“塑料模具課程設(shè)計(jì)”實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

劉 芳

(湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

一、前言

隨著計(jì)算機(jī)輔助軟件的快速發(fā)展，模具CAD/CAE/CAM軟件徹底改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法，現(xiàn)代模具企業(yè)已廣泛采用數(shù)字化的設(shè)計(jì)手段。高職模具專業(yè)主要為企業(yè)提供一線高素質(zhì)技能型人才，應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展，將計(jì)算機(jī)輔助軟件融入專業(yè)課程中，讓學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和技能，快速適應(yīng)現(xiàn)代模具企業(yè)對(duì)高技能人才的需求。

“塑料模具課程設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)目的是完成理論課程的應(yīng)用與實(shí)踐，讓學(xué)生深刻理解塑料模具設(shè)計(jì)的思路，掌握中等復(fù)雜程度塑件的設(shè)計(jì)方法，是模具專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)的重要環(huán)節(jié)[1]。本項(xiàng)課程設(shè)計(jì)側(cè)重于基本訓(xùn)練，將普遍應(yīng)用的繪圖軟件AutoCAD和傳統(tǒng)的手工繪圖共同融入模具設(shè)計(jì)中，強(qiáng)化模具核心崗位，如模具設(shè)計(jì)師、工程制圖員等崗位職業(yè)能力在知識(shí)和能力方面的實(shí)踐。

二、課程設(shè)計(jì)改革思路

結(jié)合筆者之前課程設(shè)計(jì)的做法，在教學(xué)過程中有兩種具體實(shí)施模式。

模式一：強(qiáng)調(diào)手工繪圖基本功的重要性。要求學(xué)生完成手繪模具總裝圖和零件圖、手寫模具課程設(shè)計(jì)說明書等。這種模式的優(yōu)點(diǎn)在于，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制圖的手繪能力，通過繪圖過程清楚理解模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，學(xué)生必須親自動(dòng)手繪制才能完成，可以很好地防止拷貝抄襲。但實(shí)施過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題，例如：大部分高職學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，手繪能力普遍較弱，一周內(nèi)能夠完成整套模具設(shè)計(jì)有一定難度，圖紙質(zhì)量不高，而且學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大；另外，隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)水平的提高，以及模具設(shè)計(jì)制造的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化發(fā)展，除了手繪的基本功外，企業(yè)更希望畢業(yè)生掌握先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件等。因此，通過本次課程設(shè)計(jì)強(qiáng)化學(xué)生CAD軟件設(shè)計(jì)模具的能力是非常有必要的。

模式二：強(qiáng)調(diào)三維設(shè)計(jì)軟件在模具設(shè)計(jì)中的重要性。利用UG三維設(shè)計(jì)軟件完成整套模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[2]，并利用UG和AutoCAD軟件繪制出總裝圖和零件圖。這種模式的優(yōu)點(diǎn)在于，與模具技能大賽模式和內(nèi)容接軌，綜合性強(qiáng)，模具設(shè)計(jì)快速，并且與企業(yè)進(jìn)行模具開發(fā)實(shí)際操作相一致。但經(jīng)過嘗試后發(fā)現(xiàn)效果不太理想，主要存在以下兩個(gè)問題：一是學(xué)生作為模具設(shè)計(jì)的初學(xué)者，缺乏模具結(jié)構(gòu)的空間想象力，全部依賴UG軟件完成模塊的設(shè)計(jì)，看圖識(shí)圖繪圖的能力得不到很好的鍛煉。查閱資料、尺寸計(jì)算與力學(xué)分析等內(nèi)容應(yīng)用較少，導(dǎo)致對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解不夠深刻；二是學(xué)生按照UG注塑模向?qū)Э梢钥焖偻瓿尚托拘颓坏膭?chuàng)建，但是他們?cè)诓煌＞呓Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、模架結(jié)構(gòu)組成、澆注系統(tǒng)(特別是澆口)的選用、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、總裝圖和零件圖繪制等方面還存在很多學(xué)習(xí)盲點(diǎn)。超過一半的學(xué)生覺得設(shè)計(jì)難度太大，在整周實(shí)訓(xùn)時(shí)間內(nèi)，很難將一套中等難度的塑件模具結(jié)構(gòu)完整地設(shè)計(jì)出來。

通過對(duì)比分析以上兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)改革，具體思路如下：選用AutoCAD軟件全程完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。將AutoCAD繪圖與手繪相結(jié)合，鍛煉學(xué)生綜合繪圖能力，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中通過查閱資料、選用標(biāo)準(zhǔn)模架，加深對(duì)模具結(jié)構(gòu)的理解，強(qiáng)化設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能熟練使用AutoCAD軟件，掌握模具設(shè)計(jì)方法，規(guī)范繪制裝配圖、零件圖，使用辦公軟件如Word、PPT撰寫說明文。而運(yùn)用UG軟件對(duì)復(fù)雜塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及UG模具設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)放到后續(xù)的專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)中完成。通過此次實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，使得教學(xué)內(nèi)容分布合理、難度循序漸進(jìn)，達(dá)到讓學(xué)生學(xué)習(xí)思路清晰、設(shè)計(jì)由簡入難、教學(xué)效果更佳的目的。

