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塑性成形工藝及模具設計課程教學探析

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塑性成形工藝及模具設計課程教學探析

[摘要]在新工科建設背景下,為加強塑性成形工藝模具設計領域專業人才培養,在把握核心課程特點基礎上對課程教學現狀進行了分析。通過剖析課程教學問題,從教學內容規劃、混合教學手段引入、創新實踐教學開展等方面對課程教學改革路徑進行了探索,希望能夠推動課程的建設與發展,培養出綜合素質能力達標的模具人才。

[關鍵詞]塑性成型工藝及模具設計;核心課程;教學改革

引言

在“中國制造2025”等戰略實施背景下,各高校加快了新工科建設研究與實踐,希望通過培養高素質、復合型的卓越工程技術人才為國家重大發展戰略的實施提供支持。

一、塑性成形工藝及模具設計核心課程特點

塑性成形工藝及模具設計核心課程包含金屬材料塑性成形方式、鍛造和沖壓加工、工藝分析、模具設計等多項內容,采取理論授課、實驗、課程設計等各環節,確保學生掌握沖裁、拉深等工藝基本原理,能夠結合工藝特點完成工藝方案制定和工藝計算,最終實現模具合理設計。但實際課程理論內容帶有一定的抽象性,知識點多且分散,不同知識點對應的案例并不相同,給學生系統學習和理解工藝原理、模具設計理論等內容帶來了困難,因此需對課程教學進行系列改革,確保人才培養目標可以順利實現。

二、塑性成形工藝及模具設計核心課程教學現狀

(一)課程內容滯后

從課程內容上來看,塑性成形工藝及模具設計大致可以劃分為基本原理、基本工藝、模具結構和工程應用四個部分,渉及各種金屬材料鍛壓工藝流程,講解的模具結構也存在明顯差異。面對內容繁雜的教材,在課時有限的情況下教師通常會選擇一些經典案例內容進行講解,實際與材料學等其他課程存在理論重疊部分,對于學生來講缺乏新意,難以激發學生學習興趣。此外,經典內容受背景條件限制,存在一定滯后性。如金屬塑性成形理論盡管擁有堅實歷史,但近年來發展迅速,促使新工藝、新技術不斷出現。但由于課本中并未更新這些內容,造成教師講解的課程知識體系相對落后,缺乏與專業實踐的聯系,給學生學習帶來了困擾,對有關知識的理解流于淺層,不利于學生今后發展。

(二)教學手段單一

在課程教學方面,教師習慣于采取灌輸式方式進行理論講解,如講解軋制計算內容會花費大量時間講解公式推導過程。面對冗雜且抽象的內容,學生容易喪失課程學習信心。為幫助學生理解抽象課程內容,不少教師頻繁采用多媒體技術進行模具結構、工藝流程的動態展示。但過于依賴動畫、視頻,造成學生難以充分發揮空間想象力,在短時間記憶后將學過的內容拋之腦后,未能真正理解內容本質。如在課程作業設計上,因為理解深度不足,只有少數學生可以獨立完成作業,多數學生都存在作品抄襲雷同問題。長期采用單一教學手段,造成學生成了知識“容器”,在課程學習方面缺乏主動性。在沉悶的課堂上,師生間缺乏互動,難以對教學內容的深入思考和探索,繼而造成課程教學效果不理想。

(三)缺乏實踐認知

塑性成形工藝及模具設計為實踐性較強的課程,要求學生運用專業知識和技能解決實踐問題。但受課程資源限制,安排的實驗通常不超10學時,只能簡單了解簡單的生產加工過程。學生參與動手實踐的機會較少,大多通過生產實例、視頻教學等途徑了解生產實踐,難以做到全面掌握生產加工流程和模具裝配過程等,給你學生建立知識與實踐生產問題的聯系帶來了困難。與此同時,高校教師多畢業后直接在學校工作,對專業實踐環節的了解程度同樣不足,在指導學生學習金屬材料沖壓等加工工藝環節時缺少實踐經驗。學生在課程設計實踐中,主要通過專業設計和制造軟件進行模具設計,但由于缺乏對塑性成形工藝不同實踐環節的深刻認識,設計出的作品難以與工藝完美結合,遇到復雜模具結構經常出現無從下手的問題。

(四)考評體系不全

在課程教學考評方面,學生取得的成績主要包含平時成績、實驗成績和期末考試成績,其中期末考試成績占60%比重,其余兩項各站20%。而平時成績主要由教師根據學生課堂出勤和問題回答情況評定,難以客觀掌握學生學習情況。試驗成績根據實驗報告和模具設計情況評定,但實際報告內容和設計作品大多雷同,也難以有效反映學生知識運用情況。在期末考試成績占比較大時,主要依靠考試成績反映課程教學情況,只能考查學生對相關理論和知識的記憶和理解水平,難以反映學生的綜合實踐能力。

