研究性教學(xué)在“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”課程中的探索

代洪慶等

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，把研究性教學(xué)思路引入到課程教學(xué)當(dāng)中，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，充分發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性和積極性，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)研究和解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；教學(xué)改革；沖壓模具

作者簡(jiǎn)介：代洪慶（1977-），男，黑龍江大慶人，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，講師。（黑龍江 大慶 163319）張福剛（1976-），男，黑龍江綏棱人，煙臺(tái)宏田汽車(chē)零部件有限公司，助理工程師。（山東 煙臺(tái) 264670）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）08-0100-02

“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)主干課程之一，但是長(zhǎng)期以來(lái)，其課堂教學(xué)多數(shù)由教師根據(jù)課本上的內(nèi)容進(jìn)行灌輸式講授。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程，老師主要以講授為主，學(xué)生以聽(tīng)課為主，此教學(xué)方法內(nèi)容陳舊，形式單一。學(xué)生對(duì)模具設(shè)計(jì)只是有了初步的了解，但遇到實(shí)際模具設(shè)計(jì)問(wèn)題的時(shí)候，時(shí)常感到束手無(wú)策，無(wú)從下手。換而言之，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師灌輸了課本內(nèi)的有限知識(shí)，缺乏對(duì)學(xué)生科學(xué)研究方法的指導(dǎo)，學(xué)生的學(xué)科素質(zhì)并沒(méi)有得到提高，學(xué)生不會(huì)用正確的學(xué)科思維解決問(wèn)題。

研究性教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生主動(dòng)地獲取知識(shí)，應(yīng)用知識(shí)，解決問(wèn)題的教學(xué)。[1]教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過(guò)程，啟發(fā)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去積極探索新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。教師的授課任務(wù)不僅是向?qū)W生傳授知識(shí)，而是著力培養(yǎng)學(xué)生的能力，特別是在未來(lái)學(xué)習(xí)和工作中的研究能力和創(chuàng)造能力。這為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。[2]本文對(duì)開(kāi)展研究性教學(xué)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、訓(xùn)練載體和實(shí)施過(guò)程的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行了分析和總結(jié)。

一、研究性教學(xué)方案設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo)

“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”這門(mén)課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生具備沖壓工藝的基本技能，具有模具設(shè)計(jì)的初步能力，能夠設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模具；具備沖壓設(shè)備、模具材料選擇的能力；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析和解決在生產(chǎn)中常見(jiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量和模具方面的技術(shù)問(wèn)題。而更高的要求是對(duì)冷沖壓成形的新工藝及新技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)有初步的了解，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力進(jìn)行知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)。

根據(jù)近幾年來(lái)工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我院”）畢業(yè)生的就業(yè)情況及對(duì)各地的調(diào)查回訪結(jié)果來(lái)看，用人單位的用工要求是除了畢業(yè)生要具備沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)的基本技能以外，同時(shí)要求能獨(dú)立開(kāi)展工作和盡快適應(yīng)本崗位要求的能力；特別是要求學(xué)生具有一定的創(chuàng)新研究能力。而機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)學(xué)生，僅僅具備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的沖壓模具能力，并不具備一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的能力。由此，筆者重新把“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”教學(xué)目標(biāo)定位于：面向各類(lèi)型企業(yè)和培訓(xùn)學(xué)校，培養(yǎng)愛(ài)崗敬業(yè)，具備各類(lèi)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)知識(shí)，既能承擔(dān)在模具生產(chǎn)第一線從事中等復(fù)雜模具工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)，又會(huì)用正確的學(xué)科思維、科學(xué)研究方法解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的人才。從社會(huì)的用人需求和筆者制訂的培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)看，研究性教學(xué)勢(shì)在必行。

2.研究性教學(xué)方法

研究性教學(xué)是一種開(kāi)放式教學(xué)，其具體辦法和形式多種多樣。教師要根據(jù)課程性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的特點(diǎn)，打破傳統(tǒng)教學(xué)束縛學(xué)生手腳的那套做法，遵循以學(xué)生為本的觀念，創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。具體到教學(xué)上，可以采用討論式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)、案例教學(xué)、合作式教學(xué)等各種教學(xué)方法。[3]

“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”這門(mén)課可以分成三大部分，沖裁模具設(shè)計(jì)、彎曲模具設(shè)計(jì)和拉深模具設(shè)計(jì)。其中沖裁模具設(shè)計(jì)部分，模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，模具設(shè)計(jì)規(guī)律性比較強(qiáng)，適合傳統(tǒng)的教學(xué)方法，而且由于大多數(shù)學(xué)生剛剛接觸模具，對(duì)模具工作原理和加工特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不深，采用研究性教學(xué)方法讓其自主學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容勢(shì)必會(huì)對(duì)其造成很多困難，所以筆者采用了提問(wèn)式和案例式的教學(xué)方法。為了提高教學(xué)效果，筆者制作了豐富的多媒體課件，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣。課堂“理論”教學(xué)要著重突出普遍性、典型性，理論分析則選擇難易程度適中的某個(gè)題目進(jìn)行工藝分析、工藝計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生具有系統(tǒng)的、完整的、扎實(shí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

