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摘要：根据应用型本科院校的实际情况，从最优化理论的视角来窥测模具方向实践教学优化设计的基本理论问题，拟建立以模具生产全过程为对象、以“3+1”为方向的三维立体教学模式。该模式对学生进行实践教育教学的改革与探索，以期提高学生分析问题和解决问题的能力，使其在实践过程中及早地接触生产、认识社会，从而起到培养学生创新能力、提高学生综合素质的作用，最终使学生成为具有设计、分析和加工综合能力的创新型模具工程师。初步实践充分证明该改革对人才的培养和专业的发展具有积极意义。
关键词：应用型本科院校;模具专业;教学实践;“3+1”的模式
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：2095-7394（2014）04-0119-05
1课程改革的背景与体现
如何培养学生的创新能力和实践能力，是高等工程教育应用型专业不容回避的问题[1]。江苏理工学院材料工程学院于2009年设立了材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向（以下简称“模具方向”），结合国内院校材料成形及控制工程专业的发展经验，以模具方向为建设重点。随着模具行业的逐渐成熟和模具专业的学生就业形式的严峻性，如何提高学生就读的兴趣，增强其学习的动力，提高学生的就业竞争力，是材料成形及控制工程专业模具方向课题组一直思考的问题。如何在新形势下，大容量、多角度、强化实践地来传授模具专业方向所需的相关知识和技能，是摆在专业课老师面前的紧迫任务。
长期以来在传统观念和办学条件的影响下，在教学各个环节中，不同程度地存在轻视实践教学的倾向，主要表现为压缩实践教学学时，实践教学环节考核过于简单、学生容易通过，实践环节主要是教师一人动手学生多人参观等[2-3]。而在教学安排的传统观念上，认为只要学生在大学期间将基础理论知识掌握扎实了，实践能力的培养将来在工作中也可完成，忽视了学校培养学生理论联系实际和基本实践能力的重要性。在教育内容上往往只重视书本知识的传授，而忽视对创造潜力的开发;在教育目标上重视培养能“适应”社会的人，而忽视培养能“改造”社会的人。教师在课堂上所传授的知识在学生头脑中往往还只是一种精神，必须经过“酿造过程”才能转化成物质。从某种意义上讲，实践教学环节正是起到了“酿造过程”的作用，起到了将知识转化成能力的作用。这并不是说要弱化理论教学，而是根据目前的实际情况，更需要加强实践教学，理论教学与实践教学是相辅相成、相互促进的关系。就我国目前的国情而言，经济发展迫切需要一批能将科学技术转化成生产力的人才，而这批人才不仅要具有扎实的理论基础，同时也要具有创新精神和创新能力。实践证明：实践教学在培养学生实践能力与创新能力上起着十分重要和不可替代的作用。实践教学在培养高级工程技术应用人才过程中起着不可替代的作用。但在时间和空间、 教学计划和教学资源方面，理论教学与实践教学、实践教学系统内各要素之间的占有量相互冲突。科学、准确地处置各种关系，不仅需要长期不断的实践和总结，更需要理论指导和宏观调控[4-5]。
江苏理工学院材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向2011年下半年度根据学校的安排进行了有针对性的课程体系改革，以其使专业课程更加系统、完整和合理，符合企业需求和未来社会的发展。首先，了解模具企业及本专业已毕业学生生对模具设计与制造专业的知识结构、能力结构、课程体系、实践教学环节设置等方面的意见，调研省内外高校对材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向人才培养的宝贵经验，以此作为模具设计与制造方向教学改革与建设的依据。接着，对2011级、2012级、2013级专业教学计划进行了修正，初步形成了以“3+1”（设计、制造、分析+模具工程师）为特色的培养体系，对课程改革在教学内容和模式以及人才的培养等方面进行了教学实践。
江苏理工学院学报第20卷
第4期
