“塑料成型工藝與模具設(shè)計”課程教學(xué)改革與實踐

焦彬彬

（濟南職業(yè)學(xué)院，山東 濟南 250103）

0 引言

塑料成型工藝與模具設(shè)計課程是模具設(shè)計與制造專業(yè)的一門專業(yè)核心課，該課程在專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)中的地位和作用尤其重要，然而往往課程結(jié)束后，學(xué)生并不能真正掌握模具設(shè)計的要領(lǐng)。分析其主要原因：塑料成型工藝與模具設(shè)計課程以理論講授為主，造成學(xué)生掌握知識零散，與實踐脫節(jié)，難以建立知識系統(tǒng)化的概念；課程實踐教學(xué)安排較少，也影響學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)。鑒于以上諸多問題，對塑料成型工藝與模具設(shè)計課程的教學(xué)改革迫在眉睫。通過實施該課程教學(xué)改革，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，助推學(xué)生職業(yè)核心能力及綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 對課程進行總體設(shè)計

將課程內(nèi)容分解細(xì)化為成型零部件設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計、脫模機構(gòu)的設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和排氣系統(tǒng)七個教學(xué)模塊及相應(yīng)的子模塊，主要特點是通過模塊化將課堂教學(xué)移動到實訓(xùn)室，教師講授一部分知識，學(xué)生實訓(xùn)一部分，邊學(xué)邊做，通過實踐來強化課程基礎(chǔ)知識。實訓(xùn)內(nèi)容就是一個個子模塊。

2 項目選取

為了培養(yǎng)學(xué)生與企業(yè)人才需求對接，項目的載體來自企業(yè)真實的模具產(chǎn)品，學(xué)生通過項目體驗企業(yè)真實的運作環(huán)境，把握了模具設(shè)計的思路、設(shè)計的要點，難點。以“真實企業(yè)項目為載體”的教學(xué)實施，必須遵循教育規(guī)律和技能的前后續(xù)關(guān)系，設(shè)計出層層遞進的培養(yǎng)序列，使學(xué)生應(yīng)用能力階梯式提升。其培養(yǎng)模式如圖1所示。

圖1 層層遞進的培養(yǎng)序列

3 課程融合

為了將課本上抽象的平面二維視圖表達轉(zhuǎn)化為直觀可觀化的三維立體表達，充分利用三維軟件這個立體可視化平臺。模具設(shè)計的工具是三維軟件，因此在課程項目化實施的過程中將塑料成型工藝與模具設(shè)計課程和模具CAD課程進行融合，教學(xué)模塊實施過程中直接用三維軟件表達出來。學(xué)生在實訓(xùn)中可以邊做項目邊學(xué)習(xí)，所學(xué)知識可以馬上應(yīng)用于項目中，有利于學(xué)生將所學(xué)知識重新構(gòu)建，形成自己對專業(yè)課程的認(rèn)知。

4 項目化教學(xué)的實施過程

引入企業(yè)項目，讓學(xué)生完成一個項目的綜合設(shè)計。教師通過企業(yè)調(diào)研，找出適合的項目以及項目進行中過程的跟蹤及管控是該階段的重點。讓學(xué)生在真實的工作場景，學(xué)習(xí)“如何工作和完成項目”。工學(xué)結(jié)合下“以項目為中心”進行項目教學(xué)和技能實訓(xùn)，掌握就業(yè)所需的崗位技能。按照“導(dǎo)入企業(yè)項目—引入教學(xué)模塊—子模塊學(xué)習(xí)—子模塊訓(xùn)練—項目完成—項目評價”的環(huán)節(jié)逐步進行。整個過程中以項目為中心組織教學(xué)，以學(xué)生實踐為主，教師則為指導(dǎo)者、組織者和調(diào)控者，對項目活動進行引導(dǎo)、組織、調(diào)控和評價，做到“精簡理論，強化實踐，培養(yǎng)技能，面向應(yīng)用”。以講授電器盒蓋模具設(shè)計為例，具體教學(xué)過程如圖2所示。

圖2 項目化教學(xué)過程

導(dǎo)入企業(yè)項目是讓學(xué)生能夠了解模具設(shè)計在真實工作中的應(yīng)用情境，對學(xué)完本門課程要達到的技能有一個感性認(rèn)識，知道這門課在真實工作中要解決的具體問題。具體實施步驟如下：

教師將電器盒蓋的三維模型用三維軟件給學(xué)生展示出來，學(xué)生能夠更直觀的感知塑件，將塑件的材料、收縮率等相關(guān)參數(shù)告訴學(xué)生，并以此引入講解塑料的相關(guān)基礎(chǔ)知識、塑料的相關(guān)物理參數(shù)及塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。

引入教學(xué)模塊，將注塑模設(shè)計分為七個教學(xué)模塊，成型零部件設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計、脫模機構(gòu)的設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和排氣系統(tǒng)。具體實施如下：

