塑料模具設(shè)計(jì)課程學(xué)生自主學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐

項(xiàng)尚林 張 軍 黃 健

南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇南京 210009

1 塑料模具設(shè)計(jì)課程目前教與學(xué)存在的問(wèn)題

塑料模具設(shè)計(jì)課程是高分子材料與工程專業(yè)課之一，但該專業(yè)學(xué)生缺乏機(jī)械方面的基礎(chǔ)知識(shí)，且該課程機(jī)械方面圖形眾多，如果沒(méi)有較好的機(jī)械制圖基礎(chǔ)，很難讀懂這些圖形。由于種種原因，以前的課堂教學(xué)主要是由教師講解、課后學(xué)生做適當(dāng)?shù)木毩?xí)，即講練結(jié)合型教學(xué)方式。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法講清楚這類圖形眾多課程的教學(xué)內(nèi)容難度很大，且學(xué)生很難掌握，教學(xué)效果非常不好。為了提高課程教學(xué)效果，已經(jīng)有一些從事該課程教學(xué)的教師做了有益的教學(xué)改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極主動(dòng)性[1-7]。筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，探索出一種學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法。這種方法是教師通過(guò)前期對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)講解使學(xué)生初步掌握塑料制品及其成型模具設(shè)計(jì)的基本方法，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)設(shè)計(jì)塑料制品及其成型模具所用的AutoCAD，UG，Pro/E等軟件，學(xué)生分組利用這些軟件設(shè)計(jì)具有一定使用價(jià)值的塑料制品及其成型模具，再討論提出最優(yōu)方案并派出代表在班上發(fā)言，其他學(xué)生可以提出不同意見(jiàn)或建議，最后教師進(jìn)行歸納總結(jié)。通過(guò)這種教學(xué)方法，能夠提高學(xué)生工作的適應(yīng)能力，同時(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極主動(dòng)性。

2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法探索

塑料模具設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)授課方式主要是采用模型和掛圖進(jìn)行，只是靜態(tài)地向?qū)W生展示某一狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)平面圖和相應(yīng)的文字表。受到教學(xué)手段的限制，學(xué)生難以理解和掌握模具各零部件之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。尤其是在注射模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，注塑成型制品的脫模過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的動(dòng)作過(guò)程，各類型脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)又是本課程教學(xué)和學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。筆者采用Flash Mx制作出在塑件成型過(guò)程中塑料成型模具運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)畫演示，以及與動(dòng)畫相配套的幻燈片。課件中的動(dòng)畫是將教材《塑料成型模具》[8]中相應(yīng)的圖形掃入Flash Mx中，然后通過(guò)把圖中運(yùn)動(dòng)的部分分到不同圖層并設(shè)定關(guān)鍵幀，從而用動(dòng)畫的形式解釋塑料成型模具的合模、注射、冷卻、開(kāi)模、頂出塑件等一系列操作過(guò)程。課件中的文字說(shuō)明則用PPT制作，同時(shí)應(yīng)用掃描儀把相應(yīng)的模具圖形掃入PPT中。最后得到圖文并茂的塑料模具設(shè)計(jì)教學(xué)課件。Flash動(dòng)畫使原來(lái)難以理解的知識(shí)點(diǎn)如分型面的確定、二次推出脫模動(dòng)作、側(cè)向分型等動(dòng)作逼真地呈現(xiàn)出來(lái)，這樣大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)立刻生動(dòng)、活潑起來(lái)，明顯提高了課堂的教學(xué)效果。但由于塑料模具設(shè)計(jì)課中有很多規(guī)則性、原則性知識(shí)，如果只是由教師滿堂灌輸，難免讓學(xué)生產(chǎn)生思維疲勞，影響聽(tīng)課效果。因此，筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，采用了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法，操作方法如下：

