《塑料成型工藝與模具設(shè)計》的課程教學(xué)探究

李萌崛 楊璐霏 陳營

成都工業(yè)學(xué)院材料與環(huán)境工程學(xué)院 四川 成都 611730

1 教學(xué)改革的背景和課程概況

課程及課程改革是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是高校教育的核心內(nèi)容。面對新時期新形勢下高校課程建設(shè)的系列問題，教育部印發(fā)了《關(guān)于狠抓新時代全國高等教育學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》（高教函〔2018〕8號），《通知》要求各高校要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學(xué)質(zhì)量。2019年教育部印發(fā)《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》，教育部將實施一流本科課程“雙萬計劃”，從2019年到2021年，完成4000門左右國家級線上一流課程、4000門左右國家級線下一流課程、6000門左右國家級線上線下混合式一流課程、1500門左右國家虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程、1000門左右國家級社會實踐一流課程認(rèn)定工作[1-3]。教育部倡導(dǎo)高校建立以應(yīng)用能力為導(dǎo)向，多層次、多模塊、相互銜接的課程體系，不斷深入并加強課程內(nèi)涵，增強課程與實踐應(yīng)用的銜接，是高校課程改革的重要目標(biāo)[4-5]。

《材料成型與模具設(shè)計》是工科學(xué)校材料加工專業(yè)的核心課程，其本身具有很強的理論性、技術(shù)性和實踐性。與此同時該課程在兼具較強的綜合性，兼具《機(jī)械制圖》，《材料力學(xué)》，《流體力學(xué)》，《黏性流體力學(xué)》等知識，更多地體現(xiàn)在該課程與機(jī)械學(xué)科相互關(guān)聯(lián)。該課程的教學(xué)目的是為了讓學(xué)生掌握制品設(shè)計和模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，熟練掌握模具的結(jié)構(gòu)分類和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立制品與模具之間的一一對應(yīng)關(guān)系。

2 疫情防控常態(tài)化背景下教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

《塑料成型與模具設(shè)計》對材料加工專業(yè)學(xué)生的工程素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，對理論基礎(chǔ)和實踐要求相對較高，在教學(xué)過程中面臨的問題及挑戰(zhàn)如下：

2.1 課程內(nèi)容涉及的知識點更新滯后

從教學(xué)內(nèi)容上而言，《塑料成型與模具設(shè)計》課程主要可以分為塑料制品設(shè)計，模具總體結(jié)構(gòu)，模具功能化機(jī)構(gòu)和模具特殊化設(shè)計機(jī)構(gòu)4個板塊。國內(nèi)經(jīng)典的教材在這4個方面內(nèi)容偏于陳舊，很多的模具設(shè)計方案在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏穩(wěn)定性，設(shè)計圖紙在現(xiàn)有的模具生產(chǎn)加工中已經(jīng)不再采用。陳舊的內(nèi)容在國內(nèi)現(xiàn)有模具教材中進(jìn)行大篇幅的贅述，導(dǎo)致了學(xué)生花費大量的經(jīng)歷去學(xué)習(xí)，對核心設(shè)計方案了解不充分。此外，現(xiàn)代成型理論、成型方法和成型技術(shù)革新較快，大多數(shù)的前沿理論和成型方法在教材中尚未涉及，學(xué)生無法從學(xué)習(xí)過程中去獲取。

2.2 課程內(nèi)容過多需要優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)

《塑料成型與模具設(shè)計》課程的知識結(jié)構(gòu)主要為塑料制件設(shè)計，塑料模具的分類，澆注系統(tǒng)，注塑模成型零部件，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，塑件脫模機(jī)構(gòu)，側(cè)向分型機(jī)構(gòu)和模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)八個部分組成，從基礎(chǔ)理論和常用的機(jī)構(gòu)設(shè)計方面對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類講解。該種知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于分體統(tǒng)的將塑料模具進(jìn)行講解，講解內(nèi)容細(xì)致知識點較大。但是該種知識結(jié)構(gòu)也有不利之處，很多學(xué)生學(xué)習(xí)完以后依然不知道模具結(jié)構(gòu)應(yīng)該如何進(jìn)行選擇和搭配，更難以通過制件結(jié)構(gòu)本身特點選擇模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.3 教學(xué)手段相對單一