三、“塑料模具課程設(shè)計(jì)”實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

(一)確立課程設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

結(jié)合以往課程設(shè)計(jì)選題的教學(xué)情況，對(duì)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行了調(diào)整和篩選，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際水平選擇難度適當(dāng)?shù)倪x題。本次課程設(shè)計(jì)選用生活中常見的一些物品作為設(shè)計(jì)對(duì)象，如摩托車尾燈罩、泡沫滅火器噴嘴等，均為中等復(fù)雜程度的塑件，符合課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)的要求。另外選題還兼顧了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生覺得模具設(shè)計(jì)不只是停留在紙上的作業(yè)，而是可以解決實(shí)際問題的一項(xiàng)技能。對(duì)接“塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)”課程的核心內(nèi)容，要求學(xué)生設(shè)計(jì)完成一套典型注塑模具，如一模多腔式單分型面注射模、雙分型面注射模、側(cè)向抽心注射模等。設(shè)計(jì)時(shí)，要求學(xué)生針對(duì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的復(fù)雜程度、尺寸大小與精度、生產(chǎn)批量、塑料品種及技術(shù)要求等，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的注塑模具。

(二)課程設(shè)計(jì)開展形式

課程設(shè)計(jì)采用分組形式開展，3個(gè)同學(xué)為一組。以中等復(fù)雜程度的塑件為設(shè)計(jì)對(duì)象，開展項(xiàng)目式教學(xué)[4]，突出體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)形式[5]，將塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)方法和思路融入整套模具的設(shè)計(jì)過程。要求學(xué)生在整周的課程設(shè)計(jì)中，完成討論設(shè)計(jì)方案、查閱參考書籍和模具設(shè)計(jì)大典，選用模架，采用手繪和AutoCAD軟件相結(jié)合的方式，完成整套模具的總裝圖、成型零件的零件圖和設(shè)計(jì)說明書，強(qiáng)調(diào)辦公軟件(如Word、PPT等)的熟練使用，要求課程設(shè)計(jì)說明書書寫規(guī)范化，并以小組的方式進(jìn)行PPT展示和答辯。

(三)課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施過程

教學(xué)過程中采用項(xiàng)目式教學(xué)法，把塑料模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生的模具設(shè)計(jì)能力。內(nèi)容具體安排見表1。

表1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的具體安排(30課時(shí))

1.教師下達(dá)任務(wù)書

教師為每組同學(xué)下達(dá)一份任務(wù)書，任務(wù)書涵蓋塑件零件圖、技術(shù)要求、塑料品種等內(nèi)容，要求同組的3位同學(xué)共同討論，制定3套模具設(shè)計(jì)方案，即同組每位同學(xué)設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)要有不同點(diǎn)。這樣分組完成設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生充分討論、自由發(fā)揮，一題多解，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力。

2.學(xué)生分組查閱資料、繪制模具草圖

同組學(xué)生討論與分析任務(wù)書上的塑件品種、技術(shù)要求、批量等信息，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料，確定注塑機(jī)類型、型腔數(shù)量、澆口類型、推出機(jī)構(gòu)等重要部位的設(shè)計(jì)，選定標(biāo)準(zhǔn)模架類型及尺寸，并手繪模具草圖。教師審核草圖設(shè)計(jì)方案是否合理。學(xué)生在此環(huán)節(jié)可相互討論，以自主設(shè)計(jì)為主，教師輔導(dǎo)學(xué)生解決設(shè)計(jì)難題。手繪模具總裝圖不僅訓(xùn)練了學(xué)生的空間想象力和繪制二維圖紙的能力，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)模具結(jié)構(gòu)的理解和對(duì)模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)的掌握，如選擇分型面位置、確定澆口類型和推出元件等內(nèi)容，為后期CAD軟件繪圖做好準(zhǔn)備工作。

3.完成整套模具的軟件繪圖

確保草圖設(shè)計(jì)方案正確的前提下，利用AutoCAD軟件完成模具總裝圖和零件圖的繪制。在總裝圖中重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)主視圖結(jié)構(gòu)的表達(dá)、俯視圖中型腔及澆注系統(tǒng)分布、標(biāo)題欄、明細(xì)表及技術(shù)要求等的規(guī)范化繪制。在零件圖中重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)零件圖結(jié)構(gòu)的表達(dá)、尺寸標(biāo)注、尺寸及位置精度的表達(dá)、技術(shù)要求等內(nèi)容。