彎曲模具設(shè)計(jì)和拉深模具設(shè)計(jì)這兩部分，由于模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但彎曲、拉深工藝復(fù)雜，而且學(xué)生對(duì)模具工作原理和模具結(jié)構(gòu)有了一定的了解，所以筆者采用研究性教學(xué)方法，通過(guò)課前布置的專(zhuān)題研究任務(wù)，讓學(xué)生主動(dòng)到圖書(shū)館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，提出解決問(wèn)題的方法和培養(yǎng)科學(xué)研究方法。

3.設(shè)計(jì)訓(xùn)練載體

訓(xùn)練載體的設(shè)計(jì)是實(shí)施研究性教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，它依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，在相應(yīng)的教學(xué)策略下，為傳遞教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計(jì)編制的教學(xué)內(nèi)容的組合形式和形態(tài)。

筆者在沖裁模具設(shè)計(jì)部分，通過(guò)墊圈的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)和止動(dòng)件的復(fù)合設(shè)計(jì)兩個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，使學(xué)生掌握沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具的工藝計(jì)算、壓力設(shè)備的選擇以及沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生模具設(shè)計(jì)的基本能力，使學(xué)生對(duì)模具有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和了解。

在彎曲模具設(shè)計(jì)部分，彎曲模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但彎曲在成型工藝上，彎曲毛坯尺寸計(jì)算和彎曲回彈值的確定是個(gè)難點(diǎn)。所以筆者設(shè)計(jì)了“基于Dynaform軟件的彎曲件毛坯尺寸計(jì)算方法”和“基于Dynaform軟件的彎曲件回彈尺寸的確定”兩個(gè)專(zhuān)題任務(wù)。這兩個(gè)專(zhuān)題主要通過(guò)CAE軟件對(duì)毛坯件進(jìn)行數(shù)值模擬，從而得到毛坯尺寸和回彈數(shù)值。在這個(gè)專(zhuān)題任務(wù)中，并不要求學(xué)生懂得有限元原理，只是通過(guò)軟件操作，使學(xué)生了解目前先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生對(duì)新技術(shù)的認(rèn)知和興趣，同時(shí)也激勵(lì)學(xué)生探索新的知識(shí)領(lǐng)域。

拉深模具設(shè)計(jì)部分：拉深件的主要質(zhì)量問(wèn)題是拉裂和起皺，筆者通過(guò)“基于CAE圓筒件的質(zhì)量分析與優(yōu)化”這個(gè)任務(wù)，使學(xué)生更加直觀地掌握拉深和起皺的影響因素，并對(duì)起皺的板料厚度、拉深系數(shù)、壓邊力、模具工作部分的尺寸等因素及解決拉深和起皺的措施，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)研究能力。

二、研究性教學(xué)方案實(shí)施

“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”研究性教學(xué)方案實(shí)施是對(duì)教學(xué)方案設(shè)計(jì)做出全面具體而又明確安排的計(jì)劃。其中包括教學(xué)實(shí)施過(guò)程進(jìn)程表、教學(xué)組織安排、課程考核等內(nèi)容。

1.教學(xué)實(shí)施過(guò)程進(jìn)程表

根據(jù)教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，對(duì)課堂講授、課外布置研究報(bào)告、項(xiàng)目練習(xí)、學(xué)生分組討論等內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.教學(xué)組織安排

在授課前，教師安排好學(xué)生分組。每個(gè)專(zhuān)題研究要求3～4人一小組。小組成員可以相互溝通，相互研討，相互合作。小組的每個(gè)學(xué)生都要交一份研究報(bào)告或設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。一些涉及到較深的研究領(lǐng)域，教師首先提出選題，然后引導(dǎo)學(xué)生自己去圖書(shū)館查找相關(guān)資料，分析總結(jié)，最后形成報(bào)告的形式。完成研究報(bào)告或項(xiàng)目訓(xùn)練之后，讓每個(gè)學(xué)生分別陳述研究報(bào)告，并提出研究過(guò)程中所遇到的問(wèn)題和解決的對(duì)策。教師對(duì)學(xué)生研究報(bào)告的內(nèi)容及陳述進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

3.課程的考核

考核包括學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)方式、等級(jí)。以往采用的閉卷考試，學(xué)生死記硬背考試內(nèi)容，并不能真正反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也不能體現(xiàn)學(xué)生真實(shí)能力。教師要改變傳統(tǒng)的一考定終身的評(píng)價(jià)模式，實(shí)行課內(nèi)教學(xué)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合的全程評(píng)價(jià)，采用多樣化的考試方式，推進(jìn)考試制度改革。在評(píng)價(jià)方式中特別重視學(xué)生的創(chuàng)新能力及科學(xué)研究能力，這部分成績(jī)所占的比例應(yīng)加大。本課程采用期末成績(jī)和平時(shí)成績(jī)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行考核，其中期末筆試占60%，平時(shí)成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)中項(xiàng)目訓(xùn)練、研究報(bào)告成績(jī)占30%，出勤、作業(yè)、課堂提問(wèn)、學(xué)習(xí)主動(dòng)性等占10%。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)09級(jí)、10級(jí)學(xué)生研究性教學(xué)的實(shí)踐，“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高。學(xué)生在掌握基本沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，及時(shí)了解科學(xué)研究方法，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)加深了理解，拓寬了知識(shí)面，提高了學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新性思維能力，使學(xué)生能用正確的學(xué)科思維解決問(wèn)題，為今后參加工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：王意琴）