在教學(xué)方面，依然是課堂灌輸?shù)姆绞竭M(jìn)行教學(xué)，如在講解制件設(shè)計過程中，老師從塑件設(shè)計的原則出發(fā)對塑料件設(shè)計方案進(jìn)行講解。由于教學(xué)手段單一，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以對塑料結(jié)構(gòu)件設(shè)計方案進(jìn)行直觀了解，很多設(shè)計方案依然停留在記背層面?？傮w而言，《塑料成型及模具設(shè)計》課程的動畫，視頻和3D模擬方面的教學(xué)資源相對較少，課堂上難以直觀的展示模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)和零件構(gòu)造。這樣使得課堂的教學(xué)單一且缺乏趣味，容易導(dǎo)致學(xué)生在后期缺乏思考和探索。

2.4 缺乏實踐認(rèn)識

《塑料成型及模具設(shè)計》課程是一門實踐性很強的學(xué)科，從模具的認(rèn)識到模具的研發(fā)制件存在著較大的距離?！端芰铣尚图澳＞咴O(shè)計》實踐環(huán)節(jié)的課時數(shù)不超過10學(xué)時，并且在實踐過程中學(xué)生主要是以參觀記錄和書寫實踐報告為主，缺乏真正的設(shè)計模具和加工安裝模具。由于上述原因?qū)е聦W(xué)生對模具的設(shè)計加工停留在認(rèn)識層面上，不能夠?qū)δ＞哐邪l(fā)細(xì)節(jié)和加工流程深入了解，實踐經(jīng)驗嚴(yán)重不足。

2.5 教學(xué)考評體系尚未健全

《塑料成型及模具設(shè)計》的考評體系中，期末考試占比為60%，實驗實踐部分占比10%，課堂考勤占比10%，作業(yè)占比10%。在傳統(tǒng)的考評體系中。對實驗實踐的考評占比較低，比較不受學(xué)生的重視?！端芰铣尚图澳＞咴O(shè)計》對是一門工科被背景的設(shè)計課程，對實驗實踐的要求較高，僅僅通過記背來掌握是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此需要對教學(xué)考評體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，加大實驗和實踐方面的比重。與此同時，還需要對考評方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其能夠客觀地反映學(xué)生的綜合能力。

3 疫情防控常態(tài)化背景下課程教學(xué)的改革

針對以上教學(xué)過程中存在的問題，緊緊圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向和發(fā)展趨勢，成果導(dǎo)向的教育理念（Outcome Based Education,OBE），充分考慮辦學(xué)定位和辦學(xué)條件，確定《塑料成型及模具設(shè)計》課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)，明確了學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)、設(shè)計能力和社會責(zé)任感方面的具體要求。根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)對課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新，對課程資源進(jìn)行整合，增加了現(xiàn)代成型技術(shù)、模具設(shè)計新方法新標(biāo)準(zhǔn)等課程，加強實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，優(yōu)化課程考評體系，開展如下的課程優(yōu)化和改革。