王江涛卢雅琳雷卫宁等：基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养的研究
2教学改革的主要内容
2.1研究和构建了基于企业需求的模具方向能力培养体系
相比于国家重点院校，应用型本科院校在办学条件、师资及生源方面存在明显劣势，因此不能像重点院校侧重于研究型人才的培养，应根据自身办学定位和条件，培养符合地方经济建设和企业需要的高素质应用型人才。而现有部分应用型院校包括我校模具专业的人才培养中还存在以下不足：①强调专业基础理论培养，忽视专业技能、职业素养的培养;②教学设备、教学手段落后;③缺乏互动式网络教学平台，资源利用不充分。多数应用型本科院校缺乏明确定位，在人才培养上与地方企业需求相脱节，其培养模式亟待创新。而应用型本科院校大多是地方政府从本地区经济建设需求出发而建立的，因此它必须立足于地方，为地方企业服务，培养市场所需的实用型人才[6]。秉承这个理念，课题组调研了常州华威亚克模具股份有限公司、常州不二精密机械有限公司、无锡大雄精密冲有限公司、洛拖集团冲压有限公司等模具单位，并对在校学生和已毕业学生进行了多次座谈，结合课题组的教学经验等，凝练出应用型本科院校模具方向专业的能力培养体系，如图1所示。
图1基于企业需求的能力培养体系框图
图1以企业需求为出发点，课程实验、课程设计、毕业设计培养三个阶段为依托，紧密结合专业知识传授，创新能力的培养，并相互交叉、延伸、促进，形成完整的培养链条，具有良好的可操作性;实践能力的培养是一个渐进、反复的训练过程，分步实施符合认知规律。在能力结构上，注重设计、分析、制造、工程师素质的结合，具有能力结构上的完备性和技术上的先进性以及实施过程中的目的性。
2.2引入模具专业软件，贯穿实践能力培养体系
模具专业方向是一个技术性非常强的专业方向，随着计算机技术的推广，模具设计、分析、制造和管理等与计算机联系得越来越密切。图2是塑料模具企业的模具开发流程，可以看出离开计算机是贯穿整个工作的主线。我院在学校领导的大力支持、教务处和设备处的帮助下，建立了专业的机房，配置了模具专业的软件：（1）著名的三维建模软件Pro/Engineer，该软件支持零件设计、工程图、模具设计和数控加工等多项模具设计的功能，备受模具设计人员和模具企业的青睐。（2）模流分析软件Moldflow，该软件是由最具代表性的塑料模具CAE分析软件，真正地突破了传统思维的限制，帮助生产过程实现了合理化和人性化。通过MOLDFLOW软件的有效应用，可使企业能成功地达到节省成本和提升行业内综合竞争力的目的， 掌握CAE技术将成为模具设计工程师和产品结构设计工程师所必备的一项工作技能。（3）冲压仿真软件Dynaform，该。上述软硬件为为了给学生提供充分的上机实践机会。在“冲压模具专业课程设计”和“塑料模具专业课程设计”之后，各增加三维建模与加工模块，使学生能在模具设计完成后，把自己设计的作品进行三维造型，并利用所学模具、材料、管理等知识大对零件进行定义，最后选择其中的型芯和型腔部分进行加工仿真。改变过去只画平面装配图的做法，利用三维设计技术，学生把整套模具的每个零件都进行了设计、定义，并以较快的速度创建零件三维模型，然后进行虚拟装配，并输出二维工程图。这样，可以检验零件干涉与否，可以方便地修改设计参数，使设计达到最优效果，提高设计效率和质量，也能够使学生形象地理解零件的形状及其加工工艺性，清晰地了解零件问的装配关系，对装配的技术要求也有了深刻的理解。最终，学生不但实现了模具的详细设计，而且三维能力得到锻炼和提高，能力培养更加具有针对性。 图2塑料注射模具企业的模具设计流程
本课题组以此为平台，将模具专业软件贯穿于专业培养全过程，如图3所示。从设计、到分析，到加工和成本预算等均可以进行上机实践操作。并且在上机时间安排上，取消了原来集中授课、然后集中上机实验的方式，而采取将上机实验紧密穿插在课堂授课过程之中的方法，目的是使学生能够在实验过程中，通过亲自实践，加深对所学知识的理解和掌握。
图3基于模具专业软件的实践能力培养模式框图
3教学改革实践与案例
