基于任務(wù)驅(qū)動的模具CAD/CAM技能實訓(xùn)教學(xué)研究

張 洋 段 磊

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津 300222

模具CAD/CAM技能實訓(xùn)是我校材料成型及控制工程專業(yè)(模具方向)的一門實踐性技術(shù)基礎(chǔ)課。在學(xué)校“實行‘雙證書’制，培養(yǎng)‘一體化’職業(yè)教育師資”的人才培養(yǎng)新模式下，此實訓(xùn)可提高學(xué)生綜合運用模具設(shè)計、模具制造、數(shù)控編程加工、CAD/CAM軟件等理論知識并借助于當(dāng)今流行的三維CAD/CAM軟件進行產(chǎn)品三維建模、模具設(shè)計、數(shù)控編程的能力以及操作加工中心、數(shù)控銑床、電加工機床加工模具零件的能力。模具CAD/CAM技能實訓(xùn)為14周集中實訓(xùn)，其中模具設(shè)計6周，加工中心操作8周。實訓(xùn)結(jié)束經(jīng)考核合格可取得模具設(shè)計師(三級)和加工中心(中級)國家職業(yè)資格證書。

由于該實訓(xùn)課程以三維設(shè)計軟件應(yīng)用為主要內(nèi)容，為了提高實訓(xùn)教學(xué)效果，保證實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，筆者以注塑模具設(shè)計實訓(xùn)為例，基于國際流行的高端三維設(shè)計軟件UG NX及其Mold Wizard注塑模具設(shè)計平臺，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法開展模具設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)研究。實訓(xùn)按照企業(yè)的模具設(shè)計與制造過程進行，以模具制造企業(yè)實際應(yīng)用生產(chǎn)項目設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，以工作過程為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，提升學(xué)生獨立思考、獨立分析、獨立操作、獨立解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神和團隊合作意識，使學(xué)生真正具備實際職業(yè)崗位所需的技術(shù)和能力。

1 UG NX Mold Wizard注塑模具設(shè)計平臺

UG NX是由Siemens公司推出的功能強大的三維CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)從概念設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖輸出，到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程。憑借其強大而完美的功能，UG NX已經(jīng)成為三維CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的主流軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機械、造船、數(shù)控(NC)加工、醫(yī)療器械和電子等諸多領(lǐng)域。

Mold Wizard是UG NX軟件中用于注塑模具自動化設(shè)計的專業(yè)應(yīng)用模塊，運用知識嵌入的基本概念，按照注塑模具設(shè)計的一般順序模擬模具設(shè)計的整個過程，即從讀取產(chǎn)品模型，到確定和構(gòu)造開模方向、收縮率、模腔布局、分型面、型芯、型腔、滑塊、內(nèi)抽芯、模架及其標(biāo)準(zhǔn)件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及零件清單等。利用UG NX Mold Wizard注塑模具設(shè)計平臺進行注塑模具設(shè)計流程見表1。

表1 Mold Wizard注塑模具設(shè)計流程

2 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)理論

“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，其特點是以任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，將傳統(tǒng)的傳授知識為主的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q問題并完成任務(wù)為主的多維互動式教學(xué)理念。在教學(xué)活動中，教師將教學(xué)內(nèi)容劃分成一個個任務(wù)情境交給學(xué)生，學(xué)生在工作任務(wù)的驅(qū)動下，根據(jù)自己對問題的理解，綜合運用所學(xué)的知識和自己特有的經(jīng)驗進行自主性、探究式的學(xué)習(xí)。在教師的幫助引導(dǎo)下，學(xué)生邊做邊學(xué)，邊學(xué)邊做，循序漸進地完成一個個任務(wù)。在這個過程中，學(xué)生學(xué)會了主動學(xué)習(xí)，學(xué)會了與人協(xié)作，學(xué)會了思考、分析、解決問題，從而不斷地獲得成就感，極大地激發(fā)自己的求知欲望，使自己處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法一般按照以下四個教學(xué)階段進行：(1)明晰任務(wù)目標(biāo)；(2)任務(wù)設(shè)計分析；(3)實施完成任務(wù)；(4)任務(wù)考核評價。在模具CAD/CAM技能實訓(xùn)教學(xué)中，以注塑模具設(shè)計任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，將知識和技能隱含在注塑模具設(shè)計的工作任務(wù)之中。學(xué)生通過分析任務(wù)，明確與任務(wù)相關(guān)聯(lián)的知識內(nèi)容中哪些是已學(xué)的，哪些是新的；根據(jù)任務(wù)進行自主學(xué)習(xí)，并在教師的引導(dǎo)下應(yīng)用所學(xué)知識和技能解決問題，完成任務(wù)。任務(wù)完成后進行分析總結(jié)，討論交流，找出不足，以達到對所學(xué)知識的真正掌握。

