塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)探析

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［摘要］在新工科建設(shè)背景下，為加強(qiáng)塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)，在把握核心課程特點(diǎn)基礎(chǔ)上對(duì)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。通過剖析課程教學(xué)問題，從教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃、混合教學(xué)手段引入、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)開展等方面對(duì)課程教學(xué)改革路徑進(jìn)行了探索，希望能夠推動(dòng)課程的建設(shè)與發(fā)展，培養(yǎng)出綜合素質(zhì)能力達(dá)標(biāo)的模具人才。

［關(guān)鍵詞］塑性成型工藝及模具設(shè)計(jì);核心課程;教學(xué)改革

引言

在“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略實(shí)施背景下，各高校加快了新工科建設(shè)研究與實(shí)踐，希望通過培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型的卓越工程技術(shù)人才為國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施提供支持。

一、塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)核心課程特點(diǎn)

塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)核心課程包含金屬材料塑性成形方式、鍛造和沖壓加工、工藝分析、模具設(shè)計(jì)等多項(xiàng)內(nèi)容，采取理論授課、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等各環(huán)節(jié)，確保學(xué)生掌握沖裁、拉深等工藝基本原理，能夠結(jié)合工藝特點(diǎn)完成工藝方案制定和工藝計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)模具合理設(shè)計(jì)。但實(shí)際課程理論內(nèi)容帶有一定的抽象性，知識(shí)點(diǎn)多且分散，不同知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的案例并不相同，給學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和理解工藝原理、模具設(shè)計(jì)理論等內(nèi)容帶來了困難，因此需對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行系列改革，確保人才培養(yǎng)目標(biāo)可以順利實(shí)現(xiàn)。

二、塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)核心課程教學(xué)現(xiàn)狀

(一)課程內(nèi)容滯后

從課程內(nèi)容上來看，塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)大致可以劃分為基本原理、基本工藝、模具結(jié)構(gòu)和工程應(yīng)用四個(gè)部分，渉及各種金屬材料鍛壓工藝流程，講解的模具結(jié)構(gòu)也存在明顯差異。面對(duì)內(nèi)容繁雜的教材，在課時(shí)有限的情況下教師通常會(huì)選擇一些經(jīng)典案例內(nèi)容進(jìn)行講解，實(shí)際與材料學(xué)等其他課程存在理論重疊部分，對(duì)于學(xué)生來講缺乏新意，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外，經(jīng)典內(nèi)容受背景條件限制，存在一定滯后性。如金屬塑性成形理論盡管擁有堅(jiān)實(shí)歷史，但近年來發(fā)展迅速，促使新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)。但由于課本中并未更新這些內(nèi)容，造成教師講解的課程知識(shí)體系相對(duì)落后，缺乏與專業(yè)實(shí)踐的聯(lián)系，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了困擾，對(duì)有關(guān)知識(shí)的理解流于淺層，不利于學(xué)生今后發(fā)展。

(二)教學(xué)手段單一

在課程教學(xué)方面，教師習(xí)慣于采取灌輸式方式進(jìn)行理論講解，如講解軋制計(jì)算內(nèi)容會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間講解公式推導(dǎo)過程。面對(duì)冗雜且抽象的內(nèi)容，學(xué)生容易喪失課程學(xué)習(xí)信心。為幫助學(xué)生理解抽象課程內(nèi)容，不少教師頻繁采用多媒體技術(shù)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)、工藝流程的動(dòng)態(tài)展示。但過于依賴動(dòng)畫、視頻，造成學(xué)生難以充分發(fā)揮空間想象力，在短時(shí)間記憶后將學(xué)過的內(nèi)容拋之腦后，未能真正理解內(nèi)容本質(zhì)。如在課程作業(yè)設(shè)計(jì)上，因?yàn)槔斫馍疃炔蛔悖挥猩贁?shù)學(xué)生可以獨(dú)立完成作業(yè)，多數(shù)學(xué)生都存在作品抄襲雷同問題。長(zhǎng)期采用單一教學(xué)手段，造成學(xué)生成了知識(shí)“容器”，在課程學(xué)習(xí)方面缺乏主動(dòng)性。在沉悶的課堂上，師生間缺乏互動(dòng)，難以對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深入思考和探索，繼而造成課程教學(xué)效果不理想。

(三)缺乏實(shí)踐認(rèn)知

塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)為實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，要求學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技能解決實(shí)踐問題。但受課程資源限制，安排的實(shí)驗(yàn)通常不超10學(xué)時(shí)，只能簡(jiǎn)單了解簡(jiǎn)單的生產(chǎn)加工過程。學(xué)生參與動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)較少，大多通過生產(chǎn)實(shí)例、視頻教學(xué)等途徑了解生產(chǎn)實(shí)踐，難以做到全面掌握生產(chǎn)加工流程和模具裝配過程等，給你學(xué)生建立知識(shí)與實(shí)踐生產(chǎn)問題的聯(lián)系帶來了困難。與此同時(shí)，高校教師多畢業(yè)后直接在學(xué)校工作，對(duì)專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的了解程度同樣不足，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)金屬材料沖壓等加工工藝環(huán)節(jié)時(shí)缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，主要通過專業(yè)設(shè)計(jì)和制造軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但由于缺乏對(duì)塑性成形工藝不同實(shí)踐環(huán)節(jié)的深刻認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)出的作品難以與工藝完美結(jié)合，遇到復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)無從下手的問題。

