信息化環(huán)境下沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)
——以墊圈類零件沖裁模拆裝為例

牛文歡，解永輝，王 琦

（濰坊職業(yè)學(xué)院,山東 濰坊 262737）

信息技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展為現(xiàn)代教育事業(yè)注入了強(qiáng)勁的力量，不僅從工具層面改變了教育教學(xué)方式，也在價(jià)值層面改變了教育教學(xué)理念，信息化教學(xué)對(duì)高職院校師生共同體建設(shè)具有重要意義[1]。模具技術(shù)是衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具是制造業(yè)中智能制造的重要工藝裝備[2]。在“工業(yè)4.0”背景下，提高模具技術(shù)水平、培養(yǎng)模具技術(shù)技能型人才，是實(shí)施“中國制造2025”由制造大國向制造強(qiáng)國戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)。沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程中沖裁模拆裝作為重要的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，教學(xué)過程中存在著學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性不高等問題。隨著信息化手段越來越廣泛地應(yīng)用于教育教學(xué)過程中，如何更好地將信息化教學(xué)手段融入到?jīng)_裁模拆裝信息化教學(xué)設(shè)計(jì)中，提高教學(xué)效果，是模具課堂教學(xué)信息化改革的必要途徑[3]。

1 教學(xué)分析

1.1 教材分析

沖裁模的拆裝是國家規(guī)劃教材《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)章節(jié)的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，墊圈類零件也是利用沖裁模生產(chǎn)的典型零件之一。所以，本單元基于生產(chǎn)崗位能力要求，根據(jù)高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)選擇以墊圈類零件沖裁模拆裝為例進(jìn)行整合編排，具有重要的實(shí)際意義。

1.2 學(xué)情分析

本單元的授課對(duì)象為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)二年級(jí)學(xué)生，他們具備較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)信息搜索及應(yīng)用能力，對(duì)動(dòng)手實(shí)踐操作的興趣濃厚，具備機(jī)械零件拆裝、測(cè)繪的基本能力，能完成簡(jiǎn)易沖壓模具的拆裝。但是他們工作規(guī)范意識(shí)淡薄，解決問題的能力不足，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度。拆裝墊圈類零件沖裁模是沖裁模維修與維護(hù)崗位的主要工作內(nèi)容之一，通過分析崗位能力，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生特點(diǎn)，將本項(xiàng)目概括為3個(gè)崗位要求：一是能夠認(rèn)識(shí)墊圈類零件沖裁模的主要結(jié)構(gòu)；二是能夠描述墊圈類零件沖裁模的工作原理；三是能夠規(guī)范地拆裝墊圈類零件的沖裁模。

1.3 教學(xué)目標(biāo)

本文基于模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合崗位能力要求及標(biāo)準(zhǔn)，確定本單元的知識(shí)、技能和職業(yè)素養(yǎng)3個(gè)教學(xué)目標(biāo)，并將教學(xué)目標(biāo)融入教學(xué)過程之中。其中知識(shí)目標(biāo)為了解典型沖裁模的類型、結(jié)構(gòu)與工作原理，拆裝工藝與流程，掌握沖裁模上各零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。能力目標(biāo)為掌握拆裝沖裁模常用工具的使用方法及技巧，能根據(jù)裝配工藝要求對(duì)沖裁模進(jìn)行規(guī)范拆裝。職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)際操作能力，工程意識(shí)和規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和精益求精的工匠精神。

依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，將學(xué)生掌握沖裁模拆裝流程定為教學(xué)重點(diǎn)，將學(xué)生規(guī)范拆裝沖裁模定為教學(xué)難點(diǎn)。

