CDIO工程教育模式下《逆向工程与快速成型技术》课程的教学改革研究.pdf
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1、模具工业 2023年第49卷第9期CDIO工程教育模式下 逆向工程与快速成型技术 课程的教学改革研究曹剑飞,徐绍娟,李萌崛,林红英,廖益均(成都工业学院 材料与环境工程学院,四川 成都 611730)摘要:新工科背景下,培养创新能力强且具备先进制造技术的应用型人才是高校机械类专业开设 逆向工程与快速成型技术 课程的主要目标,归纳分析了 逆向工程与快速成型技术 课程的教学现状与存在的问题,结合CDIO工程教育模式下分别从课程目标、教学内容、教学与实践方法、课程评价方法等方面探讨课程改革的方法与措施,以提高学生自主学习能力与创新意识。关键词:逆向工程;快速成型技术;CDIO工程教育;教学改革;先进
2、制造技术中图分类号:TG76 文献标识码:B 文章编号:1001-2168(2023)09-0079-04 DOI:10.16787/ki.1001-2168.dmi.2023.09.016Research on teaching reform of Reverse engineering and rapid prototyping technology under CDIO engineering education modeCAO Jianfei,XU Shaojuan,LI Mengjue,LIN Hongying,LIAO Yijun(School of Materials and E
3、nvironmental Engineering,Chengdu Technological University,Chengdu,Sichuan 611730,China)Abstract:Under the background of new engineering,the course of Reverse engineering and rapid prototyping technology in mechanical majors is set up in order to cultivate applied talents with strong innovation abili
4、ty and advanced manufacturing technology.It summarized and analyzed the teaching status and existing problems of the course,and discussed the teaching reform methods and measures from the aspects of curriculum objectives,teaching content,teaching and practice methods,curriculum evaluation in combina
5、tion with the CDIO engineering education model to improve students independent learning ability and innovation consciousness.Key words:reverse engineering;rapid prototyping technology;CDIO engineering education;teaching reform;advanced manufacturing technology0引 言逆向工程与快速成型技术是指通过反向工程技术,结合数字化测量技术在计算机控
6、制下由零件CAD模型直接驱动,采用材料精确堆积的方法以实现复杂外观造型的实体模型构建或零件制造的过程1,2。该技术的主要优势在于具有高度可控的加工精度,可以缩短产品的研发周期、促进客户的定制化与产品改型流程化、降低加工制造成本,这些优势使该技术在模具加工、装备制造业、电子产业、航空航天与汽车工业等领域获得了广泛应用,已成为当下先进制造技术的重要部分3.4。为满足国内制造业发展与社会建设的需求,国内众多高校也陆续增设了相关课程。成都工业学院从2019年开始为材料成型与控制工程专业开设 逆向工程与快速成型模具人才培养收稿日期:2023-04-19。作者简介:曹剑飞(1988-),男(汉族),江苏扬
7、州人,讲师,主要研究方向:材料加工成型工艺、高分子3D打印技术。79模具工业 2023年第49卷第9期技术 课程,教学过程中以CDIO(分别代表conceive构思、design 设计、implement 实现、operate 运作)模式和工程教育专业认证标准为指导,在分析总结当下该课程的教学现状的基础上,重新构建了教学内容和模式,在传授学生专业基础知识外,更加注重对学生创新设计能力的培养,围绕如何培养具备工程实践能力的高素质应用型人才开展了一系列教学改革与探索。1课程特点及教学中的问题在教育部提出建设“新工科”的时代背景下,逆向工程与快速成型技术 已经成为机械类专业课程中的一门必修课程5。该
8、课程有别于传统工科的专业课程,在突出机械原理、机械制图等基础知识外尤其强调思维的逻辑性6,7。以三维扫描建模教学章节为例,该章节内容需要学生拥有逆向思维构图的能力,具有较强的抽象性和实践性。课堂直接授课的教学效果不佳,应当更多地以三维扫描设备为教学辅助,给予学生足够实践操作机会。其次本课程具有涉及的知识面广、学科综合性较强,属于交叉学科,涉及材料学、数据采集技术、CAD模型重构、模具设计和数学分析等其它学科方面的知识。目前该课程实际教学中存在以下问题:课程学时偏少但内容多、学习强度较大,教师课堂直接讲授仍然是主要的教学方式,由于教学方法枯燥,学习难度大导致学生主动性不高且学习效率较低;作为应用
9、型课程,该课程中实践性内容不足,理论知识与实践没有相辅相成,缺乏对学生实践能力的培养与创新能力的激发;另外,工程实例在教学内容中的引入较少,实践教学也不系统,无法满足应用型本科教育的人才培养要求;课程考核方式单一,传统的闭卷考试侧重考查学生对概念的掌握情况,但是真正的课程重点应该是模型建立与上机操作,闭卷考试不能真实反映学生工程实践能力;学生培养与企业实际的需求脱钩,教学过程中强调工程实践却没有相应配套的实践环境,缺少实践场所与工程实例,在一定程度上形成“学校热,企业冷”的需求不对称现象。综上所述,针对该课程存在的问题,急需进行教学改革以找出满足创新型和实践型人才培养要求的教学模式。2实践教学
10、与CDIO工程教育模式将课堂理论知识转化为学生解决实际工程问题能力的重要路径之一便是实践教学,所以只有进行导向明确的实践教学改革才能使对应的实践类课程适应不断变化的行业与社会发展需求。CDIO工程教育模式是国际工程教育发展的最新成果,区别于传统教学模式,CDIO以实践案例的方式通过4个环节引导学生学习,能调动学生主观学习热情,实现工程实践与理论课程间的有机联系与互补8,9。CDIO教学理念一方面注重专业知识和动手能力的提高,另一方面也侧重培养学生的综合能力和工程理念。在目前工程教育的背景下,提高人才培养质量的关键路径是加强课程建设与改革。教学改革应该根据CDIO工程教育理念,从知识体系、学习目
11、标与任务、实践技能要求和工程实践教学等维度对课程进行设计与改革。目前,成都工业学院材料成型与控制工程专业具有较强的工程性和应用性特点且已经纳入专业认证范围,对本专业的核心课程,引入CDIO工程教育模式是加快实现高质量人才培养的必经之路。3基于CDIO理念的课程改革探索与实践3.1课程目标的制定CDIO工程教育既强调知识体系也重视学生实践能力的培养10。近年来,成都工业学院材料成型与控制工程专业的毕业生就业单位主要是模具设计、装备制造业单位与机械设计企业,根据毕业生就业状况与企业需求,在学习目标的确立上更加注重让学生在实践项目中学习,以项目驱动教学。通过基础知识教学和工程实践,让学生可以在掌握主
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