本站原创【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,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.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,在安排课程时留出教师的位置,选用企业工程技术人员进行以上项目的实施,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.