基于多模式協(xié)同的沖模拆裝實驗教學(xué)探索

石鳳健 黃忠富 邵勇 葉思珍 楊宏宇

【摘要】沖模拆裝是塑性加工工藝及模具設(shè)計課程的重要實驗之一。實驗教學(xué)中采用課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺預(yù)習(xí)、虛擬拆裝、實驗前教師設(shè)問、實驗后現(xiàn)場匯報考核以及學(xué)生提交實驗報告等新型教學(xué)及考核模式，使學(xué)生扎實掌握了模具的組成、結(jié)構(gòu)及特點，掌握了正確拆裝模具的方法。該教學(xué)模式調(diào)動了學(xué)生參與實驗的積極性和主動性，學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力提高。實驗教學(xué)效果的提高對理論教學(xué)起到了良好的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】沖模拆裝 實驗教學(xué)模式 虛擬拆裝

【基金項目】江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題（項目編號：2014-R-32458）；江蘇科技大學(xué)金屬材料工程品牌專業(yè)建設(shè)項目；江蘇科技大學(xué)本科教學(xué)改革示范課程建設(shè)項目（項目編號：GKX2013012）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0220-02

模具是一種重要的工藝裝備，沖壓模具在整個模具行業(yè)中占有重要地位。我校材料成型及控制工程專業(yè)為江蘇省特色專業(yè)，塑性加工工藝及模具設(shè)計課程為該專業(yè)的一門主干專業(yè)課程，該課程主要講解材料塑性成形的各種工藝方法及相應(yīng)的模具，該課程部分內(nèi)容較為抽象，具有理論性、實踐性強(qiáng)的特點，對于學(xué)生學(xué)習(xí)有一定難度[1]。模具的教學(xué)有相當(dāng)一部分依賴于實踐教學(xué)手段，而實驗是目前高等學(xué)校進(jìn)行實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要方法，也是歷來教學(xué)中的一個重要組成部分，特別是一些實踐性比較強(qiáng)的學(xué)科，實驗對培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和解決問題的能力至關(guān)重要。

一、傳統(tǒng)的沖模拆裝實驗教學(xué)方法及其不足

（一）實驗老師講解為主，不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性

傳統(tǒng)的模具拆裝實驗教學(xué)手段有2種：第一種是在課堂上利用掛圖來講解，此方法往往不夠直觀明了，學(xué)生很難對模具結(jié)構(gòu)產(chǎn)生清晰的感性認(rèn)識；第二種是讓學(xué)生分成小組，每個小組共同完成一副模具的拆、裝，然后填寫實驗報告。這種方法不僅實驗內(nèi)容單一，單位時間里學(xué)生獲取的信息量少，而且受到模具實物、場地、師資力量的限制，極大地降低了實驗的適時性和有效性，不同程度上影響實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率。在沖模拆裝實驗中，由于學(xué)生拆裝的模具一般比較簡單，在課堂教學(xué)中碰到比較復(fù)雜的沖模結(jié)構(gòu)就感到有些困難，教學(xué)效果就不夠理想，因此有必要引進(jìn)一些先進(jìn)的、較復(fù)雜的典型模具讓學(xué)生拆裝，以提高他們的感性認(rèn)識，為課堂教學(xué)時講授復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)時打好基礎(chǔ)[2]。但是引進(jìn)復(fù)雜的模具需要很大的代價。

（二）考核方式單一，不能起到促進(jìn)教學(xué)的作用

以往實驗教學(xué)考核成績主要結(jié)合實驗過程中的表現(xiàn)和實驗報告情況進(jìn)行評定，以實驗報告為主，對學(xué)生的考核缺乏全面認(rèn)識。因為實驗是分組進(jìn)行，實驗老師很難全面掌握學(xué)生在小組中的表現(xiàn)情況，缺乏過程考核，起不到督促學(xué)生認(rèn)真完成實驗的作用。由于是實驗后提交實驗報告，學(xué)生存在等靠現(xiàn)象，不能獨立完成實驗報告，甚至存在抄襲現(xiàn)象。實驗教學(xué)效果大打折扣。