2 教學(xué)策略

傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在缺教員、費(fèi)耗材、難搬運(yùn)和疏指導(dǎo)等問題，并依據(jù)高職學(xué)生具象思維優(yōu)于邏輯思維的認(rèn)知特點(diǎn)，教學(xué)過程中盡量使用多媒體課件、動(dòng)畫、教學(xué)仿真軟件、網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)以及云課程等信息化手段代替文字?jǐn)⑹?，以觀、做、練取代聽、說、寫，由淺入深、先易后難地展開任務(wù)驅(qū)動(dòng)下教學(xué)做一體化的教學(xué)模式。為了讓學(xué)生達(dá)到崗位能力要求，筆者運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、演示操作、小組討論、分組指導(dǎo)等多種教學(xué)方法，在信息化環(huán)境下將信息化教學(xué)與墊圈類零件沖裁模的拆裝緊密銜接[4]。筆者將本單元分為5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，并設(shè)計(jì)與之相匹配的學(xué)習(xí)任務(wù)單和學(xué)生評(píng)價(jià)量表，圍繞5個(gè)任務(wù)精心設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、云課堂，力求打造自主探究、合作學(xué)習(xí)的理實(shí)一體化教學(xué)。

3 教學(xué)實(shí)施

筆者運(yùn)用信息化教學(xué)手段，將墊圈類零件沖裁模拆裝分為課前導(dǎo)學(xué)、認(rèn)知原理、虛擬仿真、拆裝實(shí)訓(xùn)和課后強(qiáng)化5個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1 課前導(dǎo)學(xué)

課前1周教師利用云課堂向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)通知，學(xué)生收到通知后登陸教學(xué)平臺(tái)，利用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，了解工作任務(wù)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)檢索任務(wù)單中給出的知識(shí)點(diǎn)，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入考核模塊，完成測(cè)試題，測(cè)試成績(jī)將作為總成績(jī)的第一部分自動(dòng)記入到學(xué)生評(píng)價(jià)量表，教師根據(jù)得分情況不僅可以了解學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，還可以將學(xué)生按層次和個(gè)體差異進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為后續(xù)小組學(xué)習(xí)做足準(zhǔn)備。

3.2 認(rèn)知原理

通過課前導(dǎo)學(xué)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)沖裁模進(jìn)行初步了解。教師適時(shí)展開結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，利用教學(xué)仿真平臺(tái)三維一體展示沖裁模內(nèi)外結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)各零件名稱及作用，學(xué)生針對(duì)凸凹模這種核心零件單獨(dú)選出多角度全方位反復(fù)觀察，直到清楚其作用和結(jié)構(gòu)。此外，小組成員合作完成沖裁模各零件名稱標(biāo)注，從而掌握第1個(gè)崗位要求。

圖1 墊圈類零件沖裁模各零件名稱標(biāo)注示意圖

結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)后開展原理的學(xué)習(xí)，本環(huán)節(jié)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的自主學(xué)習(xí)模式展開。以往教學(xué)教師只能結(jié)合二維圖紙、圖片、視頻等講授，繁、難、抽象，現(xiàn)在利用教學(xué)仿真平臺(tái)逼真地展示條料沖裁成墊圈類零件的過程，學(xué)生分小組自主觀看，聽取講解，完成討論，并逐個(gè)論述原理，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、評(píng)分，成績(jī)計(jì)入學(xué)生評(píng)價(jià)量表，從而掌握第2個(gè)崗位要求。

3.3 虛擬仿真

通過對(duì)結(jié)構(gòu)和原理的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備拆裝沖裁模的基礎(chǔ)，各小組啟動(dòng)虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)入仿真實(shí)訓(xùn)室，身臨其境的感覺讓學(xué)生全身心投入到學(xué)習(xí)之中，學(xué)生觀看拆裝演示，對(duì)照演示開展仿真練習(xí)，觀看一步操作一步，如同教師一對(duì)一進(jìn)行手把手的指導(dǎo)，仿真軟件的做中教，解決了以往教學(xué)中教師難以顧及所有學(xué)生的問題，從選擇工具到使用工具，從拆裝位置到拆裝順序，軟件操作均嚴(yán)格按照拆裝流程制定，如果學(xué)生錯(cuò)誤操作軟件將不予執(zhí)行，并在下側(cè)窗口提醒學(xué)生正確操作步驟和所用工具，逐漸養(yǎng)成學(xué)生規(guī)范的拆裝習(xí)慣，輕松突破教學(xué)重點(diǎn)，各小組學(xué)生反復(fù)觀看、仿真練習(xí)，并完成仿真拆裝考核，軟件自備評(píng)分功能，將學(xué)生成績(jī)計(jì)入學(xué)生評(píng)價(jià)量表的第3部分。

