王軍++吳鳳和

[摘要]工程能力培養(yǎng)的缺失在我國高等教育中較為突出，達到專業(yè)培養(yǎng)目標規(guī)定的實踐能力，滿足企業(yè)需求是我國高等工程教育亟待解決的問題。以現(xiàn)代工程教育理念為指導(dǎo)，針對機械制造專業(yè)方向構(gòu)建了CDIO項目式專業(yè)課程體系，以分級CDIO項目為主線建立了核心專業(yè)課的相互聯(lián)系。設(shè)計了“機械制造工藝及夾具設(shè)計”CDIO二級項目，對項目目標、內(nèi)容、實施、節(jié)點考核以及實施效果進行了介紹。實踐證明，該項目式教學(xué)模式將理論和專業(yè)知識與工程實踐融為一體，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和綜合素質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]CDIO；教學(xué)模式；工程能力；課程體系

[中圖分類號]G642.4[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2016）020098050

引言

按照國家和河北省《中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020）》和教育部《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》中加強高等教育內(nèi)涵建設(shè)、大力提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求，燕山大學(xué)結(jié)合辦學(xué)定位、學(xué)科特色和服務(wù)面向等，明確應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標定位，全面實施素質(zhì)教育。以人才培養(yǎng)模式改革為核心，推進教學(xué)團隊、教學(xué)模式、課程體系、課程教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)管理等綜合改革。

以國家“機械工程‘學(xué)研產(chǎn)互動與‘做中學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)”、國家特色專業(yè)、國家專業(yè)綜合改革試點等11項國家級本科教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)項目以及7項河北省本科教學(xué)質(zhì)量工程項目為依托，以機械工程類專業(yè)為試點，開展了工程類人才培養(yǎng)模式改革的一系列探索與實踐，取得了明顯成效。本文以機械制造及其自動化專業(yè)方向為例，并以二級項目為重點，介紹以工程能力為導(dǎo)向的項目式教學(xué)模式改革。

1CDIO項目式專業(yè)課程體系

按照機械制造工程師培養(yǎng)目標要求，遵循知識學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)并重的原則，構(gòu)建了基于團隊的分級CDIO（構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行）項目式課程體系[1，2]。機械制造及其自動化專業(yè)方向的項目式課程體系框圖見圖1。

CDIO項目共分為三級[3，4]。（1） 三級項目設(shè)置于單門專業(yè)課內(nèi)，以加強課程重點知識和技術(shù)的理解與應(yīng)用為目的。可以作為一級或二級項目的子項目；（2）二級項目是基于多門課專業(yè)知識有機融合、包含CDIO全過程的項目。旨在提高學(xué)生利用專業(yè)知識解決實際問題的能力和素質(zhì)；（3）一級項目是以專業(yè)知識綜合應(yīng)用和創(chuàng)新為目的的項目。一級項目有兩類，即創(chuàng)新設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計一級項目旨在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)興趣和創(chuàng)新意識，以具有一定創(chuàng)意的簡單機電產(chǎn)品研制為主，可以是國家、省、校以及學(xué)院不同層次的創(chuàng)新項目，優(yōu)秀作品可以參加各類創(chuàng)新設(shè)計大賽；畢業(yè)設(shè)計一級項目主要是讓學(xué)生參與教師承擔的企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)改造項目，提高學(xué)生的綜合實踐能力與素質(zhì)。

上述三個層次的項目都具有獨立的研究設(shè)計內(nèi)容、考核節(jié)點、考評標準、項目報告和演示匯報等。各級項目與各教學(xué)環(huán)節(jié)緊密銜接，項目間相互關(guān)聯(lián)，項目內(nèi)容和實施從課內(nèi)延伸到課外，從易到難、從基礎(chǔ)到專業(yè)分層次進行，涵蓋了專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能[5]。

2CDIO二級項目設(shè)計

2.1項目目標

本項目針對機械制造及其自動化專業(yè)方向設(shè)置，名稱為“機械制造工藝及夾具設(shè)計”。項目以典型零件機械加工為主線，形成機械制造工藝及工裝設(shè)計的完整知識鏈，鞏固已有專業(yè)技能、強化實踐環(huán)節(jié)，為畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)奠定基礎(chǔ)。圖2為二級項目知識結(jié)構(gòu)。第2期王軍吳鳳和以工程能力為導(dǎo)向的CDIO項目式教學(xué)模式探索——以機械制造及其自動化專業(yè)方向為例

項目的具體目標是：（1）加深理解“機械制造工藝學(xué)”、“切削原理與刀具”、“機械制造裝備”、“數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用”等專業(yè)課的聯(lián)系及其在實際中的綜合應(yīng)用，強化設(shè)計—制造一體化及“產(chǎn)品全生命周期”理念；（2）初步掌握文獻檢索、手冊和圖冊等資料查詢以及運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法；（3）注重理論聯(lián)系實際的工程應(yīng)用，初步具備分析與解決工程問題的能力。初步掌握綜合運用所學(xué)知識進行機械加工藝規(guī)程制訂及夾具設(shè)計；具備夾具三維建模能力；熟悉夾具制造、檢驗與裝配；（4）鍛煉結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造、檢測的實際動手能力；（5）引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，鍛煉和提高組織能力、交流能力以及團隊合作與競爭能力，培養(yǎng)責(zé)任感。圖2機械制造工藝及夾具設(shè)計二級項目知識結(jié)構(gòu)