引入教學(xué)模塊，這個階段的核心點在于把教材抽象的二維平面視圖表達通過三維軟件直觀可視化顯示以及實物展示等形式讓學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)有一個充分感性的認(rèn)識，教師將一個完整的注塑模具用三維軟件展示出來，并將對應(yīng)的注塑模實物擺放于教室。先用虛擬仿真軟件演示模具拆裝順序，再讓學(xué)生對注塑模實物進行拆裝，在拆裝過程中學(xué)生對整個注塑模的模具結(jié)構(gòu)會有充分的感性認(rèn)識和了解，并且學(xué)生拆裝模具過程要與教師對模具結(jié)構(gòu)的講解過程做到同步，這樣學(xué)生不僅能夠掌握模具拆裝要領(lǐng)還能清楚得知道自己拆裝的是模具的哪個部分結(jié)構(gòu)，做到實物與名稱一一對應(yīng)。在這個過程中學(xué)生會對模具有一個整體具象的把握，能夠知道自己最終要完成的目標(biāo)是什么，在此基礎(chǔ)上把要完成的工作進行任務(wù)拆解。如圖3所示。

圖3 注塑模分解圖

子模塊學(xué)習(xí)，通過上一個階段將一個完整的模具設(shè)計項目拆解為七個教學(xué)模塊，以澆注系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)模塊來說，進一步將澆注系統(tǒng)教學(xué)模塊分解為澆注系統(tǒng)的組成及作用、澆注系統(tǒng)的設(shè)計要求、流道的設(shè)計、澆口的設(shè)計、冷料穴的設(shè)計、五個子模塊。具體實施步驟如下：

子模塊的學(xué)習(xí)也要堅持具象的原則，首先給學(xué)生用三維軟件及實物形式展示澆注系統(tǒng)在模具中真實的結(jié)構(gòu)形態(tài)，做到結(jié)構(gòu)名稱與實物一一對應(yīng)，然后將模具安裝到注塑機上，啟動注塑機，學(xué)生觀察整個注塑機的工作過程，注塑完成塑件冷卻后將模具開啟。學(xué)生在整個過程中能夠掌握澆注系統(tǒng)在模具設(shè)計中的作用，最后教師用三維設(shè)計軟件演示澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程、先將澆口套裝入模架中，由于之前已經(jīng)觀察了注塑機整個注塑過程，學(xué)生更容易直觀理解澆口套尺寸與注塑機噴嘴尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系，流道的設(shè)計參數(shù)結(jié)合課本上相應(yīng)的理論經(jīng)驗參數(shù)，將其在軟件中予以應(yīng)用并演示設(shè)計過程，澆口及冷料穴的設(shè)計也要遵循這個原則，整個過程做到工學(xué)結(jié)合。

子模塊訓(xùn)練，以澆注系統(tǒng)教學(xué)模塊任務(wù)分解過后的主流道設(shè)計子模塊為例，通過上一階段教師的講解及設(shè)計過程演示，學(xué)生對澆注系統(tǒng)主流道的相關(guān)理論及實際設(shè)計過程有了相應(yīng)的了解，接下來學(xué)生通過上一階段的學(xué)習(xí)自己利用軟件將主流道設(shè)計出來。

項目完成，將七個模塊以及相應(yīng)的子模塊完成后整個項目也就完成了，項目完成后學(xué)生對整個模具設(shè)計過程要有總結(jié)，將整個模具設(shè)計的思路、步驟、注意事項、過程中遇見的問題進行歸納總結(jié)。通過此過程同時培養(yǎng)了學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，依靠單一知識解決問題的崗位在當(dāng)代社會幾乎不存在了，尤其模具設(shè)計的過程是一個知識雜糅運用的系統(tǒng)工程，學(xué)生在模具設(shè)計項目完成的過程中在這方面能夠得到很好的鍛煉。

項目評價，項目完成后學(xué)生之間可以進行交流探討，對方的設(shè)計方案與自己的設(shè)計方案進行對比，要有分析對比報告。教師最后對每個人的模具設(shè)計項目進行評價總結(jié)，選出幾個典型代表，課堂上給大家分析講解每個項目的優(yōu)缺點。

5 結(jié)語

本文對塑料成型工藝與模具設(shè)計課程進行了總體設(shè)計，將課程分為七大模塊，采用以真實企業(yè)項目為導(dǎo)向、以能力遞進為主線的項目化教學(xué)，企業(yè)項目作為項目導(dǎo)入，貫穿整個實訓(xùn)項目和課程項目的實施過程中。按照“導(dǎo)入企業(yè)項目—貫穿實訓(xùn)、課程項目—引入教學(xué)模塊—子模塊學(xué)習(xí)—子模塊訓(xùn)練—項目完成—項目評價”的環(huán)節(jié)逐步進行項目教學(xué)和技能實訓(xùn)。通過項目化實施全過程訓(xùn)練，學(xué)生已具備模具的設(shè)計能力。通過該教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生職業(yè)核心能力及綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力均顯著提高。