ)、焊接工程基礎(chǔ)、特種加工、數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用等課程為中心的專業(yè)課程體系。

表1模具設(shè)計(jì)專業(yè)方向課程群教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程表

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基于CDIO的課程群圍繞學(xué)科來組織，同時與CDIO的活動交織，所以學(xué)科間相互支持和交叉。在本次專業(yè)教學(xué)計(jì)劃調(diào)整中，項(xiàng)目組將模具專業(yè)方向核心課作為一個“課程群”來統(tǒng)籌建設(shè)，徹底改變了原教學(xué)計(jì)劃中各門課程自成體系和知識零碎及割裂的缺陷。重新構(gòu)建了模具專業(yè)課程結(jié)構(gòu)體系，并更新了課程大綱，按照各門課程在培養(yǎng)學(xué)生知識能力結(jié)構(gòu)中的任務(wù)和作用，進(jìn)行了功能劃分，使教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來，強(qiáng)化了各門課程之間的互補(bǔ)和整合，避免了空白和過多的重復(fù)，構(gòu)建了系統(tǒng)完善的新型課程體系（如表1所示）。

通過對模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝學(xué)、模具CAD/CAE/CAM、塑性成型工程基礎(chǔ)、數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用、特種加工等多門主干課程的教學(xué)大綱進(jìn)行修改，重點(diǎn)加強(qiáng)了CAD、CAE、CAM等先進(jìn)軟件知識內(nèi)容，旨在使學(xué)生在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程中，既學(xué)習(xí)了系統(tǒng)的專業(yè)理論知識，又掌握了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施和考核，使學(xué)生具備了較強(qiáng)的模具項(xiàng)目綜合開發(fā)能力。

三、創(chuàng)設(shè)以模具項(xiàng)目為主線的教學(xué)流程

在課程改革中，項(xiàng)目組要求各任課教師互相溝通，通盤考慮“課程群”中六門主干課程的內(nèi)容整合和重組，重新制定課程教學(xué)大綱，合理安排課程進(jìn)程，并結(jié)合CDIO模式下的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求將項(xiàng)目實(shí)施的主線貫穿于課程教學(xué)的全過程。模具專業(yè)方向“課程群”以各種類型模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目（金屬模、塑料模等）命題作為教學(xué)的載體，并按模具設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目的實(shí)施規(guī)律和要求安排主干課程的教學(xué)，各門主干課程的教學(xué)均要注重實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)。經(jīng)改革后的模具專業(yè)方向“課程群”教學(xué)流程如圖1所示。

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圖1模具設(shè)計(jì)專業(yè)方向課程群教學(xué)流程

在專業(yè)主干課程學(xué)習(xí)初期提出模具設(shè)計(jì)題目，使學(xué)生對模具有了初步認(rèn)識；在各門主干課程的教學(xué)過程中教師有意識地結(jié)合模具設(shè)計(jì)題目進(jìn)行授課、實(shí)驗(yàn)和布置練習(xí)作業(yè)，并要求學(xué)生掌握必要的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具軟件；隨著模具設(shè)計(jì)、塑性成型工程基礎(chǔ)等課程教學(xué)的結(jié)束，要求學(xué)生必須完成模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)；待模具制造工藝學(xué)、模具CAD/CAE/CAM等課程教學(xué)的結(jié)束，學(xué)生完成項(xiàng)目的論證和優(yōu)化設(shè)計(jì)，隨著數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用、特種加工等課程在課程群教學(xué)全部結(jié)束后，再進(jìn)行三周專業(yè)課程設(shè)計(jì)集中訓(xùn)練，完成具體的設(shè)計(jì)和加工制作，采用答辯和注射（沖壓）實(shí)驗(yàn)方式對成果進(jìn)行評定，對教學(xué)效果進(jìn)行測評和反饋。

四、搭建實(shí)訓(xùn)平臺創(chuàng)設(shè)新型學(xué)習(xí)模式

（一） 更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)施，搭建實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺

