论文部分内容阅读
【摘要】模具设计与制造专业是一类实践性质很强的工程专业，实践教学是对理论教学强有力的补充、深化和拓展。因此，迫切需要通过CDIO理念的实践教学模式，加强学生实践教学环节，同时深化学生理解所学的理论知识。使学生在毕业时具备模具设计与制造能力，解决实际问题的能力和团队合作精神。本文针对模具设计与制造专业的实践教学体系建设进行研究，提出一些基于CDIO模式的实践教学体系的改革和思路。
【关键词】CDIO 模具设计与制造 实践教学
【课题项目】2010年度河北省高等教育教学改革研究项目：“材料成型与控制专业应用型本科人才培养与市场需求探索”，基金号：10304。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）09-0226-02
一、引言
CDIO（ Conceive-Design-Implement-Oper-ate），即“构想—设计—实施—操作”。这4个过程来源于产品/系统的生命周期过程，涵盖了绝大多数的工程师必要的专业活动[1]。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
组织学生参加大学生创新性实验计划项目、学科竞赛等各种科技创新活动，不断扩大项目资助范围与资助强度，并建立省级校外实践教学基地。国内外的经验都表明CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。
二、应用型本科院校模具设计与制造专业实践教学环节现状
1.“重理论，轻实践”的陈旧观念
模具设计与制造专业是一个实践性较强的专业，由于受传统观念的影响，相当一部分人认为实践教学附属于理论教学，如果加强实践教学就等于把本科教育与高职教育混为一谈。这种观念扭曲了工程应用型本科人才的培养目标，也扭曲了理论教学与实践教学相互依存、相互促进的辨证关系。
2.实践教学投入不足，管理有待完善
新建工程应用型本科院校大多存在财力不足的现象，导致实验、实训达不到教学大纲的要求。实习基地不够完善，工厂受效益、安全等因素的制约，不愿接受高校实习的学生。另外，新建本科院校青年教师较多，实践经验不足，导致在一些实习、实训环节上出现“走马观花”的现象，难以保证实践教学环节的质量。
3.实践型教师队伍有待加强
目前，高校教师都是硕士、博士毕业，大多是从学校到学校，理论教学无疑能满足要求，但是实践教学经验困乏。基于这种现状，对教师队伍提出了更高的要求，要求组建双师型的教师队伍迫在眉睫。
4.实践环节内容陈旧
新建工程类本科院校实践环节教学课时少，内容陈旧。多为基础性实践，缺少综合性创新性实验。在教学方法上以被动型、灌输型占主导地位，学生很难发挥自身的主观能动性，开发创造性思维[2]。
基于以上现状，有必要引入CDIO理念对模具设计与制造方向的应用型人才实践教学体系进行改革，以增强工程实践意识，培养目前市场需求的人才。
三、基于CDIO工程教育理念的模具设计与制造方向实践教学改革
工程教育模式可以在课堂上有效建立互动式、启发式和探究式的学习方式，能引导学生提出问题，解决问题的方法。实践教学课程的教学改革，既要遵循该课程的传统理论知识，又要符合CDIO工程教育模式对项目支撑课程的要求[3]。
1.CDIO工程教育理念激发学习兴趣
兴趣是最好的老师，兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一。实践证明，激发学习兴趣的首要前提是学生积极主动地进行创新思维。CDIO的工程教育理念，在一开始，就给学生一个系统的概念，让他们知道要实现这个系统，就要先搞清楚系统中各个模块的相关知识。而各个模块在各个实践环节进行详细讲解，从而激发学生对“做中学”的渴望。在培养学生的学习兴趣，提高学生的实践能力的教学模式中起着重要的作用。围绕模具应用型人才培养目标，制造情景教学环境，采用合理的适合现代学生认知水平的教学方法，最大限度的激发学生求知欲望，因材施教，充分利用应用型本科院校的校内实训机构的优势，把企业的实际项目带进实践教学环节，大力提倡产、学、研相结合的模式。