在模具专业方向培养中，“模具CAD/CAM”、“工程应用软件”、“快速制模技术”与“先进制造技术”均是一门实践性很强的课程，在应用型人才的培养过程中具有重要的地位。“模具CAD/CAM”课程理论部分主要讲授数据结构、图形变换、数控加工的基本理论，上机实践环节主要是零件建模、模具设计和逆向处理;“工程应用软件”主要上机教学，讲授模具设计软件的三维建模、模具加工仿真等;“快速制模技术”的实验环节主要是逆向工程数据的处理、建模和快速原型制造技术;“先进制造技术”的实验中有一个也是逆向工程的应用。课程内容大量重复、实践环节没有连续性，学生学习兴趣不高。针对这种情况，结合学校的设备（先进制造中心拥有数控加工中心、线切割、电火花、快速成型机等），课题组改革课程群：“模具CAD/CAM”和“工程应用软件”合成“模具CAD/CAM及工程软件”，去掉逆向处理实验，增加模流分析技术;“快速制模技术”与“先进制造技术”合为一门课程——“先进制造与快速制模项目教学”共设4个项目，主要包括型腔先进制造技术、型芯先进制造技术、曲面先进制造技术和快速原型制模技术;最后把“模具CAD/CAM及工程软件”和“先进制造与快速制模项目教学”排在一个学期的前后两个阶段。改革后不仅授课内容无冗余，而且授课内容大大增加，实现了CAD、CAE与机床加工的完美结合;同时实践环节学生操作部分大大增强，学生不仅可以在电脑上建模、还可以在数控加工中心等机床上加工出零件，在快速成型机上打印自己建立的模型，学习兴趣和授课效果大大提高。如图4所示是改革后
的图4某零件的实际教学过程
教学过程和教学实践例子，虚线框内是《模具CAD/CAM及工程软件》的教学内容，而线框外是《先进制造与快速制模项目教学》的教学内容。同一个零件在两门课程上从理论、上机、创新和实践加工四个角度来进行讲授和训练，无重复、有主线地培养了学生的创新和实践能力，丰富了课题教学的内容，提高了授课的效果。基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养类似的相关课程建设与改革有很多。
4结语
高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。对于地方本科院校来说，由于办学历史短，积淀少，经验不足，在大学生实践创新能力培养过程中存在一些问题。例如，在认识层面上，把实践能力和创新能力割裂;学生实践创新能力培养尚未体系化、系统化;盲目借鉴和照搬研究型、教学研究型或老本科院校模式;没有摆脱高职教育技术性、操作性的痕迹等[7-9]。而基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养的研究为应用型本科院校人才培养提供新的思路和途径，为本科教学提供了更先进的三维模具专业教学课程体系。同时，使学生接受到教学与科研的同步训练，加强了对模具设计人才的培养，为以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。进而提高模具方向学生的就业竞争力，促进专业的发展，有着一定的教学实践意义。
参考文献：
[1]常云龙，李荣德，袁晓光，等.强化工程实践能力与创新能力的培养——沈阳工业大学材料成型及控制工程专业改革与实践[J].高等工程教育研究，2011，（4）：：13-17.
[2]吴虹.基于实践教学的创新型人才培养模式研究[J].职业时空，2009，（4）：33-36.
[3]刘长虹，张恒庆，王刚，等.大学生实践创新能力培养体系的研究与实践[J].实验室研究与探索，2006，25（5）：552-556.
[4]宋捧，许晓云，王晓慧.机械工程类专业实践能力与理论知识的关系及其培养体系的研究[J].河北工业大学成人教育学院学报，2006，21（9）：13-16.
[5]辛浩琳.论地方本科院校学生的实践创新能力培养[J].教育前沿，2010，（10）：13-15.
[6]刘则渊，陈立新.中美机械工程专业本科课程对比研究[J].高等工程教育研究，2010（1）：131-136.
[7]李丽，吴红丹，德淑敏.在机械制图教学改革中突出创新设计能力培养[J].高等理科教育，2008 （1）： 137-140.