3 任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)應(yīng)用

3.1 明晰任務(wù)目標(biāo)

任務(wù)目標(biāo)決定任務(wù)內(nèi)容的設(shè)計內(nèi)涵，任務(wù)內(nèi)容服務(wù)于任務(wù)目標(biāo)的實現(xiàn)。在模具CAD/CAM技能實訓(xùn)教學(xué)中，確定了注塑模具設(shè)計的任務(wù)目標(biāo)：學(xué)生學(xué)習(xí)塑料模具設(shè)計和UG NX基礎(chǔ)操作課程之后，通過注塑模具設(shè)計技能實訓(xùn)，了解注塑模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)知識、管理知識；掌握注塑模具設(shè)計工程知識，具備獨立的工作能力，能較好地應(yīng)用CAD/CAM/CAE數(shù)字化設(shè)計工具UG NX從事注塑模具設(shè)計、分析仿真及成形過程模擬，達到模具設(shè)計師(三級)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 任務(wù)設(shè)計分析

任務(wù)設(shè)計內(nèi)容是否恰當(dāng)關(guān)系到任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的成敗，也關(guān)系到任務(wù)目標(biāo)能否實現(xiàn)。因此，經(jīng)過慎重考慮和多方斟酌，按照企業(yè)的模具設(shè)計與制造過程設(shè)計注塑模具設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，將Mold Wizard注塑模具設(shè)計流程劃分成四大模塊，每個模塊又劃分為幾個工作任務(wù)，選擇模具制造企業(yè)實際生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品作為任務(wù)實施載體，將知識點貫穿于各個任務(wù)中，真正實現(xiàn)學(xué)生邊做邊學(xué)，邊學(xué)邊做，循序漸進的學(xué)習(xí)過程。任務(wù)設(shè)計內(nèi)容見表2。最后通過4個綜合設(shè)計實例使學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)并掌握注塑模具設(shè)計的整個流程，具備注塑模具設(shè)計能力，達到任務(wù)目標(biāo)。

表2 任務(wù)設(shè)計內(nèi)容

3.3 實施完成任務(wù)

(1)任務(wù)實施前準(zhǔn)備。教師應(yīng)向?qū)W生強調(diào)任務(wù)實施的目的及意義，詳細(xì)說明任務(wù)實施過程、進度要求及注意事項，并將學(xué)生分成若干小組，每組4～6人為宜，按成績好、中、差搭配組合，指定1人為組長。

(2)任務(wù)下發(fā)與布置。按照表1的任務(wù)設(shè)計內(nèi)容，各組組長到教師處領(lǐng)取任務(wù)，然后組織本組成員思考、分析、討論任務(wù)，在教師的引導(dǎo)下制訂切實可行的實施計劃，確定工作步驟和程序。各小組成員按照實施計劃獨立完成任務(wù)。

(3)過程檢查及答疑。在任務(wù)實施過程中，教師應(yīng)當(dāng)定期巡回檢查學(xué)生的完成情況，避免抄襲現(xiàn)象出現(xiàn)。同時，對任務(wù)實施過程中學(xué)生遇到的問題和難題，教師應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，以拓寬學(xué)生思路，激發(fā)學(xué)生興趣。而對學(xué)生出現(xiàn)的錯誤不必急于糾正，可讓學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，促進學(xué)生積極思考，提高解決實際問題的能力。