2.项目的分级与设计
工程实践的精髓是设计，CDIO的理念是基于项目教育和“做中学”的体现，也是强化模具专业学生实践环节的重要手段。改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程教育共识的实践课程体系。
在借鉴CDIO工程教育理念，利用项目教学优势，充分发挥学生的主观能动性，培养过程如图1所示[3]。通过广泛调研及企业对毕业生要求“零对接”的状况，设置三级项目来达到CDIO理念要求的专业基本能力和专业核心能力。一级项目是通过学生的毕业设计来强化构思、设计、开发和实施能力，锻炼学生综合解决实际问题的能力。有若干个二级项目培养学生专业技能，在大三、大四时完成，还有几个三级项目，主要培养学生机械类专业的基本技能，在大一、大二时完成。
3.项目的实施与保障
如图1培养过程流程图所示，一级项目毕业实习及毕业设计，这是对学生大学四年学习成果和能力的检验。最好是选择企业的实际题目来做且与模具设计与制造专业密切相关，这样就能够体现CDIO的教学理念。一个较大的题目由一个项目组来完成，毕业实习必须针对各自的题目进行，一个项目组有一个组长，制定该项目的总体方案，其他成员完成各自的分支部分。在此过程中项目组成员要团结协作，以项目为核心，圆满完成该项目的各项指标。对模具设计与制造方向的学生，要求每一个学生利用以色列Cimatron E公司的Cimatron E软件完成产品的测绘和三维造型、快速分模、生成凹模电极、浇注系统模具三维造型及装配、凸、凹模加工代码的生成及仿真。二级项目实施主要强调学生对专业知识的应用能力，对于模具方向的学生主要训练模具设计、制造能力以及在此过程中CAD/CAM、数控加工技术的应用能力。在这一环节中提前布置设计任务，塑料模具课程设计选择小型的塑料制品、饰品，冲压模具课程设计应选用小型冲压件，设计完成后最好能加工成型。三级项目主要是机械类学生必备的技能，包括制图、识图能力、电工、电子实训、机械原理、机械零件项目设计。这是作为工程技术人员必备的素质，也是最基本、最重要的环节，这种能力培养不好，就好像空中楼阁一样，遥遥欲坠，因此要打好坚实基础。一级项目中还有一个更重要的环节，就是金工实习。这是专业基础实习，是工程技术人员必须经过的训练，经过对企业调研，普遍反映应加强这方面的实训，增加金属工艺学的课时，深入了解冷加工、热加工和金属材料及热处理原理。另外低年级的学生实行导师制，设立课外兴趣小组，并与一些设计单位合作，经过查阅资料，设计一些实用模具。
为了保障各级项目的顺利实施，必须有一支实践经验丰富、责任心强的指导教师队伍，注重双师型教师的培养，在安排课程时留出兼职教师的位置，选用企业工程技术人员进行以上三级项目的实施，特别是一级、二级项目指导。确保学生理解实践生产过程，掌握项目的构思、设计、开发、实施的能力。
除了以上保障条件外，学校保证必要的实践教学硬件和所需经费，近年来我校为了营造应用型本科院校条件，投入大量的资金购进了三坐标测量仪、电火花线切割机床、电火花线成型机床、加工中心数控铣床等一系列模具制造所需设备，还配备了模具CAD/CAM/CAE软件，为学生各级项目的实施提供了有力的保障。
四、结束语
我校机电工程系模具设计与制造方向实践环节，基于CDIO理念的工程教育模式，以三级项目为实践流程，充分调动了学生的积极性和主动性，实现了CDIO模式中的做中学的理念，提高了学生CDIOD的能力，以适应社会的需求。
参考文献：
[1]顾佩华，沈民奋，李升平. 从 CDIO 到 EIP2CDIO—汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19
[2]毕风阳，王百成，党跃轩等. CDIO指导下材料成型及控制工程专业人才培养模式研究[J].价值工程，2010（32）：166-167