3.1 對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化改革

課程教研組根據(jù)企業(yè)和設(shè)計院的需求變化，以及國內(nèi)外新興的模具設(shè)計方案，以學(xué)生為中心，圍繞學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，通過企業(yè)和學(xué)校合作共同建設(shè)課程。在課程內(nèi)容改革中，適量精簡傳統(tǒng)的成型理論和傳統(tǒng)的制品設(shè)計理論，將現(xiàn)有的制品成型理論進(jìn)行優(yōu)化，使其教學(xué)內(nèi)容與國內(nèi)外企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)相吻合。在成型零件設(shè)計方面，將傳統(tǒng)的設(shè)計原則講解進(jìn)行優(yōu)化，通過企業(yè)設(shè)計案例以及三維呈現(xiàn)技術(shù)將設(shè)計原則進(jìn)行講解，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中對設(shè)計案例學(xué)習(xí)停留在記背層面。對模具成型結(jié)構(gòu)講解方面，比如模具構(gòu)造和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)方面，由于兩個部分在現(xiàn)代模具加工中已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，因此在兩個部分授課內(nèi)容方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將國內(nèi)外模具生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解，分析不同的模具之間選擇差異，深入了解模具生產(chǎn)的精度指標(biāo)。在澆注系統(tǒng)，脫模結(jié)構(gòu)，側(cè)向分型和模具溫控系統(tǒng)方面，由于四個模塊根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點在結(jié)構(gòu)方面差別較大，四個部分既需要單獨進(jìn)行介紹也需要通過案例進(jìn)行講解，并且依據(jù)最新的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行內(nèi)容優(yōu)化。

除了以往教學(xué)內(nèi)容教學(xué)以外，《塑料成型及模具設(shè)計》課程內(nèi)容設(shè)計中將引入對新技術(shù)、新成型方法和新檢測評估方法的介紹，通過擴(kuò)充前沿的成型方法以及計算方法使教學(xué)的過程與時俱進(jìn)。同時在實習(xí)實踐環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生了解增材制造，快速凝固，高精度數(shù)控加工，極限火花放電等，通過現(xiàn)場的參觀和實踐操作，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的視野，增加課程學(xué)習(xí)的廣度和深度。將理論學(xué)習(xí)的知識引入實踐過程中，幫助學(xué)生加強課程與實踐練習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生對模具學(xué)習(xí)的積極性。

3.2 引入混合教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)改革

面對疫情防控常態(tài)化，《塑料成型及模具設(shè)計》的教學(xué)模式可以采用混合式教學(xué)模式，提高教學(xué)效果，強化知識應(yīng)用。課堂教學(xué)和線上教學(xué)將應(yīng)用多種教學(xué)手段，豐富課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容，強化學(xué)生對知識的理解，促進(jìn)學(xué)生思考和探索模具成型和模具加工的系列問題。線上課堂最大的優(yōu)點在于資源的整合，通過多平臺多軟件將模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行最大程度的展現(xiàn)。目前較為成熟的線上平臺有慕課、在線課堂等，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源非常豐富。與此同時，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相比線下教學(xué)，還更能夠及時反應(yīng)學(xué)生的問題，便于老師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管理和監(jiān)督，量化對學(xué)生的考核和評價。老師能夠通過線上平臺直接掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和交流情況，可以獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)時長，可以發(fā)布和提示學(xué)生學(xué)習(xí)的難點和重點。

在發(fā)展線上教學(xué)的同時，《塑料成型及模具設(shè)計》在教學(xué)手段的改革方面將3D動畫、3D仿真和3D成型等最新技術(shù)進(jìn)行融合，利用現(xiàn)在較為成熟的Moldflow，ANSYS，Coretech Moldex3D，3DTIMON，3dmax等軟件對制品生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測分析，模擬仿真。學(xué)生通過3D仿真和3D動畫，了解模具設(shè)計結(jié)構(gòu)對制品成型的影響，有助于深入了解模具系統(tǒng)的設(shè)計方案和存在的問題，并且做出進(jìn)一步的優(yōu)化。

3.3 進(jìn)行創(chuàng)新實踐教學(xué)改革

對模具知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注重對學(xué)生綜合實踐能力進(jìn)行培養(yǎng)。實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)改革是課程改革的重要組成部分，實踐起到課程教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行銜接作用，能夠?qū)崿F(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)的“三重融合”。教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的改革主要有以下幾個方面：

