材料成型工藝及模具設(shè)計教學(xué)改革淺析

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摘要：“材料成型工藝及模具設(shè)計”這門課程是材料成型及控制工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，課程內(nèi)容復(fù)雜，且綜合性及實踐性強(qiáng)。傳統(tǒng)教學(xué)模式往往會使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，學(xué)習(xí)效率低下；教師課堂授課方法單一，教學(xué)效果不佳。課題組介紹了該課程教學(xué)改革的具體方法，主要涉及課程內(nèi)容優(yōu)化、案例教學(xué)實施、多種教學(xué)形式的靈活運(yùn)用、模具CAD/CAE技術(shù)輔助教學(xué)、配套課程網(wǎng)站建設(shè)等幾個方面。實踐證明：通過該課程教學(xué)改革及實踐，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的積極性，獲得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：材料成型工藝及模具設(shè)計；教學(xué)改革；案例教學(xué)

“材料成型工藝及模具設(shè)計”這門課程是材料成型及控制工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，主要講授的內(nèi)容包括兩個方面：其一是沖壓成型工藝及各種沖壓模具設(shè)計，其二是塑料成型工藝以及塑料模具設(shè)計。而每部分內(nèi)容又包括原理、成形方法及設(shè)備、典型工藝、工程應(yīng)用等幾部分內(nèi)容。這使得這門課程在教學(xué)中出現(xiàn)了內(nèi)容多、章節(jié)繁、知識點難、原理深等問題[1]。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生熟練掌握材料成型工藝分析以及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，具備中等復(fù)雜程度模具的設(shè)計能力。本課程著重培養(yǎng)學(xué)生的材料成型工藝分析及相應(yīng)的模具設(shè)計能力。由此可見，該課程內(nèi)容較為復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度較大，該課程教學(xué)改革及實踐勢在必行。在互聯(lián)網(wǎng)背景下，該課程教學(xué)改革在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式上應(yīng)突出課程的實用性和先進(jìn)性，提高教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果，達(dá)到教學(xué)目的[2]。

1優(yōu)化課程內(nèi)容，實施案例教學(xué)

優(yōu)化課程內(nèi)容是課程教學(xué)模式改革建設(shè)的依據(jù)，在原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，突出典型的材料成型工藝及模具設(shè)計內(nèi)容，主要包含沖裁、彎曲、拉深、注射成型工藝及設(shè)計，并且根據(jù)各部分需要掌握的重點知識形成典型案例，以便教學(xué)模式改革；對其他非典型成型工藝及設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行必要的組合。對此，需要在以下方面進(jìn)行精心的組織和安排：結(jié)合材料成型及控制工程的專業(yè)課程、相關(guān)研究領(lǐng)域，圍繞典型成型工藝及設(shè)計內(nèi)容組織教學(xué)，重點在于培養(yǎng)學(xué)生分析和處理問題的能力；重點提高教學(xué)理論內(nèi)容與實際的聯(lián)系性，努力提高學(xué)生的主動性和創(chuàng)新能力；讓學(xué)生掌握“材料成型工藝及模具設(shè)計”專業(yè)問題的原理、解決方法和手段，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。隨著機(jī)械、汽車、電子等行業(yè)的快速發(fā)展，對材料加工、成形工藝、模具設(shè)計和過程控制等方面的人才培養(yǎng)，提出了重工程、重應(yīng)用的新要求[3]。在優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上實施案例教學(xué)，“材料成型工藝及模具設(shè)計”課程是一門綜合性和實踐性很強(qiáng)的課程，根據(jù)材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求、社會對應(yīng)用型高級人才的需求，在該課程教學(xué)過程中，堅持以基礎(chǔ)理論的必需性及專業(yè)技術(shù)知識的實用性為主，突出重點，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。案例教學(xué)法是在學(xué)生初步掌握了相關(guān)基礎(chǔ)知識、具備了基本分析能力的基礎(chǔ)上，教師根據(jù)教學(xué)目的和任務(wù)，選用合理的案例材料使學(xué)生從實際案例的情況出發(fā)，通過查找相關(guān)資料，獨立思考或集體協(xié)作，對案例進(jìn)行積極主動的探究活動，從而提高學(xué)生解決實際問題能力的一種教學(xué)模式[4]。通過引入的動畫及視頻內(nèi)容講解案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引出新的知識點及概念等；總結(jié)案例中涉及的重要知識點和概念，要讓學(xué)生深入理解，使學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通，提高靈活應(yīng)用知識的能力；通過對一些相關(guān)的案例進(jìn)行歸納總結(jié)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行階段性應(yīng)用和總結(jié)，讓學(xué)生了解和掌握相應(yīng)階段的基本知識點。實施案例教學(xué)，鼓勵學(xué)生獨立思考，互相交流，使學(xué)生在學(xué)習(xí)具體案例的過程中，通過課前自學(xué)、課中分析討論及總結(jié)，熟練掌握專業(yè)知識，提高解決材料成型工藝分析及模具設(shè)計過程中實際問題的能力。