[3]冯志林，周佳男. 基于模式的计算机和软件工程专业应用型实践教学CDIO体系建设研究[J].现代物业，2010（5）：102-103
作者简介：
王建玲（1962-），女，内蒙古包头市人，教授，唐山学院机电工程系，模具设计与制造负责人。
【关键词】CDIO 模具设计与制造 实践教学
【课题项目】2010年度河北省高等教育教学改革研究项目：“材料成型与控制专业应用型本科人才培养与市场需求探索”，基金号：10304。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）09-0226-02
一、引言
CDIO（ Conceive-Design-Implement-Oper-ate），即“构想—设计—实施—操作”。这4个过程来源于产品/系统的生命周期过程，涵盖了绝大多数的工程师必要的专业活动[1]。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。
组织学生参加大学生创新性实验计划项目、学科竞赛等各种科技创新活动，不断扩大项目资助范围与资助强度，并建立省级校外实践教学基地。国内外的经验都表明CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。
二、应用型本科院校模具设计与制造专业实践教学环节现状
1.“重理论，轻实践”的陈旧观念
模具设计与制造专业是一个实践性较强的专业，由于受传统观念的影响，相当一部分人认为实践教学附属于理论教学，如果加强实践教学就等于把本科教育与高职教育混为一谈。这种观念扭曲了工程应用型本科人才的培养目标，也扭曲了理论教学与实践教学相互依存、相互促进的辨证关系。
2.实践教学投入不足，管理有待完善
新建工程应用型本科院校大多存在财力不足的现象，导致实验、实训达不到教学大纲的要求。实习基地不够完善，工厂受效益、安全等因素的制约，不愿接受高校实习的学生。另外，新建本科院校青年教师较多，实践经验不足，导致在一些实习、实训环节上出现“走马观花”的现象，难以保证实践教学环节的质量。
3.实践型教师队伍有待加强
目前，高校教师都是硕士、博士毕业，大多是从学校到学校，理论教学无疑能满足要求，但是实践教学经验困乏。基于这种现状，对教师队伍提出了更高的要求，要求组建双师型的教师队伍迫在眉睫。
4.实践环节内容陈旧
新建工程类本科院校实践环节教学课时少，内容陈旧。多为基础性实践，缺少综合性创新性实验。在教学方法上以被动型、灌输型占主导地位，学生很难发挥自身的主观能动性，开发创造性思维[2]。
基于以上现状，有必要引入CDIO理念对模具设计与制造方向的应用型人才实践教学体系进行改革，以增强工程实践意识，培养目前市场需求的人才。
三、基于CDIO工程教育理念的模具设计与制造方向实践教学改革
工程教育模式可以在课堂上有效建立互动式、启发式和探究式的学习方式，能引导学生提出问题，解决问题的方法。实践教学课程的教学改革，既要遵循该课程的传统理论知识，又要符合CDIO工程教育模式对项目支撑课程的要求[3]。
1.CDIO工程教育理念激发学习兴趣
兴趣是最好的老师，兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一。实践证明，激发学习兴趣的首要前提是学生积极主动地进行创新思维。CDIO的工程教育理念，在一开始，就给学生一个系统的概念，让他们知道要实现这个系统，就要先搞清楚系统中各个模块的相关知识。而各个模块在各个实践环节进行详细讲解，从而激发学生对“做中学”的渴望。在培养学生的学习兴趣，提高学生的实践能力的教学模式中起着重要的作用。围绕模具应用型人才培养目标，制造情景教学环境，采用合理的适合现代学生认知水平的教学方法，最大限度的激发学生求知欲望，因材施教，充分利用应用型本科院校的校内实训机构的优势，把企业的实际项目带进实践教学环节，大力提倡产、学、研相结合的模式。
2.项目的分级与设计
