新工科背景下基于虛擬制造技術(shù)的模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)雙語(yǔ)教學(xué)模式初探

劉東靜 樊亞松 鄧莎 李明楓 陳虎城

摘? 要 新工科背景下國(guó)際化人才的培養(yǎng)成為高等教育發(fā)展的方向。對(duì)模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，認(rèn)為“填鴨式”的教學(xué)手段、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的滯后性和“雙語(yǔ)型”教師的缺乏，已經(jīng)不能滿足新工科背景時(shí)代要求。通過(guò)實(shí)施基于虛擬制造技術(shù)的模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)雙語(yǔ)模式教學(xué)，在課程改革方向提出三步走的措施：提升師資隊(duì)伍新工科教育能力;教師教學(xué)模式國(guó)際化;加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力。該培養(yǎng)模式為國(guó)際化人才的輸出打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為中國(guó)新工科建設(shè)發(fā)展添磚加瓦。

關(guān)鍵詞 新工科;虛擬制造技術(shù);模具實(shí)訓(xùn);雙語(yǔ)模式

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）18-0129-03

1 前言

當(dāng)今世界新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，國(guó)家與國(guó)家的實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)表現(xiàn)為綜合國(guó)力的提高。國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展，“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”建設(shè)的提出和“中國(guó)制造2025”等一系列重大戰(zhàn)略的實(shí)施，都離不開(kāi)工程科技人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提高和跨界國(guó)際視野整合的能力[1]。因此，新經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展勢(shì)必需要新工科專業(yè)建設(shè)的改變來(lái)助力經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

新工科是指針對(duì)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)等設(shè)置和發(fā)展的一些新興工科專業(yè)，主要體現(xiàn)為“五新”：新的工程教育理念、新的學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、新的人才培養(yǎng)模式、新的教育教學(xué)質(zhì)量、新的分類發(fā)展體系[2]。機(jī)械類作為集機(jī)械、信息、材料、物理、控制等相交叉的一門學(xué)科，成為新工科專業(yè)建設(shè)改革的排頭兵。因此，相比于傳統(tǒng)工科，新工科對(duì)高等工程教育提出新要求、新思路和新理念。

2017年，教育部達(dá)成“復(fù)旦共識(shí)”和“天大行動(dòng)”，對(duì)高等教育國(guó)際化提出新挑戰(zhàn)和新考驗(yàn)[3]。模具課程是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的核心專業(yè)課程，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要載體。面對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證的國(guó)際形勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生具有國(guó)際視野，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力，是適應(yīng)新工科背景的重要內(nèi)容[4]。本文針對(duì)目前模具實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)過(guò)程現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出基于虛擬制造技術(shù)的模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)雙語(yǔ)教學(xué)模式來(lái)適應(yīng)新工科國(guó)際化發(fā)展。

2 模具實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

教學(xué)手段“填鴨式”? 以桂林電子科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容“注塑杯子”為例，實(shí)訓(xùn)課程為兩個(gè)學(xué)時(shí)，也就是90分鐘。除去前期的設(shè)備問(wèn)題調(diào)試，課程注意事項(xiàng)的強(qiáng)調(diào)時(shí)間，教師在講解過(guò)程中從實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作原理到操作步驟展示大約需要30分鐘，注塑一個(gè)產(chǎn)品從開(kāi)始到冷卻結(jié)束需要10分鐘。選修本批次實(shí)驗(yàn)95人，共12批次，每批學(xué)生八人。在注塑學(xué)習(xí)有限的課程時(shí)間內(nèi)，不能保證每個(gè)學(xué)生注塑一個(gè)產(chǎn)品，更不能允許學(xué)生進(jìn)行多次工藝參數(shù)的修改，因此，學(xué)生不能由淺及深地對(duì)該實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)訓(xùn)要求。教學(xué)手段“填鴨式”只能把理論知識(shí)強(qiáng)烈灌輸給學(xué)生，理解消化的程度得不到保證。