2靈活運(yùn)用多種教學(xué)形式

課堂教學(xué)效果與先進(jìn)的現(xiàn)代化教學(xué)手段關(guān)系日益緊密，多媒體課件、動畫及生產(chǎn)現(xiàn)場視頻等資源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于專業(yè)課程的教學(xué)過程中。一段簡短的生產(chǎn)現(xiàn)場視頻即可讓學(xué)生身臨其境，迅速了解注射設(shè)備的成型原理與基本結(jié)構(gòu)[5]。本課程主要講授的內(nèi)容包括兩個方面：其一是沖壓成型工藝及各種沖壓模具設(shè)計，其二是塑料成型工藝以及塑料模具設(shè)計。針對不同的教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多種教學(xué)形式，促進(jìn)學(xué)生對各個知識點的理解，增強(qiáng)教學(xué)效果。例如，對于材料成型過程、模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)和脫模方式等內(nèi)容，如果采用傳統(tǒng)教學(xué)手段則難以表達(dá)，此時可以運(yùn)用多媒體教學(xué)，應(yīng)用各類素材，如2D和3D圖片、模具動畫和一些材料成型現(xiàn)場視頻等，通過動畫、聲音、圖像等直觀形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，易于學(xué)生理解。對于較為復(fù)雜的教學(xué)案例，可采用增加研討課時間的方式，訓(xùn)練學(xué)生獨立思考、積極交流，最終解決問題的能力。學(xué)生預(yù)習(xí)、查閱資料和設(shè)計討論課題是對課堂教學(xué)必要的準(zhǔn)備過程，教學(xué)方式多樣化，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

3模具CAD/CAE技術(shù)輔助教學(xué)

由于我國制造業(yè)的快速發(fā)展，材料成型工藝及模具設(shè)計已離不開計算機(jī)技術(shù)。這就要求學(xué)生在具有扎實的理論基礎(chǔ)的同時，能夠與時俱進(jìn)地掌握材料成型工藝及模具設(shè)計的新技術(shù)和新方法。因此，需要采用模具CAD/CAE技術(shù)輔助教學(xué)過程的進(jìn)行。采用CAE開發(fā)模式﹐模具的合理性通過有限元分析進(jìn)行驗證﹐驗證過程在計算機(jī)中進(jìn)行，大大降低了試模成本﹐縮短了開發(fā)周期[6]。在教學(xué)過程中將模具結(jié)構(gòu)知識的講授和模具CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用緊密結(jié)合，可進(jìn)一步加強(qiáng)實踐教學(xué)，彌補(bǔ)課堂講授的不足。以三維造型軟件為基礎(chǔ)平臺，使教學(xué)內(nèi)容更加形象逼真，學(xué)生在短時間內(nèi)就可以通過實體造型模擬學(xué)習(xí)到大量實用的模具結(jié)構(gòu)知識，通過三維建模、動畫裝配和分解，學(xué)生可清楚地看到模具中每個零件所處的位置和具體結(jié)構(gòu)。再對應(yīng)模具裝配圖分析模具結(jié)構(gòu)與特性，講解各部分的作用與設(shè)計要點，學(xué)生就能夠清晰地理解深奧的模具結(jié)構(gòu)問題。在講解注射成型工藝時，運(yùn)用模流分析軟件，可進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化，確定合理的澆口位置，進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量分析，通過直觀的畫面可以展示塑料成型的整個過程，使學(xué)生能夠掌握注射成型工藝制訂方法，分析各因素對塑料制品質(zhì)量的影響。