[8]芦保国.机械专业工程力学课程教改初探[J].山西科技，2007（9）：81-83.
[9]袁新芳.应用型本科CAD/CAM 课程教学改革之初探[J].江苏技术师范学院学报，2004（10）：94-96.
关键词：应用型本科院校;模具专业;教学实践;“3+1”的模式
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：2095-7394（2014）04-0119-05
1课程改革的背景与体现
如何培养学生的创新能力和实践能力，是高等工程教育应用型专业不容回避的问题[1]。江苏理工学院材料工程学院于2009年设立了材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向（以下简称“模具方向”），结合国内院校材料成形及控制工程专业的发展经验，以模具方向为建设重点。随着模具行业的逐渐成熟和模具专业的学生就业形式的严峻性，如何提高学生就读的兴趣，增强其学习的动力，提高学生的就业竞争力，是材料成形及控制工程专业模具方向课题组一直思考的问题。如何在新形势下，大容量、多角度、强化实践地来传授模具专业方向所需的相关知识和技能，是摆在专业课老师面前的紧迫任务。
长期以来在传统观念和办学条件的影响下，在教学各个环节中，不同程度地存在轻视实践教学的倾向，主要表现为压缩实践教学学时，实践教学环节考核过于简单、学生容易通过，实践环节主要是教师一人动手学生多人参观等[2-3]。而在教学安排的传统观念上，认为只要学生在大学期间将基础理论知识掌握扎实了，实践能力的培养将来在工作中也可完成，忽视了学校培养学生理论联系实际和基本实践能力的重要性。在教育内容上往往只重视书本知识的传授，而忽视对创造潜力的开发;在教育目标上重视培养能“适应”社会的人，而忽视培养能“改造”社会的人。教师在课堂上所传授的知识在学生头脑中往往还只是一种精神，必须经过“酿造过程”才能转化成物质。从某种意义上讲，实践教学环节正是起到了“酿造过程”的作用，起到了将知识转化成能力的作用。这并不是说要弱化理论教学，而是根据目前的实际情况，更需要加强实践教学，理论教学与实践教学是相辅相成、相互促进的关系。就我国目前的国情而言，经济发展迫切需要一批能将科学技术转化成生产力的人才，而这批人才不仅要具有扎实的理论基础，同时也要具有创新精神和创新能力。实践证明：实践教学在培养学生实践能力与创新能力上起着十分重要和不可替代的作用。实践教学在培养高级工程技术应用人才过程中起着不可替代的作用。但在时间和空间、 教学计划和教学资源方面，理论教学与实践教学、实践教学系统内各要素之间的占有量相互冲突。科学、准确地处置各种关系，不仅需要长期不断的实践和总结，更需要理论指导和宏观调控[4-5]。
江苏理工学院材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向2011年下半年度根据学校的安排进行了有针对性的课程体系改革，以其使专业课程更加系统、完整和合理，符合企业需求和未来社会的发展。首先，了解模具企业及本专业已毕业学生生对模具设计与制造专业的知识结构、能力结构、课程体系、实践教学环节设置等方面的意见，调研省内外高校对材料成形及控制工程专业模具设计与制造方向人才培养的宝贵经验，以此作为模具设计与制造方向教学改革与建设的依据。接着，对2011级、2012级、2013级专业教学计划进行了修正，初步形成了以“3+1”（设计、制造、分析+模具工程师）为特色的培养体系，对课程改革在教学内容和模式以及人才的培养等方面进行了教学实践。
江苏理工学院学报第20卷
第4期
王江涛卢雅琳雷卫宁等：基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养的研究
2教学改革的主要内容
2.1研究和构建了基于企业需求的模具方向能力培养体系