實(shí)訓(xùn)內(nèi)容滯后? 目前實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容主要包括了解注塑機(jī)的基本布局組成、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和注塑機(jī)順序循環(huán)工作過(guò)程，掌握影響注塑成型的主要工藝參數(shù)以及注塑模具與注塑機(jī)的關(guān)系。注塑機(jī)采用的是杭州申達(dá)注塑機(jī)，為半自動(dòng)操作設(shè)備。該設(shè)備注塑成型過(guò)程主要為加料、熔融塑料、注塑、制件冷卻和制件脫模五大步驟。注塑機(jī)的順序循環(huán)工作過(guò)程為鎖合模、射臺(tái)進(jìn)、注射、冷卻保壓、冷卻儲(chǔ)料、射臺(tái)退、開(kāi)模和頂出。該實(shí)訓(xùn)過(guò)程最后對(duì)樣品進(jìn)行檢查、測(cè)量和計(jì)算，主要檢查制品是否缺料、表面光澤程度、銀絲均勻程度和氣泡問(wèn)題。同時(shí)，測(cè)量和計(jì)算制品的收縮率。該方法只能對(duì)所生產(chǎn)的樣品進(jìn)行缺陷分析和可靠性預(yù)測(cè)。

隨著科技的發(fā)展，新的技術(shù)——虛擬制造成為目前產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)樣品的重要方法。虛擬制造技術(shù)完全模擬生產(chǎn)制造過(guò)程中人與機(jī)器的人機(jī)交互信息交流過(guò)程，在產(chǎn)品制造過(guò)程中針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題采取有效的改進(jìn)措施，保證產(chǎn)品一次性合格，降低成品生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)可以減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間[5]。因此，與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)才能保證大學(xué)課堂的理論知識(shí)和社會(huì)實(shí)踐不脫節(jié)。

“雙語(yǔ)型”教師缺乏? 據(jù)調(diào)研，目前針對(duì)模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程，全國(guó)高校主要采用母語(yǔ)中文進(jìn)行授課，幾乎沒(méi)有采用雙語(yǔ)教學(xué)的模式。所謂雙語(yǔ)教學(xué)，即母語(yǔ)和非母語(yǔ)交叉使用的學(xué)科教學(xué)。目前非母語(yǔ)主要采用的是英語(yǔ)[6-7]。為了能夠更好地與世界接軌，機(jī)械學(xué)科的雙語(yǔ)教學(xué)成為當(dāng)前高校教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一，尤其是實(shí)踐類的教學(xué)，雙語(yǔ)教學(xué)顯得更為重要。以桂林電子科技大學(xué)為例，目前從事模具實(shí)訓(xùn)教學(xué)的主要是青年教師和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師。青年教師雖然具備較強(qiáng)的外語(yǔ)專業(yè)能力，但采用雙語(yǔ)教學(xué)還缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，涉及的專業(yè)內(nèi)容零散、非系統(tǒng)化;年老教師雖然具有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)英語(yǔ)的熟練應(yīng)用還需要加強(qiáng)。

3 課程改革內(nèi)容

提升師資隊(duì)伍新工科教育能力? 在教與學(xué)的過(guò)程中，教師首先要具備過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)素養(yǎng)和教育教學(xué)水平，因此在新工科背景下必須要提升師資隊(duì)伍的教學(xué)能力。教與學(xué)是一個(gè)相長(zhǎng)的過(guò)程。教師在教學(xué)過(guò)程中要使用精確、嚴(yán)密、簡(jiǎn)練的模具專業(yè)學(xué)科術(shù)語(yǔ)，才能讓學(xué)生掌握模具基本知識(shí)（如表1所示）。

