《沖壓工藝與模具設(shè)計》課程中的項目化教學(xué)

汪菊英　徐盛學(xué)　陳超麗

摘要:《沖壓工藝與模具設(shè)計》課程是高職模具設(shè)計與制造專業(yè)的主干課程,理論與實踐結(jié)合緊密,要求學(xué)生熟練掌握模具設(shè)計的基本理論,能利用模具設(shè)計軟件進行設(shè)計。傳統(tǒng)的“先講授理論課程再進行課程設(shè)計”的教學(xué)方式,很難達到預(yù)期的教學(xué)效果。文章對將項目教學(xué)法運用于冷沖壓模具設(shè)計課程進行了探索。

關(guān)鍵詞:沖壓工藝與模具設(shè)計;課程設(shè)計;項目教學(xué)法

模具的發(fā)展以冷沖模具和注塑模具最具代表性。在傳統(tǒng)教學(xué)中,大都是采用“先講授理論課程再進行課程設(shè)計”的教學(xué)方式,學(xué)生的實踐活動僅限于1~2周的課程設(shè)計,理論與實踐脫節(jié)。筆者結(jié)合多年從事模具設(shè)計與制造的工作經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)歷,精選幾個典型的職業(yè)工作任務(wù)為項目,采用項目教學(xué)法,將沖壓工藝與模具設(shè)計及與之相關(guān)的沖壓設(shè)備、冷沖模具的拆裝與測繪、冷沖模具課程設(shè)計等內(nèi)容融合在一起,使模具設(shè)計理論課程的講授與實踐過程集中在一起完成,取得了較好的教學(xué)效果。

項目教學(xué)法及其實施

項目教學(xué)法是以項目為導(dǎo)向,師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學(xué)行動。學(xué)生通過對實際工程項目的認識與了解,學(xué)習(xí)并掌握構(gòu)筑于該項目平臺上的相關(guān)理論知識,達到理論與實踐的結(jié)合,其關(guān)鍵是設(shè)計和制定項目工作任務(wù),一般按照以下幾個階段進行。

(一)項目的選取

項目的選取必須以課程的主要知識點為依據(jù),可參照教材中的內(nèi)容,但又不能完全拘泥于教材。教師在進行項目教學(xué)時,需要將教材中的主要知識點按照模具設(shè)計過程進行有機整合,由易到難形成項目教學(xué)模塊,每個項目教學(xué)模塊由若干項目工程即教學(xué)單元組成,每個項目工程包含若干主要知識點,形成項目教學(xué)的總體框架。在此基礎(chǔ)上,教師開發(fā)出項目教學(xué)指導(dǎo)書,學(xué)生手中的教材可作為完成項目重要的學(xué)習(xí)資源詞典。

項目的選取要考慮到實用性、與工廠實際工作的結(jié)合程度以及所涉及知識的全面性。項目內(nèi)容應(yīng)多樣化,難易程度應(yīng)適中,讓學(xué)生既能順利完成,又能提高綜合能力。

教學(xué)中選用的項目工程應(yīng)由教師篩選或在已有資料的基礎(chǔ)上設(shè)計加工,力爭知識點明確,目標具體。學(xué)生也可參與到項目的選取中來,如幫助查閱項目的有關(guān)數(shù)據(jù),搜集相關(guān)資料等。筆者對項目作了以下選擇:選擇一個中等復(fù)雜程度,綜合性較強的金屬零件,該零件含有沖裁的基本工序——沖孔、落料等,并且含有彎曲或拉伸等工序,因此該零件的加工至少需要兩套模具才能完成。

通過沖裁模具設(shè)計、彎曲模具設(shè)計和拉伸模具設(shè)計三個項目的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)掌握沖裁工序、彎曲工序和拉伸工序的工藝分析,確定零件的沖裁、彎曲和拉伸工藝方案設(shè)計及相關(guān)工藝計算,完成工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成模具的三維造型圖、二維總裝配圖的輸出。同時,學(xué)生還應(yīng)掌握設(shè)計說明書的編寫,會填寫沖壓工藝卡和工作零件機械加工工藝過程卡,完成至少兩個模具零件圖的手工繪制。

(二)項目教學(xué)活動的組織

基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)與項目設(shè)計課時的安排基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)時間太短,會使學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握不好,影響項目的完成質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果;學(xué)習(xí)時間太長,則不能體現(xiàn)項目教學(xué)的特色,不能保證學(xué)生按時完成項目。我們在實踐過程中按1∶1的比例安排理論學(xué)習(xí)與項目設(shè)計制作的時間。由于各個項目的復(fù)雜程度不同,部分項目的工作不能在課堂完成,可讓學(xué)生利用課外時間自己完成。