相比于国家重点院校，应用型本科院校在办学条件、师资及生源方面存在明显劣势，因此不能像重点院校侧重于研究型人才的培养，应根据自身办学定位和条件，培养符合地方经济建设和企业需要的高素质应用型人才。而现有部分应用型院校包括我校模具专业的人才培养中还存在以下不足：①强调专业基础理论培养，忽视专业技能、职业素养的培养;②教学设备、教学手段落后;③缺乏互动式网络教学平台，资源利用不充分。多数应用型本科院校缺乏明确定位，在人才培养上与地方企业需求相脱节，其培养模式亟待创新。而应用型本科院校大多是地方政府从本地区经济建设需求出发而建立的，因此它必须立足于地方，为地方企业服务，培养市场所需的实用型人才[6]。秉承这个理念，课题组调研了常州华威亚克模具股份有限公司、常州不二精密机械有限公司、无锡大雄精密冲有限公司、洛拖集团冲压有限公司等模具单位，并对在校学生和已毕业学生进行了多次座谈，结合课题组的教学经验等，凝练出应用型本科院校模具方向专业的能力培养体系，如图1所示。
图1基于企业需求的能力培养体系框图
图1以企业需求为出发点，课程实验、课程设计、毕业设计培养三个阶段为依托，紧密结合专业知识传授，创新能力的培养，并相互交叉、延伸、促进，形成完整的培养链条，具有良好的可操作性;实践能力的培养是一个渐进、反复的训练过程，分步实施符合认知规律。在能力结构上，注重设计、分析、制造、工程师素质的结合，具有能力结构上的完备性和技术上的先进性以及实施过程中的目的性。
2.2引入模具专业软件，贯穿实践能力培养体系
模具专业方向是一个技术性非常强的专业方向，随着计算机技术的推广，模具设计、分析、制造和管理等与计算机联系得越来越密切。图2是塑料模具企业的模具开发流程，可以看出离开计算机是贯穿整个工作的主线。我院在学校领导的大力支持、教务处和设备处的帮助下，建立了专业的机房，配置了模具专业的软件：（1）著名的三维建模软件Pro/Engineer，该软件支持零件设计、工程图、模具设计和数控加工等多项模具设计的功能，备受模具设计人员和模具企业的青睐。（2）模流分析软件Moldflow，该软件是由最具代表性的塑料模具CAE分析软件，真正地突破了传统思维的限制，帮助生产过程实现了合理化和人性化。通过MOLDFLOW软件的有效应用，可使企业能成功地达到节省成本和提升行业内综合竞争力的目的， 掌握CAE技术将成为模具设计工程师和产品结构设计工程师所必备的一项工作技能。（3）冲压仿真软件Dynaform，该。上述软硬件为为了给学生提供充分的上机实践机会。在“冲压模具专业课程设计”和“塑料模具专业课程设计”之后，各增加三维建模与加工模块，使学生能在模具设计完成后，把自己设计的作品进行三维造型，并利用所学模具、材料、管理等知识大对零件进行定义，最后选择其中的型芯和型腔部分进行加工仿真。改变过去只画平面装配图的做法，利用三维设计技术，学生把整套模具的每个零件都进行了设计、定义，并以较快的速度创建零件三维模型，然后进行虚拟装配，并输出二维工程图。这样，可以检验零件干涉与否，可以方便地修改设计参数，使设计达到最优效果，提高设计效率和质量，也能够使学生形象地理解零件的形状及其加工工艺性，清晰地了解零件问的装配关系，对装配的技术要求也有了深刻的理解。最终，学生不但实现了模具的详细设计，而且三维能力得到锻炼和提高，能力培养更加具有针对性。 图2塑料注射模具企业的模具设计流程
本课题组以此为平台，将模具专业软件贯穿于专业培养全过程，如图3所示。从设计、到分析，到加工和成本预算等均可以进行上机实践操作。并且在上机时间安排上，取消了原来集中授课、然后集中上机实验的方式，而采取将上机实验紧密穿插在课堂授课过程之中的方法，目的是使学生能够在实验过程中，通过亲自实践，加深对所学知识的理解和掌握。
图3基于模具专业软件的实践能力培养模式框图
3教学改革实践与案例
