基于CDIO構建材料成型及控制工程專業模具方向課程群

賀辛亥 王俊勃 徐潔 詹愛嫦 劉江南

［摘要］基于CDIO人才培養理念構建材料成型及控制工程專業模具方向課程群，將專業方向課以項目設計為核心作為一個課程群實施整體性建設，圍繞項目實施主線設計教學流程，創新教學模式，取得了良好的教學效果。

［關鍵詞］CDIO 成型工藝模具設計課程群

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］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院、瑞典哥德堡查爾姆斯技術學院、瑞典皇家技術學院和瑞典林克平大學等四所大學于2001年開發的一項工程教育改革計劃，它是最近十余年來國際工程教育的一種創新模式，高度概括和體現了“做”中“學”、“學”中“做”以及項目化教育教學，強調以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，因而受到國內外工科教育界的普遍認可。2005年顧佩華院士首次將CDIO教學理念引入中國，2008年我國專門成立了《中國CDIO工程教育模式研究與實踐》課題組，組織開展了CDIO工程教育模式試點工作，目前國內已有60多所高校在機械類、電氣類等專業開展了試點。

基于CDIO工程教育理念西安工程大學立項開展了“材料成型及控制工程專業CDIO人才培養模式研究與實踐”教學改革工作，通過構建CDIO模式的模具專業方向課程群和教學實踐，將項目實施的主線貫穿于課程教學的整個過程，以“課程群”的方式將材料成型專業中模具方向的主干課程有機地結合起來，避免了專業課程之間的內容重復或割裂，使學生能以聯想的方式掌握專業知識，取得了良好的教學效果。

二、構建以模具項目設計為核心的課程群

西安工程大學2005年設立材料成型及控制工程專業，并將專業培養目標定位為工程應用型人才。經過近年來的實踐和修改，逐漸形成了以材料科學基礎、工程材料及性能、塑性成型工程基礎、模具設計、模具制造工藝、模具CAD/ CAE/CAM、復合材料成形工藝、鑄造工程基礎、焊接工程基礎、特種加工、數控技術及應用等課程為中心的專業課程體系。

表1模具設計專業方向課程群教學計劃進程表

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基于CDIO的課程群圍繞學科來組織，同時與CDIO的活動交織，所以學科間相互支持和交叉。在本次專業教學計劃調整中，項目組將模具專業方向核心課作為一個“課程群”來統籌建設，徹底改變了原教學計劃中各門課程自成體系和知識零碎及割裂的缺陷。重新構建了模具專業課程結構體系，并更新了課程大綱，按照各門課程在培養學生知識能力結構中的任務和作用，進行了功能劃分，使教學內容有機地聯系起來，強化了各門課程之間的互補和整合，避免了空白和過多的重復，構建了系統完善的新型課程體系（如表1所示）。

通過對模具設計、模具制造工藝學、模具CAD/CAE/CAM、塑性成型工程基礎、數控技術及應用、特種加工等多門主干課程的教學大綱進行修改，重點加強了CAD、CAE、CAM等先進軟件知識內容，旨在使學生在系統的學習過程中，既學習了系統的專業理論知識，又掌握了先進的計算機輔助設計技術，通過專業課程設計項目教學環節的實施和考核，使學生具備了較強的模具項目綜合開發能力。

三、創設以模具項目為主線的教學流程

在課程改革中，項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容整合和重組，重新制定課程教學大綱，合理安排課程進程，并結合CDIO模式下的人才培養目標，要求將項目實施的主線貫穿于課程教學的全過程。模具專業方向“課程群”以各種類型模具設計項目（金屬模、塑料模等）命題作為教學的載體，并按模具設計開發項目的實施規律和要求安排主干課程的教學，各門主干課程的教學均要注重實踐動手能力的培養。經改革后的模具專業方向“課程群”教學流程如圖1所示。

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圖1模具設計專業方向課程群教學流程

在專業主干課程學習初期提出模具設計題目，使學生對模具有了初步認識；在各門主干課程的教學過程中教師有意識地結合模具設計題目進行授課、實驗和布置練習作業，并要求學生掌握必要的計算機輔助設計工具軟件；隨著模具設計、塑性成型工程基礎等課程教學的結束，要求學生必須完成模具設計項目的方案設計；待模具制造工藝學、模具CAD/CAE/CAM等課程教學的結束，學生完成項目的論證和優化設計，隨著數控技術及應用、特種加工等課程在課程群教學全部結束后，再進行三周專業課程設計集中訓練，完成具體的設計和加工制作，采用答辯和注射（沖壓）實驗方式對成果進行評定，對教學效果進行測評和反饋。