二、沖模拆裝實驗教學(xué)方法的改革與實踐

（一）課前預(yù)習(xí)

沖模拆裝實驗一般安排在沖壓工藝及模具設(shè)計內(nèi)容講完后進(jìn)行，安排的過早學(xué)生對沖壓了解較少，不能深刻了解所拆裝的模具。實驗前要求學(xué)生充分了解和掌握已學(xué)習(xí)過的內(nèi)容。本課程依托學(xué)校的教學(xué)平臺建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的資源復(fù)習(xí)各種沖壓工藝及其模具設(shè)計的內(nèi)容。還可以通過授課錄像、動畫、生產(chǎn)現(xiàn)場錄像深入了解所學(xué)知識，結(jié)合實驗指導(dǎo)書，以便在實驗過程中更有針對性。預(yù)習(xí)后應(yīng)達(dá)到了解常見的沖壓工藝、沖模的基本組成、沖模拆裝的基本流程等。

（二）虛擬拆裝

本實驗室有多套拆裝用模具及教具，每個模具都各有特點，由于學(xué)時所限，一般一組學(xué)生拆裝1～2套模具，學(xué)生通過實驗?zāi)軌蛄私獾哪＞咻^少，實驗資源得不到充分利用，達(dá)不到實驗教學(xué)的目的，因此，采用虛擬拆裝是一種重要的輔助教學(xué)的方法[3]。本課程教學(xué)團(tuán)隊開發(fā)了基于Pro/E和Authorware的虛擬拆裝實驗教學(xué)平臺，通過Pro/E軟件將本實驗室的模具建模，通過Authorware實現(xiàn)虛擬的裝配和拆卸，該平臺既可用于輔助理論教學(xué)也可用于實驗教學(xué)。虛擬拆裝時，如果拆裝順序有誤，則不能實現(xiàn)拆裝動作，學(xué)生可以通過該平臺了解模具的組成及拆裝的順序，提前熟悉實驗過程，提前了解了教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約了實驗時間。

（三）拆裝前的教學(xué)互動

沖模拆裝實驗前，實驗老師首先準(zhǔn)備好實驗用多媒體課件，但并不以教師講解為主，而是通過設(shè)問的方式了解學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)情況，提出一些和實驗相關(guān)的問題，然后由學(xué)生回答，對于學(xué)生掌握不夠的內(nèi)容現(xiàn)場進(jìn)行一定的講解或者作為實驗任務(wù)之一布置給學(xué)生，要求學(xué)生實驗后回答。這樣既可以起到督促學(xué)生實驗前要認(rèn)真預(yù)習(xí)的目的，又能加深學(xué)生對重要知識點的了解，起到事半功倍的效果。

（四）拆裝現(xiàn)場匯報

以往拆裝實驗完成后，由學(xué)生課后撰寫實驗報告，按指定時間提交，由于沒有過程檢查，部分學(xué)生實驗態(tài)度不夠端正，不能認(rèn)真按要求完成實驗。針對目前教學(xué)及考核模式存在的弊端，改進(jìn)了考核模式，由實驗指導(dǎo)老師指定一個同學(xué)在實驗后結(jié)合所拆模具進(jìn)行講解，主要講解模具的構(gòu)成、模具的動作原理及過程等內(nèi)容，教師和其他組同學(xué)可進(jìn)行現(xiàn)場提問。學(xué)生在拆裝過程中需要記錄每個零件的形狀及尺寸，實驗后需要提交至少一套模具的裝配簡圖和非標(biāo)零件圖，并分析該模具的特點和動作過程，根據(jù)沖壓件情況提出該模具設(shè)計的巧妙之處或有無需要改進(jìn)的地方。

三、實施效果

（一）轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)過程中采用了項目教學(xué)法，使學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，學(xué)生帶著明確的任務(wù)學(xué)習(xí)，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變了學(xué)習(xí)觀念，學(xué)習(xí)的積極性和主動性明顯提高，這種態(tài)度同樣延伸到了實驗教學(xué)過程中。同時，由于采用了虛擬裝配平臺、實驗前、中、后老師都不斷拋出問題等實驗教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生的探索欲和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