3.3.1 搭建“校企共同育人”平臺高校與國內(nèi)或者地區(qū)知名的模具企業(yè)共同搭建實踐平臺，鼓勵老師和學(xué)生參加企業(yè)的生產(chǎn)實踐。從制品設(shè)計、模具設(shè)計、模具生產(chǎn)和模具調(diào)試四個環(huán)節(jié)對老師和學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實踐培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成尊重勞動、崇尚技能意識，培育學(xué)生工匠精神。

3.3.2 鼓勵師生參加職業(yè)競技積極鼓勵老師和學(xué)生參加國內(nèi)知名職業(yè)競技，如3D建模大賽，鉗工技能大賽，車工技能大賽等。在學(xué)校專業(yè)內(nèi)開展專業(yè)技能競賽活動，專業(yè)宣傳，專業(yè)特點亮點展示系列活動，同步邀請企業(yè)工程師進(jìn)行指導(dǎo)和講解，同學(xué)也通過競賽提升實踐能力。

3.3.3 引導(dǎo)學(xué)生參與導(dǎo)師的研究項目開放性的設(shè)立一些關(guān)于模具設(shè)計相關(guān)的課題，引導(dǎo)學(xué)生積極參加模具的設(shè)計和課題研究，進(jìn)一步拓寬實踐教學(xué)，幫助學(xué)生豐富和完善學(xué)習(xí)知識點。課程教學(xué)改革積極鼓勵學(xué)生積極參與教師的課題和研究內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解模具設(shè)計中面臨的問題，積極幫助導(dǎo)師提出相應(yīng)的解決方案。

3.4 優(yōu)化課程考評體系

傳統(tǒng)的課程考評體系主要是以簽到成績，課后作業(yè)，課堂回答，實踐成績和期末考試五個部分組成，根據(jù)一定的占比計算所得最終的成績。每個高校在各個考評環(huán)節(jié)上制定的比重不完全統(tǒng)一，但是通常情況下比重最高的部分是期末成績。在考評體系制定過程中，對學(xué)生考試成績比較看重，對實踐能力和思維認(rèn)知方面相對比較薄弱。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，往往只重視知識點的掌握和記背，忽視了對思考能力和設(shè)計能力。對課程的考評體系的改革有如下幾個方面：首先，課程優(yōu)化體系改革中，要加大對實踐成績的考評力度和成績占比，改變傳統(tǒng)的考評方式，有效地避免學(xué)生將主要的精力用于應(yīng)對期末考試上。其次，建立實踐成績一票否決制度，實踐成績不合格的學(xué)生，課程的最終成績將視為不合格，由此推動和激勵學(xué)生重視實踐環(huán)節(jié)，積極進(jìn)行專業(yè)實踐。最后，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的評分方式，實踐成績不再由學(xué)校任課老師根據(jù)實踐報告給出分?jǐn)?shù)，建議由所在實踐企業(yè)和工程師共同給出。任課老師只參與實踐環(huán)節(jié)學(xué)生管理，不參與對學(xué)生實踐分?jǐn)?shù)的評定。

4 疫情防控常態(tài)化下教學(xué)改革的思考

這次疫情防控常態(tài)化給《塑料成型及模具設(shè)計》的課程教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)，同時也激勵課程改革的進(jìn)場和教學(xué)手段多元化轉(zhuǎn)變，為探索工科類大學(xué)教學(xué)方法改革帶來了機(jī)遇。筆者在本文中，通過對教學(xué)內(nèi)容改革，教學(xué)手段改革，創(chuàng)新實踐改革和課程考評體系改革等方面，針對課程所面臨的挑戰(zhàn)提出課程改革方案，推動課程教學(xué)的不斷完善。隨著《塑料成型及模具設(shè)計》課程教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，將不斷培養(yǎng)出綜合型、應(yīng)用型專業(yè)人才，為國家的基礎(chǔ)工業(yè)提供有力支撐。