(四)考評(píng)體系不全

在課程教學(xué)考評(píng)方面，學(xué)生取得的成績(jī)主要包含平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)，其中期末考試成績(jī)占60%比重，其余兩項(xiàng)各站20%。而平時(shí)成績(jī)主要由教師根據(jù)學(xué)生課堂出勤和問題回答情況評(píng)定，難以客觀掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。試驗(yàn)成績(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和模具設(shè)計(jì)情況評(píng)定，但實(shí)際報(bào)告內(nèi)容和設(shè)計(jì)作品大多雷同，也難以有效反映學(xué)生知識(shí)運(yùn)用情況。在期末考試成績(jī)占比較大時(shí)，主要依靠考試成績(jī)反映課程教學(xué)情況，只能考查學(xué)生對(duì)相關(guān)理論和知識(shí)的記憶和理解水平，難以反映學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

三、塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)核心課程教學(xué)改革路徑

(一)做好教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

在核心課程教學(xué)改革中，應(yīng)做好教學(xué)內(nèi)容整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，適當(dāng)精簡(jiǎn)傳統(tǒng)理論內(nèi)容的同時(shí)，引入新技術(shù)、新工藝和新材料，通過擴(kuò)充前沿理論使課程教學(xué)保持與時(shí)俱進(jìn)。針對(duì)軋制、沖裁、拉深等傳統(tǒng)工藝，考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)其他課程時(shí)也有所渉及，在實(shí)習(xí)期間也會(huì)參觀工藝生產(chǎn)過程，所以可以簡(jiǎn)單講述，同時(shí)給學(xué)生布置自學(xué)任務(wù)，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容。針對(duì)翻邊、脹形等初次渉及內(nèi)容，應(yīng)重點(diǎn)講解。課程渉及的工藝和模具設(shè)計(jì)原則較多，逐一講解將造成學(xué)生精力分散，不利于突出課程內(nèi)容重點(diǎn)。合理進(jìn)行課程內(nèi)容安排，加強(qiáng)基本概念、原則和工藝的聯(lián)系，能夠簡(jiǎn)化課程知識(shí)點(diǎn)，為學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。如講解沖壓模具設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，可以結(jié)合止動(dòng)件復(fù)合模設(shè)計(jì)例子加強(qiáng)模具選取原則與沖裁工藝的聯(lián)系，通過講解單工序模、級(jí)進(jìn)模等不同模具把握工藝方案、排樣和定位等設(shè)計(jì)原則，掌握相關(guān)計(jì)算方法。作為教師，應(yīng)當(dāng)主動(dòng)了解相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)更新情況，通過講解增材制造、快速凝固等新技術(shù)拓寬學(xué)生視野，同時(shí)增加課程教學(xué)的深度和廣度。聯(lián)系課程原有內(nèi)容適時(shí)導(dǎo)入新知識(shí)，可以幫助學(xué)生加強(qiáng)課程與專業(yè)的聯(lián)系，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生形成關(guān)注行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)的良好習(xí)慣。

(二)引入混合教學(xué)手段

在課程教學(xué)手段創(chuàng)新上，可以采用混合教學(xué)模式，即不拘泥于課程原本教學(xué)模式，運(yùn)用多種教學(xué)手段開展豐富課堂教學(xué)活動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。幫助學(xué)生形成主動(dòng)學(xué)習(xí)的態(tài)度，可以主動(dòng)學(xué)習(xí)、理解和思考課程內(nèi)容，探索知識(shí)運(yùn)用方法和過程，形成應(yīng)有的工程素養(yǎng)。如采用線上與線下相結(jié)合的教學(xué)形式，可以慕課形式在課前安排學(xué)生完成基礎(chǔ)理論和內(nèi)容的預(yù)習(xí)，在課上針對(duì)學(xué)生不理解的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解。采取該種教學(xué)形式，通過慕課平臺(tái)可以發(fā)布知識(shí)點(diǎn)視頻、課件等資料，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的敏感度。根據(jù)平臺(tái)信息反饋，教師可以掌握學(xué)生視頻觀看時(shí)常、學(xué)生討論內(nèi)容和預(yù)習(xí)難點(diǎn)等，做好課堂教學(xué)準(zhǔn)備。采取混合教學(xué)模式，教師可以在線上傳遞整個(gè)章節(jié)知識(shí)構(gòu)圖，提出開放性的知識(shí)討論話題和布置相關(guān)作業(yè)。在課堂教學(xué)中，教師可以選取線上優(yōu)秀學(xué)生作品進(jìn)行講解，實(shí)現(xiàn)章節(jié)思維導(dǎo)圖總結(jié)和串講，強(qiáng)化學(xué)生思維模塊化意識(shí)培養(yǎng)。融合線上和線下教學(xué)資源，安排學(xué)生在線上進(jìn)行模具裝調(diào)等視頻學(xué)習(xí)，在線下進(jìn)行沖壓設(shè)備操作、模具安裝調(diào)試，可以使學(xué)生經(jīng)過思考后真正掌握模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，得到工程實(shí)踐能力鍛煉。