在模具专业方向培养中，“模具CAD/CAM”、“工程应用软件”、“快速制模技术”与“先进制造技术”均是一门实践性很强的课程，在应用型人才的培养过程中具有重要的地位。“模具CAD/CAM”课程理论部分主要讲授数据结构、图形变换、数控加工的基本理论，上机实践环节主要是零件建模、模具设计和逆向处理;“工程应用软件”主要上机教学，讲授模具设计软件的三维建模、模具加工仿真等;“快速制模技术”的实验环节主要是逆向工程数据的处理、建模和快速原型制造技术;“先进制造技术”的实验中有一个也是逆向工程的应用。课程内容大量重复、实践环节没有连续性，学生学习兴趣不高。针对这种情况，结合学校的设备（先进制造中心拥有数控加工中心、线切割、电火花、快速成型机等），课题组改革课程群：“模具CAD/CAM”和“工程应用软件”合成“模具CAD/CAM及工程软件”，去掉逆向处理实验，增加模流分析技术;“快速制模技术”与“先进制造技术”合为一门课程——“先进制造与快速制模项目教学”共设4个项目，主要包括型腔先进制造技术、型芯先进制造技术、曲面先进制造技术和快速原型制模技术;最后把“模具CAD/CAM及工程软件”和“先进制造与快速制模项目教学”排在一个学期的前后两个阶段。改革后不仅授课内容无冗余，而且授课内容大大增加，实现了CAD、CAE与机床加工的完美结合;同时实践环节学生操作部分大大增强，学生不仅可以在电脑上建模、还可以在数控加工中心等机床上加工出零件，在快速成型机上打印自己建立的模型，学习兴趣和授课效果大大提高。如图4所示是改革后
的图4某零件的实际教学过程
教学过程和教学实践例子，虚线框内是《模具CAD/CAM及工程软件》的教学内容，而线框外是《先进制造与快速制模项目教学》的教学内容。同一个零件在两门课程上从理论、上机、创新和实践加工四个角度来进行讲授和训练，无重复、有主线地培养了学生的创新和实践能力，丰富了课题教学的内容，提高了授课的效果。基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养类似的相关课程建设与改革有很多。
4结语
高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。对于地方本科院校来说，由于办学历史短，积淀少，经验不足，在大学生实践创新能力培养过程中存在一些问题。例如，在认识层面上，把实践能力和创新能力割裂;学生实践创新能力培养尚未体系化、系统化;盲目借鉴和照搬研究型、教学研究型或老本科院校模式;没有摆脱高职教育技术性、操作性的痕迹等[7-9]。而基于“3+1”模式应用型本科院校模具专业学生实践创新能力培养的研究为应用型本科院校人才培养提供新的思路和途径，为本科教学提供了更先进的三维模具专业教学课程体系。同时，使学生接受到教学与科研的同步训练，加强了对模具设计人才的培养，为以后从事技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。进而提高模具方向学生的就业竞争力，促进专业的发展，有着一定的教学实践意义。
参考文献：
[1]常云龙，李荣德，袁晓光，等.强化工程实践能力与创新能力的培养——沈阳工业大学材料成型及控制工程专业改革与实践[J].高等工程教育研究，2011，（4）：：13-17.
[2]吴虹.基于实践教学的创新型人才培养模式研究[J].职业时空，2009，（4）：33-36.
[3]刘长虹，张恒庆，王刚，等.大学生实践创新能力培养体系的研究与实践[J].实验室研究与探索，2006，25（5）：552-556.
[4]宋捧，许晓云，王晓慧.机械工程类专业实践能力与理论知识的关系及其培养体系的研究[J].河北工业大学成人教育学院学报，2006，21（9）：13-16.
[5]辛浩琳.论地方本科院校学生的实践创新能力培养[J].教育前沿，2010，（10）：13-15.
[6]刘则渊，陈立新.中美机械工程专业本科课程对比研究[J].高等工程教育研究，2010（1）：131-136.
[7]李丽，吴红丹，德淑敏.在机械制图教学改革中突出创新设计能力培养[J].高等理科教育，2008 （1）： 137-140.
[8]芦保国.机械专业工程力学课程教改初探[J].山西科技，2007（9）：81-83.
[9]袁新芳.应用型本科CAD/CAM 课程教学改革之初探[J].江苏技术师范学院学报，2004（10）：94-96.