4.撰寫課程設(shè)計(jì)說明書

課程設(shè)計(jì)說明書是學(xué)生模具設(shè)計(jì)思路的表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范書寫說明文的能力，語言文字表達(dá)能力等，重點(diǎn)考核學(xué)生設(shè)計(jì)思路是否清晰、設(shè)計(jì)內(nèi)容是否完整、表達(dá)和陳述是否符合說明文要求等。

(四)課程設(shè)計(jì)考核方式改革

1.注重過程性考核

有效的考核方式主要表現(xiàn)在能科學(xué)合理地評(píng)價(jià)學(xué)生課程設(shè)計(jì)作品，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。以此為目標(biāo)，對(duì)考核方式進(jìn)行改革。采用過程性考核的方法，針對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中查閱資料、討論、提問等情況進(jìn)行考核打分，而不是只看繪圖結(jié)果，這樣可防止學(xué)生相互拷貝而導(dǎo)致打分不客觀不公平。

2.考核標(biāo)準(zhǔn)與分值分配

重點(diǎn)從考勤、設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)、手繪草圖、模具總裝圖、成型零件的零件圖、課程設(shè)計(jì)說明書、小組答辯等幾方面考核學(xué)生，具體考核標(biāo)準(zhǔn)和分值分配見表2。

3.小組答辯

同組同學(xué)共同完成PPT制作，展示內(nèi)容涵蓋團(tuán)隊(duì)分工、多種模具方案講解、設(shè)計(jì)過程中遇到的難題、收獲與體會(huì)等。要求PPT制作突出重點(diǎn)、清晰美觀，答辯時(shí)講解思路清晰、表達(dá)有條理性。通過答辯環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生辦公軟件的應(yīng)用能力、語言表達(dá)和展示自我等能力。

4. 學(xué)生自評(píng)與互評(píng)，評(píng)價(jià)主體多元化

表2 考核方式與考核標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)主體多元化，主要包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)和互評(píng)等形式，讓學(xué)生參與考核評(píng)價(jià)。每隊(duì)推選一位學(xué)生作為評(píng)分裁判，在小組答辯展示設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)中，公平合理地為自己組和其他組打分，完成學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)，作為小組答辯的成績。在學(xué)生自評(píng)與互評(píng)環(huán)節(jié)中，學(xué)生態(tài)度認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，參與感和興趣都很強(qiáng)，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，同時(shí)也達(dá)到了相互學(xué)習(xí)和交流的目的。

(五)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的效果

在之前的課程設(shè)計(jì)中采用手繪設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，缺乏成就感，甚至出現(xiàn)部分學(xué)生抄襲的現(xiàn)象。完全利用UG軟件完成課程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生對(duì)模具設(shè)計(jì)理解不深刻，UG軟件設(shè)計(jì)模塊學(xué)習(xí)應(yīng)用不全面，為了學(xué)生能夠完成設(shè)計(jì)，選題有一定的局限性，部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)沒有考核到。本次課程設(shè)計(jì)通過對(duì)選題和設(shè)計(jì)形式進(jìn)行改革，將之前的做法取其精華、相互融合，取得了較好的教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng)，課堂氣氛活躍，學(xué)生自由討論激烈；

2. AutoCAD軟件繪圖能力和模具設(shè)計(jì)能力明顯提高，規(guī)定時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量地完成了圖紙繪制；

3. 深刻理解模具標(biāo)準(zhǔn)化、繪制圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化；

4. 學(xué)生查閱資料、應(yīng)用辦公軟件能力明顯增強(qiáng)；

5. 學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、語言文字表達(dá)能力得到很大的提升。

四、結(jié)語

通過此次對(duì)“塑料模具課程設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)改革，發(fā)現(xiàn)學(xué)生并不是不愛學(xué)習(xí)，而是教師在設(shè)定實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要充分了解學(xué)生掌握的知識(shí)基礎(chǔ)，讓學(xué)生在知識(shí)和能力方面逐步提高。如果設(shè)定目標(biāo)過高或是教學(xué)內(nèi)容過多，學(xué)生就會(huì)表現(xiàn)出缺乏興趣，不配合實(shí)訓(xùn)，抄襲拷貝等現(xiàn)象。通過調(diào)整課程設(shè)計(jì)的選題和設(shè)計(jì)思路，在充分考核學(xué)生掌握模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，能更充分地培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖繪圖能力、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、CAD軟件繪圖能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新能力和使用辦公軟件的能力。本次教學(xué)改革雖然取得了一定的成效，但是在教學(xué)實(shí)施過程中仍然存在一些問題，需要在今后的教學(xué)中逐步改進(jìn)和解決，比如選題范圍不夠?qū)挘枰鶕?jù)學(xué)生掌握知識(shí)的情況，組建課程設(shè)計(jì)題庫；考核方式需要更全面和客觀，提供更多學(xué)生展示和交流的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。