(4)撰寫任務(wù)報告。任務(wù)實施伊始，要求學(xué)生將設(shè)計內(nèi)容詳細(xì)記入報告草本內(nèi)；完成時，將草本內(nèi)容整理歸納后撰寫正式的任務(wù)報告。任務(wù)完成后，要求學(xué)生撰寫任務(wù)報告，用文字描述任務(wù)實施的工作過程，培養(yǎng)學(xué)生分析、總結(jié)、歸納和語言表達的能力。

3.4 任務(wù)考核評價

在任務(wù)完成之后，教師應(yīng)組織各小組將本組的最佳方案及作品向大家展示，供大家交流學(xué)習(xí)；表彰做得最好的小組以激勵其他組的學(xué)習(xí)動力。對于任務(wù)實施結(jié)果的評價不能用“對”或“錯”來判定，而應(yīng)當(dāng)用“好”和“更好”來區(qū)分，應(yīng)重視過程評價。因此，我校制定了任務(wù)考核評價方案(見表3)，采用三級考核：一是每個學(xué)生根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對自己的任務(wù)實施過程及作品進行綜合自評，二是各小組成員根據(jù)他人的參與程度、貢獻情況、團隊協(xié)作意識及完成的作品進行綜合互評，三是教師對各小組任務(wù)實施完成情況進行總體評價。而后綜合三種評價確定每個學(xué)生的最終成績。采用三級考核評價的方式有助于師生共同討論，總結(jié)、回顧任務(wù)實施過程中的優(yōu)勢和不足，互相學(xué)習(xí)，取長補短，共同提高。

表3 任務(wù)考核評價方案

4 教學(xué)體會和總結(jié)

在模具CAD/CAM技能實訓(xùn)教學(xué)過程中，我校采用了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，將實踐教學(xué)內(nèi)容以任務(wù)情境的形式提供給學(xué)生，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；學(xué)生圍繞任務(wù)開展積極主動的學(xué)習(xí)，并發(fā)揮自身的創(chuàng)造性及與他人協(xié)作的精神來完成任務(wù)—“以教定學(xué)”的被動教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成了“以學(xué)定教”的主動學(xué)習(xí)新模式。通過考核評價任務(wù)完成結(jié)果和總結(jié)學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)了學(xué)生分析解決實際問題的能力，提高了學(xué)生的實踐操作能力，使學(xué)生的技術(shù)和水平達到了實際職業(yè)崗位的要求。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法能有效地改善教學(xué)效果，保證教學(xué)質(zhì)量，但在實際應(yīng)用過程中，為了更好地發(fā)揮任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的作用，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：

(1)任務(wù)內(nèi)容選擇要合適，保證難易適中，符合學(xué)生能力，知識面覆蓋較全面。可以選擇企業(yè)的實際生產(chǎn)項目，通過與社會生產(chǎn)接軌，鍛煉學(xué)生運用已掌握的理論知識和實踐技能解決生產(chǎn)實際問題。

(2)注意調(diào)動學(xué)生參與積極性。所學(xué)的知識和技能有什么用，該怎么用一直困惑著學(xué)生，如果能將這個問題解決好，就能令學(xué)生的參與積極性提高很多。因此，教師選擇的任務(wù)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來，可使學(xué)生明確所學(xué)知識和技能是如何應(yīng)用于實際生產(chǎn)的。學(xué)生體會到了知識和技能的重要性，學(xué)習(xí)的積極性自然也會提高。

(3)處理好教師指導(dǎo)及學(xué)生間的交流。任務(wù)實施過程中，學(xué)生難免會遇到問題、難題，教師可以幫助解決，但僅限引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會查閱資料及工具書解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。對于大家共性的問題，應(yīng)允許學(xué)生在課堂上相互討論、與教師探討，共同解決。

(4)任務(wù)報告必須寫。任務(wù)完成后撰寫報告是學(xué)生對任務(wù)實施中的問題、難題的再一次學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生全面分析與總結(jié)相關(guān)知識點，全面提高各方面的能力。

[1]楊志勇.“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法在模具制造綜合實訓(xùn)中的應(yīng)用[J].模具制造,2009(7):95-97.

[2]朱永杰,馮建成.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法中的任務(wù)設(shè)計[J].教育與職業(yè),2010(24):153-154.

[3]彭湘蓉.“任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法”在UG教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè),2012(15):151-152.