基于CDIO构建材料成型及控制工程专业模具方向课程群

贺辛亥 王俊勃 徐洁 詹爱嫦 刘江南

［摘要］基于CDIO人才培养理念构建材料成型及控制工程专业模具方向课程群，将专业方向课以项目设计为核心作为一个课程群实施整体性建设，围绕项目实施主线设计教学流程，创新教学模式，取得了良好的教学效果。

［关键词］CDIO 成型工艺模具设计课程群

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）02-0123-02

一、引言

CDIO（Conceive - Design - Implement - Operate）是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林克平大学等四所大学于2001年开发的一项工程教育改革计划，它是最近十余年来国际工程教育的一种创新模式，高度概括和体现了“做”中“学”、“学”中“做”以及项目化教育教学，强调以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，因而受到国内外工科教育界的普遍认可。2005年顾佩华院士首次将CDIO教学理念引入中国，2008年我国专门成立了《中国CDIO工程教育模式研究与实践》课题组，组织开展了CDIO工程教育模式试点工作，目前国内已有60多所高校在机械类、电气类等专业开展了试点。

基于CDIO工程教育理念西安工程大学立项开展了“材料成型及控制工程专业CDIO人才培养模式研究与实践”教学改革工作，通过构建CDIO模式的模具专业方向课程群和教学实践，将项目实施的主线贯穿于课程教学的整个过程，以“课程群”的方式将材料成型专业中模具方向的主干课程有机地结合起来，避免了专业课程之间的内容重复或割裂，使学生能以联想的方式掌握专业知识，取得了良好的教学效果。

二、构建以模具项目设计为核心的课程群

西安工程大学2005年设立材料成型及控制工程专业，并将专业培养目标定位为工程应用型人才。经过近年来的实践和修改，逐渐形成了以材料科学基础、工程材料及性能、塑性成型工程基础、模具设计、模具制造工艺、模具CAD/ CAE/CAM、复合材料成形工艺、铸造工程基础、焊接工程基础、特种加工、数控技术及应用等课程为中心的专业课程体系。

表1模具设计专业方向课程群教学计划进程表

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基于CDIO的课程群围绕学科来组织，同时与CDIO的活动交织，所以学科间相互支持和交叉。在本次专业教学计划调整中，项目组将模具专业方向核心课作为一个“课程群”来统筹建设，彻底改变了原教学计划中各门课程自成体系和知识零碎及割裂的缺陷。重新构建了模具专业课程结构体系，并更新了课程大纲，按照各门课程在培养学生知识能力结构中的任务和作用，进行了功能划分，使教学内容有机地联系起来，强化了各门课程之间的互补和整合，避免了空白和过多的重复，构建了系统完善的新型课程体系（如表1所示）。

通过对模具设计、模具制造工艺学、模具CAD/CAE/CAM、塑性成型工程基础、数控技术及应用、特种加工等多门主干课程的教学大纲进行修改，重点加强了CAD、CAE、CAM等先进软件知识内容，旨在使学生在系统的学习过程中，既学习了系统的专业理论知识，又掌握了先进的计算机辅助设计技术，通过专业课程设计项目教学环节的实施和考核，使学生具备了较强的模具项目综合开发能力。

三、创设以模具项目为主线的教学流程

在课程改革中，项目组要求各任课教师互相沟通，通盘考虑“课程群”中六门主干课程的内容整合和重组，重新制定课程教学大纲，合理安排课程进程，并结合CDIO模式下的人才培养目标，要求将项目实施的主线贯穿于课程教学的全过程。模具专业方向“课程群”以各种类型模具设计项目（金属模、塑料模等）命题作为教学的载体，并按模具设计开发项目的实施规律和要求安排主干课程的教学，各门主干课程的教学均要注重实践动手能力的培养。经改革后的模具专业方向“课程群”教学流程如图1所示。