四、搭建實訓平臺創設新型學習模式

（一） 更新實驗設備設施，搭建實驗實訓平臺

在材料成型及控制工程專業建設中，我校創建了微型成型及模具實驗室，購置了微型注射成型機、微型沖壓機、微型擠出和吸塑成型機等設備，添置了二十余套可拆裝鋁合金模具和十余套可動態演示的原理展示柜。在模具專業方向“課程群”的實驗內容設置中，結合實驗室具體情況，增加了許多新的實驗項目。在教學中依托這些實驗平臺，學生可以開展自主設計實驗，確定需要測量的數據和實驗結果分析，以激發實驗興趣、加強學生創新實驗能力和動手能力的培養。

（二） 采用小組合作方式 培養學生團隊精神

模具設計課題從方案提出，到各組成部件的設計加工，再到模具的使用驗證，具有一定的綜合性和系統性，常常需要不同能力的多名學生組成團隊，才能很好地開展模具項目的全生命周期教學。因此，在教學實踐中，由3~ 4個學生組成學習小組，學生可自由組合并確定組長，采用分工合作、研討式的教學模式。這種學習模式，既激發了學生的創新意識，又培養了學生的溝通能力與團隊合作能力。

（三） 采用自主探究方式，激發學生學習興趣

教學內容在實施過程中，學生都以團隊內協作競爭的方式進行自主探究式學習，在整個學習和工作過程中，老師僅起指導作用，引導學生由“被動”學習向“主動”學習轉變，強調課堂教學與課余學習相結合。要求每位學生必須參與完成一套模具項目設計開發的全過程，具體包括塑件或鈑金件的設計（采用CAD軟件完成）、成型工藝方案制訂（必須提出多套方案）、模具設計（采用CAD軟件完成）、模具制造工藝規程編制（要求規范的格式）、模具材料的選擇與處理、模具加工與裝配（要求給出數控加工方案，采用CAM軟件完成數控自動編程）、模具試模與返修等部分（要求CAE軟件分析和實驗驗證相結合）。每位教師負責指導5~10位學生，要求4~5位學生完成一副模具的設計和制造任務。

（四）采用匯報交流方式, 培養表達溝通能力

在模具項目的實施過程中，要求各項目小組采用PPT進行項目匯報，內容包括項目構思、設計方案、加工工藝、功效成本等，并要求全體學生進行評價，只有評價合格的學生才可以進入后續操作，對不合格的項目小組責令重新提出構思與設計，直至通過為止。另外，課程的考核也采用匯報交流方式，可使學生之間實現經驗分享、拓展專業知識、培養語言表達和協調溝通能力。

五、結束語

總之，我校材料成型及控制工程專業借鑒CDIO工程教育模式，開展了模具專業方向“課程群”建設與研究，解決了模具專業課程教學中過去多門課程自成體系、知識零碎，不能有機聯系和綜合應用的缺陷。圍繞模具項目開發全過程主線，開展課程群的教學流程。采用小組探究式學習模式，使學生將課程學習和項目開發緊密聯系起來，既激發了學生的學習興趣，提高了學習的目的性，又培養了學生的創新意識，強化了動手能力，項目的實施取得了良好的教學效果。

［參考文獻］

［1］顧佩華,沈民奮,陸小華.重新認識工程教育—國際CDIO培養模式與方法［M］.北京：高等教育出版社,2009.

［2］潘越,徐輝,高瑞貞.基于CDIO的機械設計專業方向課程群新體系研究［J］.河北工程大學學報（社會科學版）,2012,29（1）.

［3］彭易菲.CDIO教育理念對我國實施卓越工程師教育培養計劃的啟示［J］.現代企業教育,2011,（2）.

［4］畢鳳陽,王百成,黨躍軒等.CDIO指導下材料成型及控制工程專業人才培養模式研究［J］.價值工程,2010,（32）.

［責任編輯：碧瑤］