2.2項目內(nèi)容

項目包括工藝制訂、專用和組合夾具設(shè)計及實物制作。主要內(nèi)容如下。（1） 零件的機械加工工藝規(guī)程制訂，主要進行構(gòu)思（Conceive）和設(shè)計（Design）能力訓(xùn)練；（2）零件的某工序?qū)Ｓ?組合夾具的設(shè)計，主要進行構(gòu)思（Conceive）和設(shè)計（Design）能力訓(xùn)練；（3）專用/組合夾具的虛擬裝配，根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)的正式圖，繪制零件3D圖、完成夾具3D模型的虛擬裝配及裝配過程的動態(tài)展示，主要進行實施（Implement）能力訓(xùn)練；（4）專用/組合夾具的實際制造與裝配，主要進行實施（Implement）和操作（Operate）能力訓(xùn)練；（5）撰寫項目報告和制作答辯PPT，主要進行設(shè)計（Design）和實施（Implement）能力訓(xùn)練。

2.3項目能力矩陣

根據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標制定項目能力矩陣，如表1所示，通過項目實施實現(xiàn)能力與任務(wù)的統(tǒng)一。1了解機械制造工藝、工裝與刀具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；初步掌握文獻檢索、資料查詢、調(diào)研及運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。了解認知初步掌握++綜合運用2熟練運用專業(yè)知識，通過零件定位、夾緊及工藝路線制定，保證零件的加工質(zhì)量；能夠分析和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的工藝和工裝的相關(guān)問題。了解認知初步掌握綜合運用+++++++++3掌握夾具的設(shè)計方法、步驟、要點以及夾具制造與裝配工藝，初步具備設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、高效經(jīng)濟夾具的能力；了解創(chuàng)新設(shè)計方法。了解認知初步掌握綜合運用+++++++++4初步掌握精度檢測的方案制定、測試、數(shù)據(jù)處理與分析的能力；學(xué)會有關(guān)檢具和測量儀器的操作使用。了解認知初步掌握++++綜合運用5具備較強的計算機應(yīng)用能力，基本掌握機械設(shè)計與仿真軟件如CAD、PROE的使用，初步具備建模及仿真能力，實現(xiàn)夾具的虛擬裝配和分析。了解認知初步掌握++++++綜合運用6了解機械制造行業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)、開發(fā)以及環(huán)境保護的法律、法規(guī)，能正確認識機械工程對客觀世界和社會的影響（對應(yīng)專業(yè)能力要求8）了解認知初步掌握++++++綜合運用7培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)習(xí)慣及終身學(xué)習(xí)能力；培養(yǎng)責(zé)任感、職業(yè)道德及組織管理能力；初步具備交流、競爭與合作能力。了解認知初步掌握+++++++++++綜合運用2.4項目考核方式

項目小組成績采取節(jié)點考核方式。共設(shè)置3個考核節(jié)點：節(jié)點一包括零件分析、工藝規(guī)劃；節(jié)點二包括夾具設(shè)計，夾具虛擬裝配，夾具加工制造；節(jié)點三包括項目報告及PPT匯報答辯。各節(jié)點考核的依據(jù)為是否符合工程實際要求，重點是精度保證與結(jié)構(gòu)工藝性。按照考核內(nèi)容完成情況分為五檔，如表2所示。三次節(jié)點成績和為小組總成績。每個學(xué)生的項目成績由小組成績和組內(nèi)成績綜合確定。組內(nèi)成績由組長負責(zé)與小組成員依據(jù)在組內(nèi)的貢獻討論確定。

3.1項目實施規(guī)劃

機械制造工藝及夾具設(shè)計二級項目以小組形式進行，實施進程如表3所示。3.2項目實施效果

圖3為學(xué)生完成的項目成果實例，項目內(nèi)容涵蓋了CDIO全過程，使學(xué)生得到了從構(gòu)思、設(shè)計、實施到運行全方位的培養(yǎng)和鍛煉。注重專業(yè)知識的實踐應(yīng)用，加強設(shè)計制造質(zhì)量的審核，讓學(xué)生深刻體會面向制造的設(shè)計理念。項目實施中有分工有合作，提高了學(xué)生的興趣和競爭意識。圖3夾具實物、裝配模型與裝配圖

4結(jié)束語

教學(xué)改革實踐證明，以實踐能力為導(dǎo)向、以分級項目為載體的工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式，將理論知識融于豐富的實踐活動，建立了核心專業(yè)知識的有機聯(lián)系，鞏固了已有的教學(xué)成果，體現(xiàn)了專業(yè)特色?；谛〗M的學(xué)習(xí)與實踐極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有助于學(xué)生創(chuàng)新意識、實踐能力、團隊精神和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

需要完善之處：進一步調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生逐漸克服依賴心理，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新；提高實物加工能力，縮短加工時限，保證加工質(zhì)量。參考文獻

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—Take specialized direction of mechanical manufacture and automation for instance

WANG Jun，WU Fenghe

（School of Mechanical Engineering，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei，066004，China）

AbstractThe lack of training engineering capacity is relatively obvious in the higher education in our country.It has become an urgent issue to tackle in higher engineering education to achieve the practical ability specified in the professional training aim，meet the demands of companies.CDIO projectbased course system is constructed and aims at the specialized direction of mechanical manufacture and automation，guided by modern educational theory，and the interrelationships of key specialized courses are established around the hierarchical CDIO projects.The second level CDIO project of the mechanical manufacturing technology and fixture is designed.The project objective，content，implementation plan，check method and effect are introduced.The teaching reform practice has proved that this teaching mode based on CDIO projects is helpful to train students′ engineering capacity and comprehensive quality by means of the combination of subject knowledge and engineering practice.

Key wordsCDIO；teaching mode；engineering capacity；course system