《金屬與塑料成型設(shè)備》教學(xué)方法改革探究

彭 進(jìn)，許紅巧，倪增磊，蔣正權(quán)

（華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045）

0 引言

近年來，隨著材料加工領(lǐng)域的發(fā)展，企業(yè)對材料成型及控制工程（簡稱“材控”）專業(yè)人才必備的知識體系的要求逐漸提高[1]。這就要求學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上還需具備一定的實(shí)踐技能[2]?！督饘倥c塑料成型設(shè)備》是培養(yǎng)模具方向人才的重要課程之一。要求學(xué)生掌握金屬成型設(shè)備、塑料成型設(shè)備等專業(yè)知識，為解決模具方向復(fù)雜工程問題奠定基礎(chǔ)。華北水利水電大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)于2020年被評為河南省一流本科專業(yè)。一流學(xué)科建設(shè)，離不開一流課程的支撐。因此對《金屬與塑料成型設(shè)備》教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新勢在必行。

1 本課程的教學(xué)結(jié)構(gòu)

本課程涉及金屬成型設(shè)備及塑料成型設(shè)備[3]。由于成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，本課程涉及的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖較多，這就要求學(xué)習(xí)本門課程的學(xué)生在大一和大二階段能熟練掌握繪圖相關(guān)的課程內(nèi)容。也就是說學(xué)生需完成《工程圖學(xué)概論（機(jī)電類）》《機(jī)械制圖》《機(jī)械設(shè)計(jì)》等課程后再進(jìn)行，學(xué)生通過對本門課程的學(xué)習(xí)，能夠熟練論述各個(gè)成型設(shè)備的工作原理以及性能特點(diǎn)，能夠理解設(shè)備的技術(shù)參數(shù)的概念及物理意義，使學(xué)生具備材料成形設(shè)備所需的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，能夠選用合適的成型設(shè)備及對參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)置，通過對學(xué)生的綜合能力的訓(xùn)練，讓學(xué)生能夠針對實(shí)際問題獨(dú)立思考，提出切實(shí)可行的解決方案。

2 本課程的教學(xué)現(xiàn)狀

學(xué)生對本門課程目標(biāo)不明確，在學(xué)習(xí)過程中不能把握本課程知識拓展方向，對本課程的學(xué)習(xí)目的和意義認(rèn)識不夠深入。

本課程在授課過程中會(huì)涉及相關(guān)設(shè)備的外形簡圖、工作示意圖、結(jié)構(gòu)圖等，由于學(xué)生對設(shè)備實(shí)物認(rèn)知較少、缺乏相關(guān)設(shè)備的動(dòng)手操作經(jīng)驗(yàn)、機(jī)械繪圖基礎(chǔ)較弱等原因，在聽課過程中就會(huì)出現(xiàn)老師賣力的傳授理論知識，而學(xué)生課堂氣氛不活躍，無法完全消化吸收課堂的知識的情況。

授課教師沒有企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)歷，這樣教師傳授成型設(shè)備相關(guān)知識時(shí)更加傾向于理論知識的傳輸而在理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方面心有余而力不足。

3 本課程的教學(xué)模式改革與創(chuàng)新

3.1 改變現(xiàn)有課堂教學(xué)模式

在本門課的首次課，為學(xué)生詳細(xì)講解課程教學(xué)大綱，讓學(xué)生明確每部分內(nèi)容對應(yīng)的課程目標(biāo)以及課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系，考核方式，成績構(gòu)成、授課章節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容等。如：曲柄壓力機(jī)章節(jié)中要求學(xué)生能夠理解并能論述曲柄壓力機(jī)的工作原理，能夠識別曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)圖中的各個(gè)結(jié)構(gòu)并能論述各個(gè)結(jié)構(gòu)的作用，能夠闡述曲柄滑塊結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能正確分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力。

在《金屬與塑料成型設(shè)備》課程授課模式上，考慮到成型設(shè)備結(jié)構(gòu)圖的復(fù)雜性，可以結(jié)合實(shí)際設(shè)備加工生產(chǎn)工件的視頻以及三維軟件生成的設(shè)備運(yùn)動(dòng)仿真三維動(dòng)畫進(jìn)行輔助教學(xué)，可以采取課堂提問與學(xué)生互動(dòng)的方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，在課堂上留有時(shí)間讓學(xué)生積極思考問題，讓一些學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。例如：在給材料學(xué)院材控的大三學(xué)生講授第二章曲柄壓力機(jī)時(shí)，為了增加學(xué)生對曲柄壓力機(jī)的主要原理及結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)知，可以講授完曲柄壓力機(jī)的用途后通過播放曲柄壓力機(jī)加工生產(chǎn)工件視頻以及曲柄壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫視頻增加學(xué)生對曲柄壓力機(jī)的宏觀認(rèn)知，之后講解曲柄壓力機(jī)外形和工作示意圖的方式增加學(xué)生對設(shè)備的各個(gè)零部件的功能的認(rèn)知。在學(xué)生理解上述內(nèi)容后，可進(jìn)一步講授對曲柄壓力機(jī)型號的物理意義。采用互動(dòng)教學(xué)的方式引導(dǎo)學(xué)生理解曲柄壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及受力情況。曲柄壓力機(jī)的主要零部件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涉及的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)圖比較晦澀難懂，在講授此部分內(nèi)容時(shí)可借助零部件的運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫、零部件模型輔助零部件結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行講解，可有助于學(xué)生對零部件結(jié)構(gòu)圖有更加深入的理解。

