沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523419）

沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是以機(jī)械制圖、工程力學(xué)、金屬材料等學(xué)科為基礎(chǔ)的機(jī)械專業(yè)的專業(yè)核心課程，主要介紹成形的原理、工藝以及模具設(shè)計(jì)的方法，其教學(xué)目標(biāo)為使學(xué)生在了解沖壓成形的基礎(chǔ)上，對(duì)中等復(fù)雜的沖壓零件進(jìn)行正確的沖壓分析和模具設(shè)計(jì)以及工藝方法的編制。本課程是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，因此傳統(tǒng)的以課程講授為主的教學(xué)方式容易加重學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不太理想。

一、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題

一是典型模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多。教師須講清楚其結(jié)構(gòu)、原理以及各零部件的功用，僅僅靠教科書和簡(jiǎn)單的PPT插圖是非常困難的。

二是本課程知識(shí)點(diǎn)比較分散，知識(shí)不夠系統(tǒng)，許多設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都是屬于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且其實(shí)踐性較強(qiáng)，模具的制作對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求比較高。因此，學(xué)生僅僅是完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要更多制造方面的知識(shí)和親自實(shí)踐才能得到有效地提高

三是本門課程實(shí)踐要求比高，在教學(xué)過(guò)程中教與學(xué)分離的情況比較嚴(yán)重，學(xué)生學(xué)習(xí)目的性不強(qiáng)，自主學(xué)習(xí)動(dòng)力弱，往往課程學(xué)完還是找不到方向。

二、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

（一）在理論教學(xué)方面采用信息化、模塊化教學(xué)

沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，模具的設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)要求很高；傳統(tǒng)的以講授為主的教學(xué)方式，難以滿足高頻率的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)需求。如何實(shí)現(xiàn)形象化的教學(xué)是解決學(xué)生理解上困難的關(guān)鍵，因此，我們可以盡可能地采用信息化教學(xué)。信息化處理的亮點(diǎn)在于利用信息化技術(shù)，采用多種形式將枯燥、抽象的學(xué)習(xí)用輕松、生動(dòng)、有趣、圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，主要表現(xiàn)為以下五方面。

1.利用動(dòng)畫將枯燥抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容變得直觀生動(dòng)。沖壓過(guò)程中的各種工序是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師可以給學(xué)生觀看工序的動(dòng)畫模擬效果，達(dá)到事半功倍的目的。如模具的結(jié)構(gòu)、拆裝都可以用動(dòng)畫教學(xué)加深理解。

2.合理地利用視頻解決學(xué)生感性認(rèn)識(shí)的不足，拉近與工廠的距離，增加學(xué)生對(duì)職業(yè)崗位的感性認(rèn)識(shí)。沖壓模具視頻主要是在工廠拍攝的模具零件加工、裝配、調(diào)試的內(nèi)容，讓學(xué)生近距離地感受模具生產(chǎn)、裝配、調(diào)試的過(guò)程。

3.在教學(xué)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用建模軟件和分析軟件對(duì)沖壓模具進(jìn)行建模和分析，讓學(xué)生更好地理解沖壓成型的原理和模具的結(jié)構(gòu)及裝配的過(guò)程。如板料變形的原理，一般是微變形，肉眼難以觀察到，因此我們可以借助分析軟件Dynaform模擬成型的過(guò)程。給學(xué)生布置作業(yè)，運(yùn)用Pro/E去建模模具，學(xué)生通過(guò)親自繪圖，能夠更加深刻的理解模具的結(jié)構(gòu)和裝配。

4.制作合適的多媒體CAI課件。課件是教師在信息技術(shù)課教學(xué)中最為常用的輔教、導(dǎo)學(xué)工具之一，它符合最新的信息加工原理，具有信息量大、適應(yīng)性廣，且能將文字、圖形、圖片、動(dòng)畫、影片和聲音等媒體進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的功能。課件的制作應(yīng)以學(xué)生為主體，并根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在愉快、和諧的氣氛中學(xué)習(xí)，使學(xué)生在獲得深刻的感性認(rèn)識(shí)后，上升為理性認(rèn)識(shí)，學(xué)有所得，練有所成，知識(shí)得到鞏固和拓展[1]。