教學(xué)組織形式以小組方式與獨(dú)立工作相結(jié)合，每個(gè)班分為2～3組。首先在小組內(nèi)讓學(xué)生討論項(xiàng)目課題，每個(gè)小組成員都要提出自己的見(jiàn)解和工作計(jì)劃，在這一過(guò)程中可以鍛煉學(xué)生的交流與合作能力，學(xué)生相互啟發(fā)，相互學(xué)習(xí)，個(gè)人的知識(shí)欠缺將通過(guò)共同討論、集思廣益來(lái)彌補(bǔ)，同時(shí)還可以鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考能力；經(jīng)過(guò)大家討論群策群力最終確定出較好的解決方案，在這一過(guò)程中可以鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題和創(chuàng)造性思維能力，教師要給予必要的指導(dǎo)和幫助。按照確定的最優(yōu)解決方案，學(xué)生獨(dú)自或以小組方式在各自的工作計(jì)劃指導(dǎo)下完成工作。工作結(jié)果要按照預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行自我和相互檢查，并判斷達(dá)到的效果如何，這樣可以鍛煉學(xué)生的責(zé)任心、質(zhì)量意識(shí)及評(píng)估能力。

根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)的課程特點(diǎn)，按照上述的教學(xué)組織形式設(shè)計(jì)思路，在教學(xué)過(guò)程中采用兩次學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法，第一次學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法是在學(xué)完塑料制件的設(shè)計(jì)內(nèi)容之后，要求各組組員在獨(dú)立收集、分析和整理有關(guān)塑料制品設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，充分考慮塑件的尺寸和精度、表面光潔度、形狀、斜度、壁厚、加強(qiáng)筋、支承面、圓角、孔、螺紋、嵌件、標(biāo)記、符號(hào)及文字，設(shè)計(jì)一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的塑件，通過(guò)自學(xué)AutoCAD，UG，Pro/E等軟件，利用學(xué)過(guò)的知識(shí)或者手工繪制塑件的正剖面圖、俯視圖、側(cè)視圖，并說(shuō)明塑件的設(shè)計(jì)思路。然后各組組長(zhǎng)召集討論每位組員設(shè)計(jì)的塑件，從合理性、新穎性、全面性角度出發(fā)，選出一個(gè)最合適的設(shè)計(jì)思路并對(duì)其進(jìn)行充實(shí)、完善，制作成PPT。每組選出一位代表，講解本組的設(shè)計(jì)思路，其他學(xué)生提出意見(jiàn)或改進(jìn)建議，最后由教師進(jìn)行歸納總結(jié)。

第二次學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法是在學(xué)完塑料模具設(shè)計(jì)課程內(nèi)容之后，各組組員在獨(dú)立收集、分析和整理有關(guān)注塑模具設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，充分考慮模具的成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、頂出裝置、冷卻加熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及分型抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)第一次討論課提出的塑件，設(shè)計(jì)一個(gè)注塑成型模具，利用AutoCAD，UG，Pro/E等軟件或者手工繪制注塑模具的簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明注塑模具的設(shè)計(jì)思路。各組組長(zhǎng)再次召集討論每位組員設(shè)計(jì)的注塑模具，選出一個(gè)最合適的設(shè)計(jì)思路并對(duì)其進(jìn)行充實(shí)、完善，制作成PPT。每組選出一位代表講解本組的設(shè)計(jì)思路，其他學(xué)生發(fā)表不同的意見(jiàn)，最后同樣由教師進(jìn)行歸納總結(jié)。

從教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生積極性很高，盡管沒(méi)有學(xué)過(guò)UG，Pro/E等軟件，機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)也較薄弱，但不少學(xué)生都能在教師的幫助下，積極主動(dòng)自學(xué)UG，Pro/E等軟件，設(shè)計(jì)出具有一定水平的塑件及模具，如圖1、圖2所示。

圖1 學(xué)生使用UG繪制的塑件的三維造型

圖2 學(xué)生使用UG設(shè)計(jì)的塑料模具

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，在塑料模具設(shè)計(jì)課程中采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)法，能夠最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，在培養(yǎng)工科院校高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等方面都取得了較好的效果，具有進(jìn)一步深入研究和推廣應(yīng)用的價(jià)值。

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