圖2 沖壓模具虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室

3.4 拆裝實(shí)訓(xùn)

仿真完成后，接下來進(jìn)行拆裝實(shí)訓(xùn)。該環(huán)節(jié)學(xué)生需在實(shí)訓(xùn)中心完成，實(shí)訓(xùn)中心按照企業(yè)6S制度管理，學(xué)生一進(jìn)入實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地就感受到規(guī)范，學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)單按照企業(yè)裝配工藝卡完成沖裁模拆裝。實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)配有筆記本電腦，拆裝過程中出現(xiàn)遺忘的知識(shí)點(diǎn)，可以隨時(shí)觀看講解視頻，或進(jìn)行試驗(yàn)型仿真操作。學(xué)生在做中學(xué)的過程中更加熟悉沖裁模拆裝的流程和規(guī)范，化解教學(xué)難點(diǎn)。

教師根據(jù)崗位能力要求對(duì)各小組的拆裝任務(wù)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、評(píng)分，所得分?jǐn)?shù)計(jì)入學(xué)生評(píng)價(jià)量表第4部分。經(jīng)過拆裝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，學(xué)生已完全掌握3個(gè)崗位要求。

3.5 課后強(qiáng)化

課后學(xué)生登錄教學(xué)平臺(tái)復(fù)習(xí)本單元內(nèi)容，并與老師、企業(yè)人員討論交流，進(jìn)行自我完善；也可以在云課堂進(jìn)行自我測(cè)評(píng)，提交作業(yè)，實(shí)現(xiàn)自我提升。作業(yè)成績(jī)自動(dòng)計(jì)入為學(xué)生評(píng)價(jià)量表第5部分，最終得出每名學(xué)生的總分。上述5個(gè)環(huán)節(jié)緊緊圍繞教學(xué)重點(diǎn)展開，層層推進(jìn)，逐步提高學(xué)生規(guī)范的拆裝能力。

4 教學(xué)效果

信息技術(shù)的應(yīng)用，既保留了傳統(tǒng)教學(xué)模式的精髓，又增強(qiáng)了教學(xué)效果，與過去完成沖裁模拆裝相比，任課教師人數(shù)、課時(shí)數(shù)和耗材方面均減少為原來的25%、50%、20%，而學(xué)生練習(xí)次數(shù)卻提高到150%，學(xué)生的操作技能和職業(yè)能力【大幅提高，真正做到了省力、省時(shí)、高效、節(jié)約。

通過信息技術(shù)的運(yùn)用，操作實(shí)訓(xùn)與企業(yè)崗位近距離對(duì)接，學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度逐漸形成，沖裁模拆裝能力明顯增強(qiáng)。根據(jù)企業(yè)反饋，畢業(yè)生崗位實(shí)踐能力較以往學(xué)生有較大提升，短時(shí)間內(nèi)晉升熟練技工。所有這些成效正是“明德尚學(xué)，強(qiáng)能善技”校訓(xùn)的內(nèi)在要求，更是高職教師本單元、本課程教學(xué)的最終目標(biāo)。

5 總結(jié)

本單元的教學(xué)設(shè)計(jì)從墊圈類零件沖裁模的拆裝這一任務(wù)出發(fā)，學(xué)生從接受任務(wù)到完成任務(wù)是一個(gè)完整的工作過程，將信息化教學(xué)融入到整個(gè)教學(xué)過程，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)突破學(xué)習(xí)的時(shí)域性，動(dòng)畫展示直觀形象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，虛擬仿真軟件提供了練習(xí)機(jī)會(huì)，真實(shí)拆裝驗(yàn)證了學(xué)生學(xué)習(xí)效果，規(guī)范了學(xué)生的操作，突破了教學(xué)難點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)記錄了學(xué)習(xí)者的整個(gè)學(xué)習(xí)歷程，客觀地檢驗(yàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。本單元的教學(xué)設(shè)計(jì)有效促進(jìn)了學(xué)生規(guī)范的職業(yè)素養(yǎng)和精益求精的工匠精神的培養(yǎng)，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和工程意識(shí)，推動(dòng)了教學(xué)改革，提高了教學(xué)效果。