5.引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)論壇獲取最新學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)咨詢，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)郵件和QQ等信息化手段向老師提出問(wèn)題。

本課程教學(xué)過(guò)程中，筆者通過(guò)把各種多媒體資源經(jīng)過(guò)加工、整理、分類，建立模塊化的資源庫(kù)，讓學(xué)生更容易查找和利用資源。因此，我們制作了沖壓模具虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如圖1。此平臺(tái)集合了多套典型的模具，學(xué)生可以容易的了解各種不同類型的模具。

圖1 沖壓模具虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)室界面

（二）在實(shí)踐教學(xué)方面把暑期社會(huì)實(shí)踐引入課程，作為重要實(shí)踐補(bǔ)充

本課程傳統(tǒng)實(shí)踐方式為三個(gè)實(shí)驗(yàn)和兩周的課程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)可以滿足學(xué)生對(duì)沖壓工藝的基本認(rèn)知和模具結(jié)構(gòu)的基本了解；畢業(yè)設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)模具設(shè)計(jì)的基本流程和方法的了解。本課程作為一項(xiàng)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，紙上談兵的教學(xué)方式制約了學(xué)生對(duì)工藝制造的理解，因此工廠實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)生很重要，但又恰恰是大多數(shù)學(xué)校難以滿足的條件。

學(xué)生暑期社會(huì)實(shí)踐制度執(zhí)行多年來(lái)，取得良好效果。利用課外實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)可更好引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)這種方法相比教學(xué)效果更加明顯。本課程的專業(yè)技能實(shí)踐包括以下幾個(gè)模塊。

1.鉗工技能模塊：需要學(xué)生掌握鉗工的基本操作技能，熟練銼削、拋光工藝，熟練畫線、鉆孔、攻絲等加工方法，熟悉企業(yè)常用的氣動(dòng)和電動(dòng)工具等。2.模具特種加工模塊：使學(xué)生能合理地選擇電極和設(shè)計(jì)電極，能用電火花機(jī)床或線切割機(jī)床加工出合格的零件。3.模具調(diào)試技術(shù)模塊：使學(xué)生能夠掌握模具調(diào)試、裝配、調(diào)整等技能，能分析和解決模具加工中存在的問(wèn)題。4.三維繪圖軟件建模技術(shù)模塊：使學(xué)生能夠熟練地掌握CAD/CAM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析模具結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐環(huán)節(jié)過(guò)程中可以從以上四個(gè)方面去引導(dǎo)有意向的學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)，并實(shí)施相應(yīng)的考核。

（三）利用項(xiàng)目導(dǎo)向的方法教學(xué)是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐結(jié)合的較好方法

1.以項(xiàng)目為導(dǎo)向教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師在課堂上講授，學(xué)生聽，之后布置課后作業(yè)，最后以課程設(shè)計(jì)來(lái)完成本課程的教學(xué)[2]。這種方法最大的問(wèn)題在于：課堂教學(xué)沒(méi)有與設(shè)計(jì)過(guò)程的完成聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生所學(xué)知識(shí)散亂，知識(shí)不容易鞏固。如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中就提出一個(gè)完整的沖壓模具設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，學(xué)生在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，知識(shí)運(yùn)用就會(huì)比較連貫，教師在知識(shí)的講解和對(duì)學(xué)生指導(dǎo)上會(huì)相對(duì)專一，易于使學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生在不知不覺(jué)中順利完成對(duì)知識(shí)的掌握及合理化運(yùn)用。

在以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)過(guò)程中，老師的教學(xué)方式由灌輸變?yōu)橐龑?dǎo)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)接受零碎知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)查閱資料或請(qǐng)教老師同學(xué)，從而獲取知識(shí)并獲得能力。這種教學(xué)方式使零碎的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)項(xiàng)目化的教學(xué)，知識(shí)點(diǎn)變?yōu)橛袡C(jī)的整體，學(xué)生的能力因此獲得提高[2]。