學(xué)習(xí)每一章成型設(shè)備時(shí)，為提高學(xué)生的認(rèn)知及分析解決問題的能力，教師可以在課堂上提出成型設(shè)備生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題，之后學(xué)生以討論的方式完成此問題的解決方案，

為達(dá)到良好的互動(dòng)效果可以另3-5人為一組分組討論研究解決方案、實(shí)施路徑，進(jìn)行分組答辯，現(xiàn)場記錄每位學(xué)生的課堂表現(xiàn)成績。為了激發(fā)學(xué)生讀圖看圖的積極性，可以留讀圖講解作業(yè)。例如：對于第二章曲柄壓力機(jī)這一章，要求學(xué)生要能讀懂曲柄滑塊結(jié)構(gòu)圖。教師在前一節(jié)課可以留曲柄滑塊結(jié)構(gòu)圖的讀圖作業(yè)，要求下次課時(shí)學(xué)生能根據(jù)PPT中顯示的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)圖自行講解曲柄滑塊的各部分的結(jié)構(gòu)以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的功用，根據(jù)學(xué)生講述的情況，教師現(xiàn)場記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)成績。

3.2 課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式

學(xué)生通過做課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)，能夠進(jìn)一步對成型設(shè)備相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行消化吸收及運(yùn)用，提高學(xué)生通過成型設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的動(dòng)手能力。成型設(shè)備的課程實(shí)驗(yàn)可以選取典型成型設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

以華北水利水電大學(xué)材料學(xué)院的《金屬與塑料成型設(shè)備》課程為例，本門課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：曲柄壓力機(jī)基本結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、注塑機(jī)結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。通過曲柄壓力機(jī)基本結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生熟悉曲柄壓力機(jī)的工作原理；基本掌握曲柄壓力調(diào)試方法。通過注塑機(jī)結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生熟悉注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、外形、主要部件（機(jī)身結(jié)構(gòu)、注射系統(tǒng)等）。熟悉塑料模具的安裝及注意事項(xiàng)。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，對于曲柄壓力機(jī)基本結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以先對曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知，進(jìn)一步對模具進(jìn)行安裝調(diào)試、沖壓成型。學(xué)生觀察沖壓件情況，分析其有無質(zhì)量問題。實(shí)驗(yàn)完畢后，卸下模具，涂油保護(hù)，清理現(xiàn)場。

對于注塑機(jī)結(jié)構(gòu)及操作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可先對注塑機(jī)結(jié)構(gòu)（開、合模機(jī)構(gòu)；注塑系統(tǒng)）認(rèn)知，進(jìn)一步操作程序（開機(jī)與調(diào)試；塑料模具安裝；注射機(jī)的調(diào)試和試驗(yàn)）。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生觀察塑件表面有無起皺、拉裂、索孔翹曲變形等缺陷。若表面有氣泡、變形等缺陷，分析其原因，并采取相應(yīng)的措施。

后期還可以開展涵蓋成型設(shè)備相關(guān)的綜合性實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生不僅能把平時(shí)所學(xué)應(yīng)用此，而且能夠?qū)崿F(xiàn)將模具方向所學(xué)其他課程之間進(jìn)行銜接轉(zhuǎn)化及應(yīng)用，這樣培養(yǎng)有利于學(xué)生掌握模具方向?qū)I(yè)知識，為解決材料成型及控制工程復(fù)雜工程問題奠定基礎(chǔ)。

為進(jìn)一步加深學(xué)生對成型設(shè)備的認(rèn)知，可安排學(xué)生去校外相關(guān)單位進(jìn)行實(shí)習(xí)[4-5]。通過實(shí)習(xí)學(xué)生可以零距離接觸產(chǎn)品生產(chǎn)過程，并且能夠?qū)Τ尚驮O(shè)備的各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有較為深入的理解，這樣有利于提高學(xué)生對成型設(shè)備知識的掌握度，理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)創(chuàng)新意識。

3.3 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

教師隊(duì)伍對學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量有至關(guān)重大的影響。為了提高授課教師對成型設(shè)備知識與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)之間的關(guān)聯(lián)性的理解，可鼓勵(lì)授課教師在相關(guān)企業(yè)做在職師資博后，這樣教師可以深入企業(yè)實(shí)踐學(xué)習(xí)，之后再通過課堂授課將所學(xué)知識傳授給學(xué)生?；蛘邔W(xué)?？梢圆捎萌毣蛘呒媛毞绞揭M(jìn)的企業(yè)成型設(shè)備相關(guān)工程師參與到成型設(shè)備課程教學(xué)中。這樣教師不但能把成型設(shè)備的相關(guān)知識講解得很透徹，而且能夠理論聯(lián)系實(shí)際把當(dāng)今企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展趨勢、人才培養(yǎng)、產(chǎn)品生產(chǎn)等情況介紹給學(xué)生，這非常有利于提高學(xué)生的綜合能力。

4 結(jié)語

現(xiàn)代工科教學(xué)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新是在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的；為推進(jìn)《金屬與塑料成型設(shè)備》的課程改革，應(yīng)該在課程教學(xué)方法的多樣性、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，進(jìn)一步結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)踐等環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)學(xué)生掌握材料成型原理、材料成型工藝、材料成型設(shè)備等專業(yè)知識，解決材料成型及控制工程復(fù)雜工程問題奠定基礎(chǔ)。