工程实践的精髓是设计，CDIO的理念是基于项目教育和“做中学”的体现，也是强化模具专业学生实践环节的重要手段。改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程教育共识的实践课程体系。
在借鉴CDIO工程教育理念，利用项目教学优势，充分发挥学生的主观能动性，培养过程如图1所示[3]。通过广泛调研及企业对毕业生要求“零对接”的状况，设置三级项目来达到CDIO理念要求的专业基本能力和专业核心能力。一级项目是通过学生的毕业设计来强化构思、设计、开发和实施能力，锻炼学生综合解决实际问题的能力。有若干个二级项目培养学生专业技能，在大三、大四时完成，还有几个三级项目，主要培养学生机械类专业的基本技能，在大一、大二时完成。
3.项目的实施与保障
如图1培养过程流程图所示，一级项目毕业实习及毕业设计，这是对学生大学四年学习成果和能力的检验。最好是选择企业的实际题目来做且与模具设计与制造专业密切相关，这样就能够体现CDIO的教学理念。一个较大的题目由一个项目组来完成，毕业实习必须针对各自的题目进行，一个项目组有一个组长，制定该项目的总体方案，其他成员完成各自的分支部分。在此过程中项目组成员要团结协作，以项目为核心，圆满完成该项目的各项指标。对模具设计与制造方向的学生，要求每一个学生利用以色列Cimatron E公司的Cimatron E软件完成产品的测绘和三维造型、快速分模、生成凹模电极、浇注系统模具三维造型及装配、凸、凹模加工代码的生成及仿真。二级项目实施主要强调学生对专业知识的应用能力，对于模具方向的学生主要训练模具设计、制造能力以及在此过程中CAD/CAM、数控加工技术的应用能力。在这一环节中提前布置设计任务，塑料模具课程设计选择小型的塑料制品、饰品，冲压模具课程设计应选用小型冲压件，设计完成后最好能加工成型。三级项目主要是机械类学生必备的技能，包括制图、识图能力、电工、电子实训、机械原理、机械零件项目设计。这是作为工程技术人员必备的素质，也是最基本、最重要的环节，这种能力培养不好，就好像空中楼阁一样，遥遥欲坠，因此要打好坚实基础。一级项目中还有一个更重要的环节，就是金工实习。这是专业基础实习，是工程技术人员必须经过的训练，经过对企业调研，普遍反映应加强这方面的实训，增加金属工艺学的课时，深入了解冷加工、热加工和金属材料及热处理原理。另外低年级的学生实行导师制，设立课外兴趣小组，并与一些设计单位合作，经过查阅资料，设计一些实用模具。
为了保障各级项目的顺利实施，必须有一支实践经验丰富、责任心强的指导教师队伍，注重双师型教师的培养，在安排课程时留出兼职教师的位置，选用企业工程技术人员进行以上三级项目的实施，特别是一级、二级项目指导。确保学生理解实践生产过程，掌握项目的构思、设计、开发、实施的能力。
除了以上保障条件外，学校保证必要的实践教学硬件和所需经费，近年来我校为了营造应用型本科院校条件，投入大量的资金购进了三坐标测量仪、电火花线切割机床、电火花线成型机床、加工中心数控铣床等一系列模具制造所需设备，还配备了模具CAD/CAM/CAE软件，为学生各级项目的实施提供了有力的保障。
四、结束语
我校机电工程系模具设计与制造方向实践环节，基于CDIO理念的工程教育模式，以三级项目为实践流程，充分调动了学生的积极性和主动性，实现了CDIO模式中的做中学的理念，提高了学生CDIOD的能力，以适应社会的需求。
参考文献：
[1]顾佩华，沈民奋，李升平. 从 CDIO 到 EIP2CDIO—汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19
[2]毕风阳，王百成，党跃轩等. CDIO指导下材料成型及控制工程专业人才培养模式研究[J].价值工程，2010（32）：166-167
[3]冯志林，周佳男. 基于模式的计算机和软件工程专业应用型实践教学CDIO体系建设研究[J].现代物业，2010（5）：102-103
作者简介：
王建玲（1962-），女，内蒙古包头市人，教授，唐山学院机电工程系，模具设计与制造负责人。