只有具備國(guó)際視野且專業(yè)能力過(guò)硬的教師，才能培養(yǎng)出眼界高和業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的學(xué)生，才能和世界接軌。新工科教育課程建設(shè)過(guò)程中，可以采用引進(jìn)海外人才措施，同時(shí)加強(qiáng)本土化的國(guó)際培訓(xùn)來(lái)提升國(guó)內(nèi)教師的業(yè)務(wù)能力。從目前的趨勢(shì)來(lái)看，各大高校也把海外高層次人才引進(jìn)作為工作的重點(diǎn)。針對(duì)國(guó)內(nèi)任課教師，可以提供他們參加在職外語(yǔ)培訓(xùn)來(lái)提升雙語(yǔ)教學(xué)能力。專業(yè)課教師和國(guó)際學(xué)院教師可以采用結(jié)對(duì)的形式，在結(jié)對(duì)過(guò)程中，專業(yè)課教師能夠提高自身的外語(yǔ)學(xué)習(xí)能力，外語(yǔ)專業(yè)教師能夠掌握機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，形成一種互補(bǔ)的形式。在開(kāi)設(shè)雙語(yǔ)課程之前，學(xué)校要對(duì)專業(yè)教師進(jìn)行考核，專業(yè)能力考核合格，才能擔(dān)任模具實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)。

教師教學(xué)模式國(guó)際化? 新工科形勢(shì)下，教師應(yīng)該多參加虛擬制造技術(shù)相關(guān)的會(huì)議或論壇，學(xué)習(xí)同學(xué)科或不同交叉學(xué)科相關(guān)的技術(shù)知識(shí)。政策上鼓勵(lì)教師走出國(guó)門進(jìn)行海外進(jìn)修，學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外模具專業(yè)發(fā)展的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)模式上要走國(guó)際化路線，針對(duì)教學(xué)計(jì)劃、課程設(shè)置以及授課方式學(xué)習(xí)國(guó)外的課堂模式。針對(duì)中國(guó)學(xué)生聽(tīng)說(shuō)讀寫能力薄弱的特點(diǎn)，雙語(yǔ)授課過(guò)程中要采用簡(jiǎn)單易懂的專業(yè)語(yǔ)言進(jìn)行交流。在虛擬制造技術(shù)模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中要激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。借鑒國(guó)外教學(xué)模式，采用啟發(fā)式授課形式，讓學(xué)生自己動(dòng)手找答案，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。課堂上要多讓學(xué)生開(kāi)口說(shuō)，避免教師滔滔不絕，學(xué)生卻閉口不說(shuō)啞巴式的聽(tīng)課形式。同時(shí)，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中先把模具術(shù)語(yǔ)英文翻譯成中文的形式。課堂形式多采用小組討論模式，結(jié)合具體的案例進(jìn)行分析，讓所有學(xué)生都參與課堂互動(dòng)。

加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力? 實(shí)訓(xùn)操作方面，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。教師要鼓勵(lì)學(xué)生敢于嘗試、勇于創(chuàng)新、不怕出錯(cuò)，針對(duì)設(shè)備上的全英文操作步驟，讓學(xué)生熟練掌握，在熟練操作的基礎(chǔ)上才能夠修改工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)出符合客戶需求或產(chǎn)業(yè)要求的樣品。以汽車覆蓋件為例，讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行模具虛擬設(shè)計(jì)、模具制造、模具裝配以及虛擬調(diào)試。在各工藝流程的實(shí)際操作過(guò)程中，才能分析注塑樣品存在凹痕和氣孔等缺陷的原因。在實(shí)踐操作過(guò)程中，通過(guò)注塑樣品掌握工藝參數(shù)溫度、保溫時(shí)間長(zhǎng)短、壓力大小對(duì)注塑樣品的影響。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度，學(xué)生小組制采取“以賽促學(xué)”的方式來(lái)考核學(xué)生動(dòng)手能力的掌握，激勵(lì)學(xué)生掌握模具設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，達(dá)到實(shí)訓(xùn)鍛煉的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

新工科背景下國(guó)際化人才的培養(yǎng)是我國(guó)高等教育改革發(fā)展與國(guó)際接軌的必然趨勢(shì)。模具實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在采用“填鴨式”教學(xué)手段、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容滯后和“雙語(yǔ)型”教師缺乏的問(wèn)題，難以滿足新工科背景時(shí)代要求?；谔摂M制造技術(shù)的模具實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)雙語(yǔ)模式教學(xué)，課程改革方向提出三步走的措施：提升師資隊(duì)伍新工科教育能力、教師教學(xué)模式國(guó)際化、加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力。該培養(yǎng)模式為國(guó)際化人才的輸出打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為中國(guó)新工科建設(shè)發(fā)展添磚加瓦。

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