冲压工艺及模具设计课程的教学改革实践

杨俊杰 李 尧 余五新 左治江

摘 要:在冲压工艺及模具设计课程的理论和实践教学中,更新教学理念,强调学生实践和创新能力的培养,以强化多媒体教学;调整专业认识实习时间;增设“模具拆装”创新性实验;实施案例教学;加强互动式教学;增加综合设计型课后作业等方面进行教学改革,提高学生的学习兴趣和创新能力,从而提高教学质量和教学效率。

关键词:冲压工艺 模具设计 教学理念 教学改革

冲压工艺及模具设计课程是大学本科“材料成型及控制工程(模具方向)”专业的一门主干专业课程,要求学生在了解冲压变形基础与冲压工艺基础后,能正确地设计一般冲压模具结构和冲压模具几何参数[1],该课程涉及的知识和内容是该专业毕业生就业后从事相关技术工作的重要基础,是一门实践性很强的课程。该课程的教学质量,直接影响学生实践能力和创新能力的培养和提高。

在传统的大学专业课教学中,往往存在着以教师讲授为主,局限于教材内容,在课堂教学学时有限的情况下满堂灌的教学方式[2],这种方式让教师感觉时间紧,花的精力多,却不能在重要知识点上花更多时间进行深化,学生学得累,没有兴趣,特别是对于实践性强的课程,更使学生觉得内容空泛,无法调动学习积极性,结果导致学生对本专业的认知感差,实践能力和创新能力都不能得到有效提高。为此,在冲压工艺及模具设计课程的教学过程中,我们进行了教学理念的探索和更新,在多个方面实施了教学改革措施[3,4]。

一、改革教学手段

1.强化多媒体教学,提高课堂教学质量和效率

冲压工艺及模具设计课程的教学中涉及大量的冲压类模具的结构设计和工艺分析,在以前的教学过程中,一般是采用教材上的二维图,辅以少量模型和挂图,由教师进行讲解。由于模型和挂图数量有限,而教材限于篇幅只有少量典型结构的二维图及相关分析,并且这种方式是通过静态图片进行学习,因此学生难以在较短时间内理解模具各零部件之间的动态关系和模具生产时的运动过程。课堂教学时,这种方式教学效率低,教师讲解繁琐,学生理解困难。为解决该问题,我们在教学中收集大量素材,扩充教材上没有而在生产实际中广泛应用的各种典型模具结构,制作涉及模具结构、工作运动方式及工艺分析的二维和三维模拟动画,采用强化多媒体教学并辅以传统教学方式进行课堂教学。经过这样的调整和改进,课堂教学时间利用率有所提高,教师能够在课堂教学中更好地针对重点内容进行提问和讲解,学生有时间进行充分思考与课堂讨论。例如,我们扩充了冲小孔模具、水平冲孔模具、精弯模具、落料拉深复合模具等多种教材内容以外的知识,并完成三维动画实施教学,学生的兴趣和课堂关注度明显提高,能在较短的时间内理解和分析相关教学内容,同时,使用电子教案也易于学生进行课后复习,这些都提高了教学质量和教学效率。

2.调整专业教学计划,在课程教学开始前进行专业认识实习,为课堂教学打基础

根据教学实践和教师及学生的反馈意见,在进行综合调研和讨论后,对材料成形及控制工程专业的专业教学计划进行了调整。自2007年开始,该专业学生的专业认识实习安排在第3学年第2学期的第1周,内容主要为在实际生产企业内对冲压模具、注塑模具的实际生产状况和模具的制造加工工艺进行认识性实习,实习之后再开始本课程及其他专业课程的教学。这种方式让学生在开始专业主干课程的学习前就能在实习指导教师的指导下有针对性地了解本专业的相关实际知识,获得较多的感性知识,为后续课程的课堂教学打下必备的基础,再配合后续第4学年第1学期的生产实习及第2学期的毕业实习,有效地实现了理论知识从实践中来再到实践中去的原则。

3.调整专业教学计划,增设“模具拆装”创新性实验,提高学生的实际设计能力

为更好地提高学生的实际分析能力和实践动手能力,调整专业教学计划,自2006年开始,在冲压工艺及模具设计课程原有实验的基础上增设了为期1周的“模具拆装”创新性实验,时间安排在该课程的课堂教学全部完成之后。在该实验中要求学生对现有的实际生产型模具进行拆卸和重新组装,了解其设计方案和具体关键零件的构成,并分析其优缺点并进行改进,完成全部测绘图纸。之后,再进行为期2周的课程设计,每位学生完成一副模具的全部设计工作。这种方式使学生在进行模具设计前就可对实际模具的结构和方案有一个直观而且深入的了解和分析,获取一定的设计经验和技能,有效地促进了学生对该课程知识的理解和掌握,学生的创新能力和实际设计能力显著提高。

