基于CDIO理念的應用性本科院校模具設計與制造方向的實踐教學體系研究

【摘要】模具設計與制造專業(yè)是一類實踐性質很強的工程專業(yè)，實踐教學是對理論教學強有力的補充、深化和拓展。因此，迫切需要通過CDIO理念的實踐教學模式，加強學生實踐教學環(huán)節(jié)，同時深化學生理解所學的理論知識。使學生在畢業(yè)時具備模具設計與制造能力，解決實際問題的能力和團隊合作精神。本文針對模具設計與制造專業(yè)的實踐教學體系建設進行研究，提出一些基于CDIO模式的實踐教學體系的改革和思路。

【關鍵詞】CDIO 模具設計與制造 實踐教學

【課題項目】2010年度河北省高等教育教學改革研究項目：“材料成型與控制專業(yè)應用型本科人才培養(yǎng)與市場需求探索”，基金號：10304。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）09-0226-02

一、引言

CDIO（ Conceive-Design-Implement-Oper-ate），即“構想—設計—實施—操作”。這4個過程來源于產(chǎn)品/系統(tǒng)的生命周期過程，涵蓋了絕大多數(shù)的工程師必要的專業(yè)活動[1]。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、 課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、 個人能力、 人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。

組織學生參加大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目、學科競賽等各種科技創(chuàng)新活動，不斷擴大項目資助范圍與資助強度，并建立省級校外實踐教學基地。國內(nèi)外的經(jīng)驗都表明CDIO“做中學”的理念和方法是先進可行的，適合工科教育教學過程各個環(huán)節(jié)的改革。

二、應用型本科院校模具設計與制造專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)現(xiàn)狀

1.“重理論，輕實踐”的陳舊觀念

模具設計與制造專業(yè)是一個實踐性較強的專業(yè)，由于受傳統(tǒng)觀念的影響，相當一部分人認為實踐教學附屬于理論教學，如果加強實踐教學就等于把本科教育與高職教育混為一談。這種觀念扭曲了工程應用型本科人才的培養(yǎng)目標，也扭曲了理論教學與實踐教學相互依存、相互促進的辨證關系。

2.實踐教學投入不足，管理有待完善

新建工程應用型本科院校大多存在財力不足的現(xiàn)象，導致實驗、實訓達不到教學大綱的要求。實習基地不夠完善，工廠受效益、安全等因素的制約，不愿接受高校實習的學生。另外，新建本科院校青年教師較多，實踐經(jīng)驗不足，導致在一些實習、實訓環(huán)節(jié)上出現(xiàn)“走馬觀花”的現(xiàn)象，難以保證實踐教學環(huán)節(jié)的質量。

3.實踐型教師隊伍有待加強

目前，高校教師都是碩士、博士畢業(yè)，大多是從學校到學校，理論教學無疑能滿足要求，但是實踐教學經(jīng)驗困乏。基于這種現(xiàn)狀，對教師隊伍提出了更高的要求，要求組建雙師型的教師隊伍迫在眉睫。

4.實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容陳舊

新建工程類本科院校實踐環(huán)節(jié)教學課時少，內(nèi)容陳舊。多為基礎性實踐，缺少綜合性創(chuàng)新性實驗。在教學方法上以被動型、灌輸型占主導地位，學生很難發(fā)揮自身的主觀能動性，開發(fā)創(chuàng)造性思維[2]。

基于以上現(xiàn)狀，有必要引入CDIO理念對模具設計與制造方向的應用型人才實踐教學體系進行改革，以增強工程實踐意識，培養(yǎng)目前市場需求的人才。

三、基于CDIO工程教育理念的模具設計與制造方向實踐教學改革

工程教育模式可以在課堂上有效建立互動式、啟發(fā)式和探究式的學習方式，能引導學生提出問題，解決問題的方法。實踐教學課程的教學改革，既要遵循該課程的傳統(tǒng)理論知識，又要符合CDIO工程教育模式對項目支撐課程的要求[3]。

1.CDIO工程教育理念激發(fā)學習興趣

興趣是最好的老師，興趣是創(chuàng)造一個歡樂和光明的教學環(huán)境的主要途徑之一。實踐證明，激發(fā)學習興趣的首要前提是學生積極主動地進行創(chuàng)新思維。CDIO的工程教育理念，在一開始，就給學生一個系統(tǒng)的概念，讓他們知道要實現(xiàn)這個系統(tǒng)，就要先搞清楚系統(tǒng)中各個模塊的相關知識。而各個模塊在各個實踐環(huán)節(jié)進行詳細講解，從而激發(fā)學生對“做中學”的渴望。在培養(yǎng)學生的學習興趣，提高學生的實踐能力的教學模式中起著重要的作用。圍繞模具應用型人才培養(yǎng)目標，制造情景教學環(huán)境，采用合理的適合現(xiàn)代學生認知水平的教學方法，最大限度的激發(fā)學生求知欲望，因材施教，充分利用應用型本科院校的校內(nèi)實訓機構的優(yōu)勢，把企業(yè)的實際項目帶進實踐教學環(huán)節(jié)，大力提倡產(chǎn)、學、研相結合的模式。