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图1模具设计专业方向课程群教学流程

在专业主干课程学习初期提出模具设计题目，使学生对模具有了初步认识；在各门主干课程的教学过程中教师有意识地结合模具设计题目进行授课、实验和布置练习作业，并要求学生掌握必要的计算机辅助设计工具软件；随着模具设计、塑性成型工程基础等课程教学的结束，要求学生必须完成模具设计项目的方案设计；待模具制造工艺学、模具CAD/CAE/CAM等课程教学的结束，学生完成项目的论证和优化设计，随着数控技术及应用、特种加工等课程在课程群教学全部结束后，再进行三周专业课程设计集中训练，完成具体的设计和加工制作，采用答辩和注射（冲压）实验方式对成果进行评定，对教学效果进行测评和反馈。

四、搭建实训平台创设新型学习模式

（一） 更新实验设备设施，搭建实验实训平台

在材料成型及控制工程专业建设中，我校创建了微型成型及模具实验室，购置了微型注射成型机、微型冲压机、微型挤出和吸塑成型机等设备，添置了二十余套可拆装铝合金模具和十余套可动态演示的原理展示柜。在模具专业方向“课程群”的实验内容设置中，结合实验室具体情况，增加了许多新的实验项目。在教学中依托这些实验平台，学生可以开展自主设计实验，确定需要测量的数据和实验结果分析，以激发实验兴趣、加强学生创新实验能力和动手能力的培养。

（二） 采用小组合作方式 培养学生团队精神

模具设计课题从方案提出，到各组成部件的设计加工，再到模具的使用验证，具有一定的综合性和系统性，常常需要不同能力的多名学生组成团队，才能很好地开展模具项目的全生命周期教学。因此，在教学实践中，由3~ 4个学生组成学习小组，学生可自由组合并确定组长，采用分工合作、研讨式的教学模式。这种学习模式，既激发了学生的创新意识，又培养了学生的沟通能力与团队合作能力。

（三） 采用自主探究方式，激发学生学习兴趣

教学内容在实施过程中，学生都以团队内协作竞争的方式进行自主探究式学习，在整个学习和工作过程中，老师仅起指导作用，引导学生由“被动”学习向“主动”学习转变，强调课堂教学与课余学习相结合。要求每位学生必须参与完成一套模具项目设计开发的全过程，具体包括塑件或钣金件的设计（采用CAD软件完成）、成型工艺方案制订（必须提出多套方案）、模具设计（采用CAD软件完成）、模具制造工艺规程编制（要求规范的格式）、模具材料的选择与处理、模具加工与装配（要求给出数控加工方案，采用CAM软件完成数控自动编程）、模具试模与返修等部分（要求CAE软件分析和实验验证相结合）。每位教师负责指导5~10位学生，要求4~5位学生完成一副模具的设计和制造任务。

（四）采用汇报交流方式, 培养表达沟通能力

在模具项目的实施过程中，要求各项目小组采用PPT进行项目汇报，内容包括项目构思、设计方案、加工工艺、功效成本等，并要求全体学生进行评价，只有评价合格的学生才可以进入后续操作，对不合格的项目小组责令重新提出构思与设计，直至通过为止。另外，课程的考核也采用汇报交流方式，可使学生之间实现经验分享、拓展专业知识、培养语言表达和协调沟通能力。

五、结束语

总之，我校材料成型及控制工程专业借鉴CDIO工程教育模式，开展了模具专业方向“课程群”建设与研究，解决了模具专业课程教学中过去多门课程自成体系、知识零碎，不能有机联系和综合应用的缺陷。围绕模具项目开发全过程主线，开展课程群的教学流程。采用小组探究式学习模式，使学生将课程学习和项目开发紧密联系起来，既激发了学生的学习兴趣，提高了学习的目的性，又培养了学生的创新意识，强化了动手能力，项目的实施取得了良好的教学效果。

［参考文献］

［1］顾佩华,沈民奋,陆小华.重新认识工程教育—国际CDIO培养模式与方法［M］.北京：高等教育出版社,2009.

［2］潘越,徐辉,高瑞贞.基于CDIO的机械设计专业方向课程群新体系研究［J］.河北工程大学学报（社会科学版）,2012,29（1）.

［3］彭易菲.CDIO教育理念对我国实施卓越工程师教育培养计划的启示［J］.现代企业教育,2011,（2）.

［4］毕凤阳,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）.

［责任编辑：碧瑶］