4配套課程網(wǎng)站建設(shè)

近年來，教育信息化技術(shù)高速發(fā)展，給課程建設(shè)與改革帶來了機(jī)遇[7]，基于移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行信息化教學(xué)改革，在超星教學(xué)服務(wù)平臺創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)課程，應(yīng)用線上資源輔助教學(xué)。信息化教學(xué)是通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，開發(fā)教育資源，優(yōu)化教育過程，以培養(yǎng)和提高學(xué)生信息素養(yǎng)為重要目標(biāo)的一種新的教育方式[8]。課程網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)包括資料庫、習(xí)題庫、試卷庫、作業(yè)庫，以及所有章節(jié)的教學(xué)視頻、課件、單元測驗等，還提供了前沿學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗資料等教輔資料。在課程學(xué)習(xí)平臺上，學(xué)生需要完成單元學(xué)習(xí)和相應(yīng)的課程活動。單元學(xué)習(xí)包括課前任務(wù)、課后作業(yè)、章節(jié)自測、教學(xué)課件、模具動畫演示、課外拓展項目。課程活動主要包括課程作業(yè)、在線測試答疑討論、課程問卷、試題庫[9]。信息化教學(xué)過程中，應(yīng)用在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和學(xué)習(xí)通智慧教學(xué)工具，采用靈活的教學(xué)方式：課前通知并布置預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自學(xué)及教師導(dǎo)學(xué)；課中教師有的放矢地講解知識點和相關(guān)案例，學(xué)生利用智慧教學(xué)工具以及網(wǎng)絡(luò)平臺資源進(jìn)行學(xué)習(xí)；課后深化知識技能要求，教師提出拓展應(yīng)用內(nèi)容以便學(xué)生進(jìn)一步研究討論。教師可以通過教學(xué)平臺了解學(xué)生在線討論的情況：主動發(fā)起討論及回應(yīng)老師或?qū)W生發(fā)起在線討論的情況；利用資源學(xué)習(xí)的情況，如根據(jù)教師發(fā)布的導(dǎo)學(xué)信息瀏覽教學(xué)資源的情況[10]。

5結(jié)論

通過實行“材料成型工藝及模具設(shè)計”課程教學(xué)改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的實際動手能力和參與意識，因此，該課程的教學(xué)改革取得了較好的教學(xué)效果。首先，從課堂來看，學(xué)生能夠處于注意力集中的狀態(tài)。其次，從課程的考核成績對比來看，實行教學(xué)改革后，學(xué)生成績比以往有了較大幅度的提高，說明學(xué)生對于該課程基本知識的掌握程度及綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決問題的能力有了較大的提高。最后，通過學(xué)生反饋可知，大部分學(xué)生認(rèn)為該課程學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富有趣，教學(xué)方式新穎，學(xué)習(xí)興趣得到明顯提升。綜上，積極推進(jìn)和進(jìn)一步完善“材料成型工藝及模具設(shè)計”課程教學(xué)改革非常重要，并且需要進(jìn)一步完善課程網(wǎng)站建設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建自己所需要的知識體系。

作者:夏榮霞 陳可 林盡染 劉平 單位:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院