2.以項(xiàng)目為導(dǎo)向教學(xué)的實(shí)施方法。以項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)實(shí)施步驟：（1）分組，全班學(xué)生每5～6人為一小組，分組可以根據(jù)學(xué)生意愿和能力均衡分配，每組選出一個(gè)小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)小組的協(xié)調(diào)工作。在實(shí)施項(xiàng)目前，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行充分的培訓(xùn)，使學(xué)生掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法。（2）布置項(xiàng)目給學(xué)生，每組的項(xiàng)目載體不同，但涵蓋知識(shí)點(diǎn)是相同的。教師項(xiàng)目任務(wù)的布置以任務(wù)書的形式發(fā)布給學(xué)生，包括主要的任務(wù)、達(dá)到的目標(biāo)，對(duì)時(shí)間要求、質(zhì)量要求、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等提出明確的要求。（3）完成項(xiàng)目，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)組內(nèi)討論確定工藝方案，完成相關(guān)計(jì)算，繪出模具圖，并制定加工工藝。小組內(nèi)完成自檢和互檢，由教師主持，以組的形式組與組之間舉辦交流會(huì)，對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行初步檢查，促使學(xué)生逐步改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善圖紙，形成最終的設(shè)計(jì)報(bào)告交付給老師評(píng)閱。（4）評(píng)價(jià)與總結(jié)，項(xiàng)目化教學(xué)是圍繞項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行的，因此考核以學(xué)生在項(xiàng)目完成過(guò)程中學(xué)習(xí)表現(xiàn)及最終學(xué)習(xí)成果為主。

3.以項(xiàng)目為導(dǎo)向的課程綜合評(píng)價(jià)方法。以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)，需要改變?cè)械目己四Ｊ?。課程考核體系直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，因此需對(duì)原有的期末綜合分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如表1所示傳統(tǒng)教學(xué)方法和以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法成績(jī)權(quán)重分配情況。

表1 學(xué)生總評(píng)成績(jī)權(quán)重分配表

三、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革后優(yōu)勢(shì)分析

沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)一般采用教學(xué)體系為課程講授56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)兩周。改革后課程講授采用效率更高的信息化、模塊化教學(xué)，壓縮講授學(xué)時(shí)；每章講授完后布置項(xiàng)目，項(xiàng)目采用課下完成，課上討論和評(píng)價(jià)的模式，一次項(xiàng)目相當(dāng)于簡(jiǎn)化的課程設(shè)計(jì)或者課程設(shè)計(jì)的一部分，因此講授學(xué)時(shí)壓縮為44學(xué)時(shí)，12學(xué)時(shí)時(shí)間為課堂項(xiàng)目評(píng)價(jià)討論。兩周課程設(shè)計(jì)可以對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量提出更高要求，并布置好暑期實(shí)踐目標(biāo)，實(shí)踐結(jié)束后及時(shí)反饋。改革后的教學(xué)體系相比傳統(tǒng)教學(xué)方法有明顯優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.傳統(tǒng)的采用一般PPT加黑板演示方法，教學(xué)抽象、知識(shí)分散，教學(xué)效率低下；而信息化模塊化教學(xué)，生動(dòng)形象，知識(shí)條理化，教學(xué)效率高。

2.傳統(tǒng)教學(xué)方法，實(shí)踐與教學(xué)分離，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，學(xué)習(xí)目標(biāo)性弱，主動(dòng)性差[3]；以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)更有目標(biāo)感，學(xué)習(xí)主動(dòng)性明顯加強(qiáng)。

3.傳統(tǒng)實(shí)踐方法能夠了解模具結(jié)構(gòu)、懂得模具設(shè)計(jì)基本流程，但模具加工工藝與制造更依賴于工作現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，是教學(xué)弱項(xiàng)。利用暑期社會(huì)實(shí)踐有計(jì)劃、有目的的實(shí)施是填補(bǔ)短板的較好方式。

沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程的抽象性和實(shí)踐性高的特點(diǎn)和現(xiàn)階段大部分高校能夠提供的實(shí)踐條件矛盾決定了我們需要不斷探索和改革。

[1] 趙會(huì)娟,劉波,李秀副.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)多媒體資源的研究與開發(fā)[J].濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015(3):93-96.

[2] 肖亞慧.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐[J].職業(yè)技術(shù)教育,2015(5):44-46.

[3] 安家菊,羅朝玉.《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》創(chuàng)新教學(xué)模式探索[J].科技咨詢,2009(34):196.