基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)教學(xué)中將理論教學(xué)與課程設(shè)計融為一體。教學(xué)一開始就將工作任務(wù)布置給學(xué)生,根據(jù)項目進行的過程,穿插講述所需的理論知識,打破傳統(tǒng)模具設(shè)計教材中按章節(jié)講授的方式。教學(xué)方法采用自由討論、總結(jié)與課堂講授相結(jié)合的方式。在每次基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)完成后,要求學(xué)生結(jié)合所分配的工作任務(wù),利用所學(xué)的知識完成相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容。

基本技能的學(xué)習(xí)學(xué)生到模具拆裝實訓(xùn)室進行模具拆裝、測繪。教師既要給學(xué)生進行模具拆裝的演示,又要講清模具的結(jié)構(gòu)特點,零件名稱、作用及相互連接關(guān)系等內(nèi)容。要求學(xué)生在兩天的時間內(nèi)完成模具的拆裝任務(wù),并測繪出模具的零件圖和裝配圖。在模具設(shè)計課程完成后,是為期3周的《模具CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用》和4周的《模具制造綜合實訓(xùn)》,學(xué)生要完成對所設(shè)計模具的制造,試模出產(chǎn)品。學(xué)生體驗?zāi)＞咴O(shè)計制造的全過程,有助于提高其理論與工程實際相結(jié)合的能力。

練習(xí)項目的選取及項目的設(shè)計制作學(xué)生練習(xí)項目的選取應(yīng)遵循綜合性強、難度適中,與工程實際結(jié)合緊密的原則,最好選用經(jīng)過簡單處理的工廠實際用的工件,如圖1所示。學(xué)生分組人數(shù)不宜太多,一般每組4~5人,要求每組最少有兩套以上經(jīng)過共同討論得出的工藝方案。每個學(xué)生的工作任務(wù)既有共同的部分(重要的知識點要求每個學(xué)生都得完成),又有不同的部分。這樣可以保證在項目設(shè)計的過程中,既培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神,又充分發(fā)揮每個學(xué)生的創(chuàng)造力,同時可有效避免學(xué)生之間互相抄襲?；谶@種原則,筆者把全班48名學(xué)生分成了10個組,要求每個學(xué)生對模具設(shè)計中的工藝計算都必須獨立完成,對模具的工藝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計由每組成員共同討論,從最少2~3套方案中確定一種最優(yōu)方案,每個學(xué)生完成模具中不同的兩個零件圖繪制。為了確保項目順利實施,必須讓學(xué)生了解所學(xué)專業(yè)的職業(yè)工作任務(wù),教師應(yīng)事先準備好學(xué)生完成項目所需的各種資料,如:模具設(shè)計用標準,標準件、標準模架等相關(guān)數(shù)據(jù),設(shè)計采用的軟件應(yīng)盡量使用模具企業(yè)的常用軟件。教師必須準備一個教學(xué)用產(chǎn)品,該產(chǎn)品應(yīng)盡量全面涉及模具設(shè)計的各個知識點。在完成模具拆裝實訓(xùn)后,就可以開始講授模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)用產(chǎn)品詳細地教學(xué)生進行模具設(shè)計,尤其是查手冊,選擇設(shè)計參數(shù)、標準件、標準模架時,更應(yīng)舉一反三地加以說明。教師應(yīng)將課程設(shè)計的題目發(fā)給學(xué)生,按模具設(shè)計的流程講授并布置作業(yè),要求學(xué)生完成與之同步的課程設(shè)計工藝計算內(nèi)容。最后集中兩天時間,讓學(xué)生到計算機房利用模具設(shè)計軟件完成模具的三維造型圖、二維總裝圖的輸出以及模具零件圖的繪制,整理設(shè)計說明書。這樣,在較短的時間內(nèi),學(xué)生既完成了理論的學(xué)習(xí),又完成了模具設(shè)計的內(nèi)容。如表1所示,沖裁模具設(shè)計可分為以下幾個項目來完成。

(三)項目驗收和成績評定

項目驗收主要從兩個方面進行:一是學(xué)生對項目的完成情況,完成的內(nèi)容是否完整,如模具的三維造型圖、二維總裝圖、零件圖是否齊全,所標注尺寸是否有遺漏;二是項目完成的內(nèi)容是否有重大或明顯錯誤,如模具結(jié)構(gòu)是否合理,模具零件能否加工制造出來等。