在材料成型及控制工程專業(yè)建設(shè)中，我校創(chuàng)建了微型成型及模具實(shí)驗(yàn)室，購置了微型注射成型機(jī)、微型沖壓機(jī)、微型擠出和吸塑成型機(jī)等設(shè)備，添置了二十余套可拆裝鋁合金模具和十余套可動態(tài)演示的原理展示柜。在模具專業(yè)方向“課程群”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具體情況，增加了許多新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在教學(xué)中依托這些實(shí)驗(yàn)平臺，學(xué)生可以開展自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定需要測量的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，以激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣、加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣邮帜芰Φ呐囵B(yǎng)。

（二） 采用小組合作方式 培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神

模具設(shè)計(jì)課題從方案提出，到各組成部件的設(shè)計(jì)加工，再到模具的使用驗(yàn)證，具有一定的綜合性和系統(tǒng)性，常常需要不同能力的多名學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，才能很好地開展模具項(xiàng)目的全生命周期教學(xué)。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，由3~ 4個學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，學(xué)生可自由組合并確定組長，采用分工合作、研討式的教學(xué)模式。這種學(xué)習(xí)模式，既激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，又培養(yǎng)了學(xué)生的溝通能力與團(tuán)隊(duì)合作能力。

（三） 采用自主探究方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)內(nèi)容在實(shí)施過程中，學(xué)生都以團(tuán)隊(duì)內(nèi)協(xié)作競爭的方式進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)，在整個學(xué)習(xí)和工作過程中，老師僅起指導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生由“被動”學(xué)習(xí)向“主動”學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)與課余學(xué)習(xí)相結(jié)合。要求每位學(xué)生必須參與完成一套模具項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)的全過程，具體包括塑件或鈑金件的設(shè)計(jì)（采用CAD軟件完成）、成型工藝方案制訂（必須提出多套方案）、模具設(shè)計(jì)（采用CAD軟件完成）、模具制造工藝規(guī)程編制（要求規(guī)范的格式）、模具材料的選擇與處理、模具加工與裝配（要求給出數(shù)控加工方案，采用CAM軟件完成數(shù)控自動編程）、模具試模與返修等部分（要求CAE軟件分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合）。每位教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)5~10位學(xué)生，要求4~5位學(xué)生完成一副模具的設(shè)計(jì)和制造任務(wù)。

（四）采用匯報交流方式, 培養(yǎng)表達(dá)溝通能力

在模具項(xiàng)目的實(shí)施過程中，要求各項(xiàng)目小組采用PPT進(jìn)行項(xiàng)目匯報，內(nèi)容包括項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)方案、加工工藝、功效成本等，并要求全體學(xué)生進(jìn)行評價，只有評價合格的學(xué)生才可以進(jìn)入后續(xù)操作，對不合格的項(xiàng)目小組責(zé)令重新提出構(gòu)思與設(shè)計(jì)，直至通過為止。另外，課程的考核也采用匯報交流方式，可使學(xué)生之間實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)分享、拓展專業(yè)知識、培養(yǎng)語言表達(dá)和協(xié)調(diào)溝通能力。

五、結(jié)束語

總之，我校材料成型及控制工程專業(yè)借鑒CDIO工程教育模式，開展了模具專業(yè)方向“課程群”建設(shè)與研究，解決了模具專業(yè)課程教學(xué)中過去多門課程自成體系、知識零碎，不能有機(jī)聯(lián)系和綜合應(yīng)用的缺陷。圍繞模具項(xiàng)目開發(fā)全過程主線，開展課程群的教學(xué)流程。采用小組探究式學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生將課程學(xué)習(xí)和項(xiàng)目開發(fā)緊密聯(lián)系起來，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)的目的性，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，強(qiáng)化了動手能力，項(xiàng)目的實(shí)施取得了良好的教學(xué)效果。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］