三、塑性成形工藝及模具設計核心課程教學改革路徑

(一)做好教學內容規劃

在核心課程教學改革中,應做好教學內容整體規劃設計,適當精簡傳統理論內容的同時,引入新技術、新工藝和新材料,通過擴充前沿理論使課程教學保持與時俱進。針對軋制、沖裁、拉深等傳統工藝,考慮到學生學習其他課程時也有所渉及,在實習期間也會參觀工藝生產過程,所以可以簡單講述,同時給學生布置自學任務,由學生自主學習該部分內容。針對翻邊、脹形等初次渉及內容,應重點講解。課程渉及的工藝和模具設計原則較多,逐一講解將造成學生精力分散,不利于突出課程內容重點。合理進行課程內容安排,加強基本概念、原則和工藝的聯系,能夠簡化課程知識點,為學生系統學習提供指導。如講解沖壓模具設計內容時,可以結合止動件復合模設計例子加強模具選取原則與沖裁工藝的聯系,通過講解單工序模、級進模等不同模具把握工藝方案、排樣和定位等設計原則,掌握相關計算方法。作為教師,應當主動了解相關領域知識更新情況,通過講解增材制造、快速凝固等新技術拓寬學生視野,同時增加課程教學的深度和廣度。聯系課程原有內容適時導入新知識,可以幫助學生加強課程與專業的聯系,充分調動學生的學習動力,引導學生形成關注行業發展動態的良好習慣。

(二)引入混合教學手段

在課程教學手段創新上,可以采用混合教學模式,即不拘泥于課程原本教學模式,運用多種教學手段開展豐富課堂教學活動,充分發揮學生的主觀能動性。幫助學生形成主動學習的態度,可以主動學習、理解和思考課程內容,探索知識運用方法和過程,形成應有的工程素養。如采用線上與線下相結合的教學形式,可以慕課形式在課前安排學生完成基礎理論和內容的預習,在課上針對學生不理解的內容進行重點講解。采取該種教學形式,通過慕課平臺可以發布知識點視頻、課件等資料,增強學生對知識點的敏感度。根據平臺信息反饋,教師可以掌握學生視頻觀看時常、學生討論內容和預習難點等,做好課堂教學準備。采取混合教學模式,教師可以在線上傳遞整個章節知識構圖,提出開放性的知識討論話題和布置相關作業。在課堂教學中,教師可以選取線上優秀學生作品進行講解,實現章節思維導圖總結和串講,強化學生思維模塊化意識培養。融合線上和線下教學資源,安排學生在線上進行模具裝調等視頻學習,在線下進行沖壓設備操作、模具安裝調試,可以使學生經過思考后真正掌握模具結構特點,得到工程實踐能力鍛煉。

(三)開展創新實踐教學

單純依靠幾次實驗培養學生的實踐能力,顯然無法達到復合型人才培養要求。引入教師橫向科研課題和項目,通過校企合作將典型生產應用當成是教學載體,能夠開展創新實踐教學,幫助學生產生豐富的模具學習和設計體驗,產生對金屬材料塑性加工工藝的深入認識。如將企業汽車曲軸生產實踐當成是學習平臺,可以安排學生參與到動手實踐中,在現場情境幫助下引導學生將知識順利轉化為技能。以教師承接的沖裁模具設計項目為教學任務,可以在學生完成工藝分析、方案制定等內容學習后將學生劃分為多個小組,各自根據任務繪制二維零件圖和裝配圖。利用項目經費增設實驗操作環節,安排學生嘗試進行零件三維造型和裝配設計,能夠加深學生對模具結構和裝配原理的理解和認識。在實踐學習過程中,學生可以相互學習和討論,深刻理解有關知識點的同時,加強知識運用,得到實踐能力的充分鍛煉。使項目教學貫穿章節學習過程,通過開展階段性匯報工作能夠幫助教師掌握學生的知識轉化情況,適時進行理論和技術指導,促使學生自主完成知識體系建構,獲得深刻實踐體會。

(四)健全課程考評體系

為推動課程教學效果的持續改進,為專業人才培養指明方向,應健全課程考評體系,做到全面、客觀反映學生知識、能力等各方面發展情況。通過線上+線下模式開展教學,可以根據課堂考勤、線上任務完成情況、作業完成情況三個方面對日常成績進行評定,分數占比為25%。增設創新實踐項目,與實驗一同構成實踐成績考核內容,評分占比分別占20%和10%,總體占30%。在期末階段,可以增設工藝操作和模具設計答辯環節,評分占總成績15%,期末考試成績占比30%。通過優化考評分數結構占比,可以使學生重視平時表現和實踐學習,避免學生將主要精力放在應付期末考試上。而不同考核方式側重點不同,能夠分別考查學生理論水平、實踐能力、綜合素質等各方面發展情況。根據學生分數,能夠了解各階段課程教學問題,有針對性地進行后續教學內容和方法調整,確保學生能夠取得全面發展。

四、結論

結合課程改革需求探索完善的塑性成形工藝及模具設計核心課程教學體系,需要實現教學內容科學規劃,向學生傳授先進行業知識,并運用混合教學手段體現學生主體性,引入創新項目增強教學實踐性,最終通過健全課程考評體系推動課程教學的不斷完善。伴隨著課程教學改革的不斷推進,能夠培養出綜合型、應用型材料成型及控制工程專業人才,為工業興國戰略落實提供有力支撐。

參考文獻:

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[2]付曉惠,俞夢璇,劉宇婷.建筑設計課程中模型設計環節教學研究[J].湖北開放職業學院學報,2020,33(19):151-153.

作者:王昌福 單位:江蘇省安全技術職業學院基礎部

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