二、改革教学方法

1.实施案例教学,理论与实践相结合,提高学生实践能力

冲压工艺及模具设计课程对学生的生产实践知识要求高。为让学生更好地了解生产实际,针对工科专业的特点和本课程的教学需要,在课堂教学和实践环节中,逐渐增加实际生产案例的教学内容。主要方式是采用相关企业和工厂正在生产的产品作为课程教学中的实例,要求学生对照教材上的理论知识进行分析和设计,找出与实际工艺的相同点和不同点,分析原因。例如,在课堂教学中,教师将某汽车厂家生产的座椅支撑板的成品和废品同时交给学生,由学生自行制定冲压工工艺并设计模具结构,针对不同的工艺探讨它们之间的优点和不足,对产生缺陷的原因进行分析,提出改进方案。这种方式克服了教材内容的滞后性,扩充了知识面,同时也激发了学生的专业兴趣,提高了学生的专业认知度。

2.加强互动式教学,培养学生的主观能动性和创新能力

在冲压工艺和模具结构的分析教学中,避免由教师确定惟一答案(标准答案),学生被动接受知识的方式,而是在发挥教师的主导作用的同时,充分发挥学生的主体作用,让学生自己主动参与课堂教学活动,积极思考问题,调动学生的学习积极性,引导学生对教学内容进行思考和讨论。主要方式是教师设疑→学生思考→教师引导→学生讨论→教师归纳。例如,在对弯曲工艺零件偏移问题的教学中,教师开始时提出实际产品的缺陷,要求学生解决问题。在学生的讨论和回答过程中,引导学生从冲压工序安排和模具结构设计两个方面着手,鼓励学生提出多种方案,根据相关的理论和实际知识,找出相关的难点和解决问题的关键,教师则通过多媒体手段逐步演示相关的不同工艺,并由学生分析它们的不同特点,最终得出不同生产条件下应采用的冲压方式。这种教学方式让学生有了成就感,激发了学生学习的主动性和积极性,能充分发挥学生的思维能力,从而锻炼学生分析问题和解决问题的能力,使创新能力得到提高。

3.增加综合设计型课后作业,提高学生的专业综合能力

在冲压工艺及模具设计课程的传统教学中,布置课后作业均是以习题和问答题为主,对学生的知识训练分散于各个离散的知识点中,虽然能使学生较好地掌握一些基本概念和基本理论,但是学生难以形成对课程知识体系和要求的综合掌握。自2007年开始,在该课程的课堂教学进行到中期时,就给学生布置一项综合设计分析作业,要求每位同学针对某一具体冲压产品完成一副冲压模具的设计,同时要求学生随着教学进程,逐步完成全部流程的分析和设计工作,并绘制相关的装配工程图和零件工程图。在学生完成设计作业后,选择出典型的设计方案和设计图在课堂上公开讨论,分析优点和不足。从实际效果观察,采用这种方式,学生能够在教学进程中不断分析和完善设计,加强对重点教学内容的理解和掌握,不仅对课程知识的综合理解能力得以提高,而且相关的设计和创新能力也明显提高,机械类专业学生的基本技能——机械制图能力也得到了进一步的训练,同时,课堂上的公开讨论,也提高了学生的设计兴趣,并能有效地使学生发现一些共性错误和不足。

三、结束语

通过对实施效果的观察,以上针对冲压工艺及模具设计课程的教学改革措施较好地提高了学生的专业认知度和学习兴趣,形成一致性和连贯性的专业学习,培养了学生的实践能力和创新能力,提高了课程的教学质量和教学效率。

参考文献

[1]翁其金,徐新成.冲压工艺及冲模设计[M].北京:机械工业出版社,2004.1-7

[2]丁晓良.确立现代教学理念保障高校教学质量 [J].常熟理工学院学报(教育科学版),2007(6):15-18

[3]梁萍云.新课程教学目标设计的四个相结合[J].教学与管理(理论版),2007(1):74-75

[4]阎亚军,周谷平.对课程改革的若干思考[J].教育研究,2008(1):30-35