2.項目的分級與設計

工程實踐的精髓是設計，CDIO的理念是基于項目教育和“做中學”的體現(xiàn)，也是強化模具專業(yè)學生實踐環(huán)節(jié)的重要手段。改革目標是通過注重培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發(fā)和實施能力，以及較強的自學能力、組織溝通能力和協(xié)調能力，吸收世界先進的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識的實踐課程體系。

在借鑒CDIO工程教育理念，利用項目教學優(yōu)勢，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)過程如圖1所示[3]。通過廣泛調研及企業(yè)對畢業(yè)生要求“零對接”的狀況，設置三級項目來達到CDIO理念要求的專業(yè)基本能力和專業(yè)核心能力。一級項目是通過學生的畢業(yè)設計來強化構思、設計、開發(fā)和實施能力，鍛煉學生綜合解決實際問題的能力。有若干個二級項目培養(yǎng)學生專業(yè)技能，在大三、大四時完成，還有幾個三級項目，主要培養(yǎng)學生機械類專業(yè)的基本技能，在大一、大二時完成。

3.項目的實施與保障

如圖1培養(yǎng)過程流程圖所示，一級項目畢業(yè)實習及畢業(yè)設計，這是對學生大學四年學習成果和能力的檢驗。最好是選擇企業(yè)的實際題目來做且與模具設計與制造專業(yè)密切相關，這樣就能夠體現(xiàn)CDIO的教學理念。一個較大的題目由一個項目組來完成，畢業(yè)實習必須針對各自的題目進行，一個項目組有一個組長，制定該項目的總體方案，其他成員完成各自的分支部分。在此過程中項目組成員要團結協(xié)作，以項目為核心，圓滿完成該項目的各項指標。對模具設計與制造方向的學生，要求每一個學生利用以色列Cimatron E公司的Cimatron E軟件完成產(chǎn)品的測繪和三維造型、快速分模、生成凹模電極、澆注系統(tǒng)模具三維造型及裝配、凸、凹模加工代碼的生成及仿真。二級項目實施主要強調學生對專業(yè)知識的應用能力，對于模具方向的學生主要訓練模具設計、制造能力以及在此過程中CAD/CAM、數(shù)控加工技術的應用能力。在這一環(huán)節(jié)中提前布置設計任務，塑料模具課程設計選擇小型的塑料制品、飾品，沖壓模具課程設計應選用小型沖壓件，設計完成后最好能加工成型。三級項目主要是機械類學生必備的技能，包括制圖、識圖能力、電工、電子實訓、機械原理、機械零件項目設計。這是作為工程技術人員必備的素質，也是最基本、最重要的環(huán)節(jié)，這種能力培養(yǎng)不好，就好像空中樓閣一樣，遙遙欲墜，因此要打好堅實基礎。一級項目中還有一個更重要的環(huán)節(jié)，就是金工實習。這是專業(yè)基礎實習，是工程技術人員必須經(jīng)過的訓練，經(jīng)過對企業(yè)調研，普遍反映應加強這方面的實訓，增加金屬工藝學的課時，深入了解冷加工、熱加工和金屬材料及熱處理原理。另外低年級的學生實行導師制，設立課外興趣小組，并與一些設計單位合作，經(jīng)過查閱資料，設計一些實用模具。

為了保障各級項目的順利實施，必須有一支實踐經(jīng)驗豐富、責任心強的指導教師隊伍，注重雙師型教師的培養(yǎng)，在安排課程時留出兼職教師的位置，選用企業(yè)工程技術人員進行以上三級項目的實施，特別是一級、二級項目指導。確保學生理解實踐生產(chǎn)過程，掌握項目的構思、設計、開發(fā)、實施的能力。

除了以上保障條件外，學校保證必要的實踐教學硬件和所需經(jīng)費，近年來我校為了營造應用型本科院校條件，投入大量的資金購進了三坐標測量儀、電火花線切割機床、電火花線成型機床、加工中心數(shù)控銑床等一系列模具制造所需設備，還配備了模具CAD/CAM/CAE軟件，為學生各級項目的實施提供了有力的保障。

四、結束語

我校機電工程系模具設計與制造方向實踐環(huán)節(jié)，基于CDIO理念的工程教育模式，以三級項目為實踐流程，充分調動了學生的積極性和主動性，實現(xiàn)了CDIO模式中的做中學的理念，提高了學生CDIOD的能力，以適應社會的需求。

參考文獻：

[1]顧佩華，沈民奮，李升平. 從 CDIO 到 EIP2CDIO—汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19

[2]畢風陽，王百成，黨躍軒等. CDIO指導下材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].價值工程，2010（32）：166-167

[3]馮志林，周佳男. 基于模式的計算機和軟件工程專業(yè)應用型實踐教學CDIO體系建設研究[J].現(xiàn)代物業(yè)，2010（5）：102-103

作者簡介：

王建玲（1962-），女，內(nèi)蒙古包頭市人，教授，唐山學院機電工程系，模具設計與制造負責人。