(三)開展創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

單純依靠幾次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，顯然無法達(dá)到復(fù)合型人才培養(yǎng)要求。引入教師橫向科研課題和項(xiàng)目，通過校企合作將典型生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)成是教學(xué)載體，能夠開展創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，幫助學(xué)生產(chǎn)生豐富的模具學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)體驗(yàn)，產(chǎn)生對(duì)金屬材料塑性加工工藝的深入認(rèn)識(shí)。如將企業(yè)汽車曲軸生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)成是學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以安排學(xué)生參與到動(dòng)手實(shí)踐中，在現(xiàn)場(chǎng)情境幫助下引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)順利轉(zhuǎn)化為技能。以教師承接的沖裁模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目為教學(xué)任務(wù)，可以在學(xué)生完成工藝分析、方案制定等內(nèi)容學(xué)習(xí)后將學(xué)生劃分為多個(gè)小組，各自根據(jù)任務(wù)繪制二維零件圖和裝配圖。利用項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)增設(shè)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，安排學(xué)生嘗試進(jìn)行零件三維造型和裝配設(shè)計(jì)，能夠加深學(xué)生對(duì)模具結(jié)構(gòu)和裝配原理的理解和認(rèn)識(shí)。在實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以相互學(xué)習(xí)和討論，深刻理解有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，加強(qiáng)知識(shí)運(yùn)用，得到實(shí)踐能力的充分鍛煉。使項(xiàng)目教學(xué)貫穿章節(jié)學(xué)習(xí)過程，通過開展階段性匯報(bào)工作能夠幫助教師掌握學(xué)生的知識(shí)轉(zhuǎn)化情況，適時(shí)進(jìn)行理論和技術(shù)指導(dǎo)，促使學(xué)生自主完成知識(shí)體系建構(gòu)，獲得深刻實(shí)踐體會(huì)。

(四)健全課程考評(píng)體系

為推動(dòng)課程教學(xué)效果的持續(xù)改進(jìn)，為專業(yè)人才培養(yǎng)指明方向，應(yīng)健全課程考評(píng)體系，做到全面、客觀反映學(xué)生知識(shí)、能力等各方面發(fā)展情況。通過線上+線下模式開展教學(xué)，可以根據(jù)課堂考勤、線上任務(wù)完成情況、作業(yè)完成情況三個(gè)方面對(duì)日常成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，分?jǐn)?shù)占比為25%。增設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，與實(shí)驗(yàn)一同構(gòu)成實(shí)踐成績(jī)考核內(nèi)容，評(píng)分占比分別占20%和10%，總體占30%。在期末階段，可以增設(shè)工藝操作和模具設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)，評(píng)分占總成績(jī)15%，期末考試成績(jī)占比30%。通過優(yōu)化考評(píng)分?jǐn)?shù)結(jié)構(gòu)占比，可以使學(xué)生重視平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)踐學(xué)習(xí)，避免學(xué)生將主要精力放在應(yīng)付期末考試上。而不同考核方式側(cè)重點(diǎn)不同，能夠分別考查學(xué)生理論水平、實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)等各方面發(fā)展情況。根據(jù)學(xué)生分?jǐn)?shù)，能夠了解各階段課程教學(xué)問題，有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)教學(xué)內(nèi)容和方法調(diào)整，確保學(xué)生能夠取得全面發(fā)展。

四、結(jié)論

結(jié)合課程改革需求探索完善的塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)核心課程教學(xué)體系，需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容科學(xué)規(guī)劃，向?qū)W生傳授先進(jìn)行業(yè)知識(shí)，并運(yùn)用混合教學(xué)手段體現(xiàn)學(xué)生主體性，引入創(chuàng)新項(xiàng)目增強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐性，最終通過健全課程考評(píng)體系推動(dòng)課程教學(xué)的不斷完善。伴隨著課程教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，能夠培養(yǎng)出綜合型、應(yīng)用型材料成型及控制工程專業(yè)人才，為工業(yè)興國(guó)戰(zhàn)略落實(shí)提供有力支撐。

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作者:王昌福 單位:江蘇省安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)部