（二）學(xué)生的工程實踐能力提高

當(dāng)前本科教學(xué)中普遍存在學(xué)生的工程實踐能力不足的問題，一方面，工程實踐環(huán)節(jié)學(xué)分在總學(xué)分中所占比例較低；另一方面，有些實踐環(huán)節(jié)以參觀為主，學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)和訓(xùn)練受到限制。本實驗室有企業(yè)生產(chǎn)用模具實物和教具40余套，這些模具均可反復(fù)拆裝，且所生產(chǎn)的零件均為典型件。學(xué)生在拆裝模具過程中了解了模具的結(jié)構(gòu)、組成、特點以及設(shè)計要點，對所學(xué)的理論知識進(jìn)行了驗證，對模具的設(shè)計、制造進(jìn)行思考，增強(qiáng)了工程實踐能力。

（三）學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力得以提高

沖壓工藝與模具設(shè)計部分的理論教學(xué)相對抽象、晦澀難懂，有些同學(xué)的識圖能力不足，不能想象出模具或其零件的形狀，遺留了一定的問題，這些問題激發(fā)了學(xué)生對于實驗教學(xué)的好奇心，學(xué)生帶著一定的問題完成拆裝實驗，解決這些問題的動機(jī)培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的潛意識。其次，在拆裝過程中，通過教師引導(dǎo)、學(xué)生操作，學(xué)生也會發(fā)現(xiàn)一些新問題，學(xué)生通過自我學(xué)習(xí)、思考、與老師和同學(xué)交流，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

（四）起到了良好的輻射作用，使學(xué)生對知識的掌握更為系統(tǒng)

通過前期的理論及實驗教學(xué)方法的改革，實驗教學(xué)很好的促進(jìn)了理論教學(xué)。同時，實驗并不只是就實驗論實驗，注重知識的前后聯(lián)系或其他課程所學(xué)知識在本實驗中的運(yùn)用。本實驗教學(xué)中把模具設(shè)計、模具零件三維造型、非標(biāo)零件的加工制造、模具材料等相關(guān)內(nèi)容均融入到實驗教學(xué)中，實驗教師通過拆裝前及拆裝過程中與學(xué)生的互動交流完成知識的傳授和激發(fā)學(xué)生的好奇心。

四、結(jié)語

實驗教學(xué)作為課程教學(xué)的重要組成部分，在教學(xué)中占有重要地位。但傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)當(dāng)前實驗教學(xué)的需要。本教學(xué)團(tuán)隊通過采用實驗前預(yù)習(xí)、虛擬拆裝、拆裝前教師講解、拆裝后現(xiàn)場匯報考核以及實驗后學(xué)生提交實驗報告等新型教學(xué)及考核方法，使學(xué)生扎實掌握了典型模具的組成、結(jié)構(gòu)及特點，掌握了正確拆裝模具的方法。不僅調(diào)動了學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性和主動性，實驗教學(xué)效果明顯提高，而且對理論教學(xué)起到了很好的促進(jìn)作用。使學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力得到提高。本次教學(xué)改革的成果具有一定的示范作用，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]石鳳健，蘆笙，葉思珍，等. “塑性加工工藝及模具設(shè)計”課程教學(xué)及考核方法改革[J].教育教學(xué)論壇，2014，（51）：88-89.

[2]潘志強(qiáng). 模具拆裝與測繪一體化課程教學(xué)探討[J].教學(xué)探索，2014，（9）：90.

[3]曾翠華，袁定福. 基于3DVIA的虛擬模具拆裝工藝設(shè)計[J].電加工與模具，2014，（1）：54-56，62.

作者簡介：

石鳳健（1977.6-），男，江蘇科技大學(xué)副教授，博士，主要從事塑性加工工藝及模具設(shè)計的教學(xué)與科研。