學(xué)生的學(xué)習(xí)成效可通過兩個方面來評價:一是學(xué)生項目完成的質(zhì)量,二是學(xué)生通過完成項目對專業(yè)知識的掌握情況。這個評價可以分兩步:第一步對學(xué)生的模具設(shè)計圖,教師要逐一進行修改,評出優(yōu)良,指出不足。第二步答辯,成立答辯小組。首先由學(xué)生撰寫一份項目完成情況綜述,通過總結(jié)展示自己對知識的理解與掌握情況,然后每個學(xué)生用5分鐘介紹自己項目的完成情況和設(shè)計思路,答辯小組用10分鐘時間提問,根據(jù)學(xué)生的綜述和答辯情況綜合評定出成績。

項目教學(xué)效果

真實的崗位工作體驗學(xué)生感受到了所學(xué)專業(yè)職業(yè)工作的性質(zhì)、任務(wù)以及完成任務(wù)所需要的耐心、細心、責(zé)任心,理解了教師所說的“一個尺寸的錯誤,將造成成千上萬元損失”的含義,為走上職業(yè)崗位打下了良好的基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)主動性增強學(xué)生在項目實施時會發(fā)現(xiàn)自己知識的不足,為了解決問題,他們?nèi)シ唇滩?查閱手冊,和教師、同學(xué)討論。學(xué)習(xí)的主動性大大提高,對知識的綜合運用能力大大提高。

學(xué)以致用學(xué)生懂得靈活運用書本知識,不斷學(xué)習(xí),且都圍繞著完成項目這個目標,而項目正是他們將來的職業(yè)工作任務(wù)。

成就感和成功感的體驗由于所選的項目是一個完整的模具設(shè)計,在這個過程中,學(xué)生在不斷地修改結(jié)構(gòu),設(shè)計多種方案并從中選出最合理的,充分發(fā)揮了創(chuàng)造潛能,全面提高了學(xué)生的實踐能力、動手能力、分析能力、交流能力、團隊合作能力和解決問題的綜合能力。

“項目教學(xué)法”的實踐過程,既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用,又發(fā)揮了學(xué)生的主體作用。學(xué)生接受了這樣一種模擬職業(yè)工作過程的項目教學(xué)之后,再結(jié)合后續(xù)教學(xué)中的模具制造模塊的訓(xùn)練,就基本上具備了模具設(shè)計與制造的基本能力,一旦走向工作崗位,就能很快地勝任自己的職業(yè)工作。

項目教學(xué)總結(jié)

實施項目教學(xué)法的目的是使學(xué)生在走上工作崗位前親身體驗真實的崗位工作過程。所以,項目的選用應(yīng)該是專業(yè)崗位最具有代表性的職業(yè)工作任務(wù)。在實施過程中,需把多科知識融入其中。對于模具設(shè)計與制造這種純技術(shù)性的項目來說,把完成項目的操作順序列出來發(fā)給學(xué)生,對項目的完成和學(xué)生將來的工作非常有益。

一個專業(yè)項目教學(xué)的實行,將推動該專業(yè)教學(xué)課程產(chǎn)生根本性的改變。實施項目教學(xué)法之后,應(yīng)按照項目所需的知識和能力對教學(xué)課程進行重新設(shè)置,課程順序的安排按照循序漸進原則進行調(diào)整。著重對學(xué)生三大能力——機械制圖、識圖能力,模具軟件的使用能力,模具三維轉(zhuǎn)二維圖形輸出能力的培養(yǎng)。

項目教學(xué)的實施將促進教師理論與實操能力的提高。由于項目教學(xué)是按照企業(yè)的崗位工作過程對學(xué)生進行系統(tǒng)的培訓(xùn),著重對學(xué)生能力的培養(yǎng),這對教師來說是極大的挑戰(zhàn),需要知識、技術(shù)的不斷更新。

項目教學(xué)法提高了學(xué)生的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新能力,調(diào)動了每個學(xué)生的參與意識。由于要求學(xué)生從最少兩套方案中選擇最合理的一套,小組成員必須全員參與。在項目實施中,采取“幫”和“逼”兩種方法,所謂“幫”,強調(diào)以小組間互幫為主,教師為輔;“逼”則以教師為主,小組為輔,對個別學(xué)生,采用規(guī)定任務(wù)、重點監(jiān)控、到時檢查的方法逼其完成。

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作者簡介:

汪菊英(—),女,湖南衡陽人,廣東白云學(xué)院機電工程系副主任,工程師,研究方向為模具專業(yè)課程的教學(xué)與管理。