基于工程教育認證的《模具CAD/CAM》課程一體化教學改革

韓翠紅　曲周德　李敏　王井玲

摘要：基于工程教育專業認證的理念，結合專業人才培養目標采用“回溯式設計”原則對《模具CAD/CAM》課程進行了教學大綱的改革。借鑒學習產出的教育模式開展以項目驅動式的一體化教學體系，實現理論知識和工程實際的融合。同時制定貫穿教學全過程的多元化考核方式，提高學生的學習主動性以及團隊合作能力，培養學生的創新精神和獨立思考的能力。

關鍵詞：回溯式設計；一體化教學體系；工程教育認證

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）33-0077-02

工程教育專業認證是目前國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。[1]工程教育專業認證強調以學生為中心的教育理念，以培養目標為導向，而專業課程體系是實現專業培養目標和培養標準的主要載體。[2]課程體系只有通過其中每門課程的有效實施才能最終達到畢業要求，而每門課程的有效實施需采用與課程教學內容相適應的教學組織形式和教學方法；同時應有與教學內容和教學方式相對應的評價方式。本文基于工程教育專業認證的理念以及材料成型及控制專業的培養目標，對專業核心課程《模具CAD/CAM》進行了教學大綱的修訂。借鑒學習產出的教育模式（Outcomes-Based Education，縮寫為OBE）開展一體化的教學體系設計；同時制定了涵蓋教學全過程的多元化學習產出（課程成績）的考核方式。

一、課程大綱的修訂

1.課程性質及地位。《模具CAD/CAM》是材料成型及控制工程專業的主干課程，通過該課程的理論學習、一體化教學項目和實踐訓練，要求學生能夠依據模具設計和制造的基本原則，運用三維造型軟件對產品進行模具設計和加工，分析模具結構形式，制定合理的設計方案，完成其主要模具尺寸參數的確定和結構設計；并通過加工模擬刀軌，確定模具的加工流程；針對模具結構中的典型零件的加工方案輸出工藝文件和加工程序。本課程的理論性和實踐性較強，在專業課程體系中起著承前啟后的作用。通過該課程的學習，學生應對圖形處理技術和圖形建模有較為深入的理解，并能熟練應用三維造型軟件。

2.課程教學目標與畢業要求的對應關系。依據材料成型及控制工程專業的培養目標，基于工程教育認證理念，本專業的學生在畢業時需具有工程知識、問題分析、設計/開發解決方案等十二個方面的知識和能力。針對《模具CAD/CAM》的課程特點，設定本課程的教學目標為以下五點：①能夠運用計算機基礎（語言）、大學物理、機械制圖等知識對圖形處理、窗口裁剪、消隱和光照等進行表述和解釋；②能夠依據模具設計和制造的基本原則，對產品進行模具設計和加工，分析其結構形式，制定合理的設計方案，并通過加工模擬刀軌，確定模具的加工流程；③能夠依據注塑模具和沖壓模具的特點，完成其主要模具尺寸參數的確定和結構設計；④能夠針對典型的注塑模具產品和級進模具產品進行工藝分析，運用相應的專業基礎知識，制定合適的工藝方案，并使用合適的現代工具（計算機）進行模具結構的設計以及加工編程，能夠對設計結果進行修正；⑤能夠針對模具結構中的典型零件的加工方案輸出工藝文件和加工程序。

二、OBE式的一體化教學體系

為達到《模具CAD/CAM》課程設定的教學目標，對教學計劃和課程內容采用“回溯式設計”原則。[3]“回溯式設計”原則基于學習產出的教育模式（OBE），以學生為中心，根據預期的教學目標和能力要求對教育模式進行設計。[4]

1.課程項目的設計。項目設計的主線是典型的注塑/沖壓產品，對其進行注塑/沖壓模具的設計，內容涵蓋產品工藝分析、模具設計、模具制造等多個環節，通過項目的實施使學生加深對模具結構和設計基礎知識的理解，并具備運用所學知識進行中等難度的注塑/沖壓模具結構設計和典型零件的制造工藝分析，能夠獨立查閱相關標準及設計手冊。

2.課程項目的實施。本課程項目內容為針對給定的零件，完成其結構設計。零件類型分為注塑和沖壓兩類，根據班級分組再確定每類零件的數量。項目中所需的零件均有課程組的老師依據實施時間、難易程度進行討論確定。學生需分組分別完成如下內容：（1）工藝方案確定；（2）模具主要尺寸的設計計算；（3）設備的選取和校核；（4）零件圖三維繪制；（5）模具結構設計（模具CAD）；（6）模具典型零部件的加工工藝流程（模具CAPP）；（7）模具典型零部件加工程序的輸出（模具CAM）；（8）現場演示、項目報告及PPT講解答辯。

在項目實施的過程中，需要借助上機實驗使學生進一步掌握計算機三維造型軟件的操作。以注塑模具設計為例，具體的實施包括產品工藝分析，注塑設備的選擇；分型面的設計、排位、澆注系統、頂出系統、合理的模架、限位塊以及導向塊的設計。通過真實再現工程實際設計的情況，引導學生積極思考、主動學習，鍛煉和提高學生的交流、溝通和表達能力以及團隊合作能力，培養學生的責任感和職業道德；使學生熟練運用所學專業知識進行系統的工程設計，培養學生解決復雜工程問題的能力。

三、課程考核方式及評定標準

依據工程教育認證標準，學習產出評估工作是達成課程教學目標必不可少的環節，因此制定貫穿教學全過程的多元化學習產出考核方式至關重要。《模具CAD/CAM》課程的成績考核由平時成績、項目成績、實踐操作成績（上機成績）和理論考試成績4個部分組成。

1.項目成績考核方式。每位同學的課程項目成績由小組成績和組內成績兩部分構成。課程項目小組需要完成的工作主要有按照課程項目題目分組查閱資料，完成材料成型模具的一個主要部件的結構設計計算，進行實物制作并完成相關的測試，撰寫項目研究報告并制作PPT進行匯報和答辯等。小組得分為組內所有同學的平均分，每位同學的得分依據其在組內的貢獻，在小組平均分的基礎上浮動，但最高分與最低分差值不得小于15%。項目成績的考核方式能夠提高學生的學習主動性以及團隊合作的能力，培養學生的創新精神和獨立思考的能力。

2.理論試卷的設計。《模具CAD/CAM》課程組的老師們根據課程大綱結合教學目標的指標點，分章節準備相關題目，構成課程的試題庫。試題的考核側重于解決分析實際工作中出現的復雜問題，提倡考查學生知識點的靈活運用能力。

四、小結

基于工程教育認證的開展提出了新的人才培養理念，為教育教學的改革提出了新的要求和動力。基于OBE教育模式，結合專業培養目標，以學生為中心對《模具CAD/CAM》課程的教學大綱進行教學改革，旨在培養學生具有工程知識、問題分析、設計/開發解決方案等的能力。該課程采用項目驅動式的一體化教學方式，注重理論知識與實踐能力相融合；考核方式以全過程、多元化的學習產出方式，提高學生解決復雜工程問題的能力，激發學習主動性和自覺性，培養學生的創新能力。

參考文獻：

[1]全國工程教育專業認證委員會秘書處.全國工程教育專業認證標準[G].工程教育專業認證工作手冊，2015.

[2]蔣宗禮.工程教育專業認證指標解讀[J].計算機教育，2008，（13）：10-13.

[3]顧佩華.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育研究，2004，（1）：27.

[4]Dejager，Nieuwenhuis.Linkages Between Total Quality Management And the Outcomes based Approach in an Education Environment[J].Quality in Higher Education，2005，Vol.11，No.3.