模具专业虚拟＆现实一体化项目课程建设探究＊

赵 燕

（山东省轻工工程学校，山东 青岛 266112）

0 引言

“产品要发展，模具是关键。”模具行业越来越体现出在经济发展中的重要地位，我校作为国家和省示范院校，模具专业又作为我校的重点建设专业，模具专业的教育教学模式直接关系到我校及其他院校职业教育的发展前景和人才培养模式。针对目前我校模具专业和课程体系的特点，笔者探索了模具专业虚拟＆现实一体化项目课程建设及一体化教学的模式。

1 一体化项目课程建设的背景及意义

职业学校是培养模具专业人才的重要基地，目前模具专业的教学模式虽已渐渐注重理论和实践教学相结合，但理论和实践联系不紧密。理论教学依然建立在传统的课程体系上，教材每一章节的理论知识都是建立在独立的、随机的产品及产品模具图纸上，且大都是二维的图形结构。单凭课本的理论教学无法让他们掌握、理解所学的模具知识并加以拓展应用，且实践教学内容和课程体系内容也是相脱节的。

实践技能是培养模具专业人才的关键，模具专业要想和企业对接，培养出应用型的人才必须要经过实践。例如，让学生做某一产品的冲压模具，由于该产品的工艺分析、设计计算、模具结构等等在课程体系中没有进行系统化的讲解，模具的内部结构和工作原理又较复杂，在实践教学环节中学生做模具时就会存在偏差，势必会给后续的模具零件加工、装配带来困难。所以笔者提出了理论和实践项目一体化的教学模式。

而纯数字化的课程资源也不能被绝大多数的中职生领悟和接受，虚拟现实技术发展与应用为模具专业课程的改革和建设提供了方向。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者可以没有限制地观察三度空间内的事物。所以，我们可以用现代化的技术把复杂的模具结构形象化、立体化、知觉化，易于被学生理解和掌握。通过虚拟技术建立一体化的项目理论体系，然后再应用于现实实践。不仅有利于快速提高课程教学的实效性且贴合模具企业的生产实际。

因此，建立虚拟（理论）＆现实（实践）一体化的课程体系和一体化的教学模式已成为促进我校及我校模具专业课程发展的关键。

2 一体化项目的设计思路及内容结构框架

模具专业虚拟＆现实一体化项目课程建设的改革思路是把课本相关重点知识内容整合到某产品项目中，做与其相应的课件、教案、仿真加工、三维动画等，做成虚拟的数字化资源。集教学、实训、考核、开发功能于一身，建立人机交互的计算机虚拟模拟教学课堂实验室，满足教师和学生多方位的使用和需求。使用者进入登录界面，选择产品项目，然后就进入该项目的模具理论知识学习。

例如，进入实验室登录界面后，我们选择塑料模具的某一制品，就可学习该项目的理论知识。首先熟悉模具通识，然后对该产品进行工艺分析、计算其收缩率、根据功能设计其型腔、型芯，确定模具的结构、选择零件材料并确定尺寸，然后对零件进行虚拟的仿真加工、装配、选择设备型号等等。制件不同，其结构工艺及要求不同，所以可选择典型的制件项目做成资源数据库 ，资源数据库中除包含上述的材料外，还包含该模具的二维和三维图，满足不同层次需求者的需要。对于初学者可选择较简单的产品项目，对于有一定的基础的可选择较复杂的产品项目。除了供自学外，教师也可以在机房用这些项目给学生广播讲授。教师讲授完一个项目，即可用现有的考题对学生进行考核考评，然后进入该项目的现实实践加工环节。真正做到项目理论学习和项目实训加工一体化。构建虚拟＆现实一体化项目课程建设的结构框架如图1所示：

图1 虚拟＆现实一体化项目课程建设结构图框

冷冲压模具与塑料模具有很大的区别，有的冷冲制品需要一套模具就可冲压成形，其项目结构框图跟塑料模具基本类似。对于较复杂的冲压制品则需要多套模具加工成形，所以进入虚拟实验室若选择了较复杂的冲压制品，系统会根据制品结构划分的工艺工序，选择本工序模具进入虚拟的理论学习。

虚拟＆现实一体化项目课程的建立打破了原有的课程体系与教学模式，通过现代化的教育手段和方法把抽象、零散的理论知识转化为系统、条理、形象、一体化的感性认识并加以巩固实践。符合中职生的思维特点和教育规律，对提高教学效果，增强学生的实践操作技能具有积极的作用。

3 一体化项目建设的初步成效及应用实例

我校作为国家和省示范院校，一直致力于课程改革的研究与探索。我校的模具专业分为塑料模具和冲压模具两大类。目前分别选取盒盖塑料模具和止动件冲压模具作为一体化项目的应用实例。采用PRO／E、UG、CAD等现代软件作为开发工具，制作了大量的产品、模具零件图、模具总装图（二维、三维）、三维仿真模拟加工、模具工作原理动画、现场加工视频录像等。例如，图2和3分别是我校冲压模具止动件教学项目和塑料模具盒盖教学项目开发的三维动画图例。

图2 止动件落料冲孔复合模三维动画效果图

除了开发图例、动画之外，还要运用现代化的技术把制作的模拟仿真、动画等融入到章节目录中，图文并茂、生动直观，创建高水平的多媒体虚拟课堂，让学生在虚拟环境下进行与工作过程一致的训练，把真实的过程搬到课堂上，在课堂中积极采用讨论式、启发式、任务驱动式等教学方法，鼓励学生积极思考，大胆创新。例如，图4是用宇龙数铣仿真软件模拟加工盒盖塑料模具的型芯固定板。

图4 盒盖模具型芯固定板数控铣仿真加工截图

进入实训环节，可根据学生学习的程度，利用自行设计的图纸，或者资源化数据库已有的图纸，加工模具零件、组装、和调配。要加强学生职业能力和操作能力的培养。培养学生分析问题、解决实际生产问题的能力。

图3 盒盖单分型面注射模三维动画效果图

4 一体化项目建设的展望

通过初步的项目教学实践证明，采用虚实结合的模具教学新模式，给师生一种全新体验，激发学习兴趣，强化学生对核心知识和技能的学习，提升教学效果。缩短了教学培训和就业之间的距离。

虽然我校的一体化建设已初具成效，并且构建了虚拟＆现实一体化项目课程建设的结构框架，但其真正的实现还需要多方面的支持和努力。

首先需要引进先进的虚拟现实技术，在现有的二维、三维产品、零件图纸、模拟仿真加工、三维原理动画等基础上构建动态的一体化模具虚拟空间；

其次，建立现代化的多媒体计算机虚拟课堂实验室和完备的实训加工场；

再次，不断学习新知识、新技术，提高师资队伍的理论水平和实际操作能力；

最后，不断扩充、完善一体化项目资源数据库和实训室实物模型库，开发编写理实一体化的校本教材等等。

5 结语

模具专业一体化项目课程建设，把原课程体系中要掌握的重点相关内容融会贯通到一个产品项目中，运用数字化资源的课堂教学和现实加工相结合，把理论、抽象的内容形象化、具体化、实物化，容易被职业院校的学生理解、接受。虚实相辅，教、学、做相结合，学生可先学后做，亦可边学边做。学中做，做中学，理论指导实践，实践又使理论得到巩固和升华。有利于快速掌握模具知识和实践技能，同时培养了学生的心智技能和操作技能。也为教师提供全新一代的教学平台和模具资源，极具科学性和实效性。

［1］彭红莲.虚拟现实技术在模具设计教学课程中的应用［J］.教育教学论坛，2010，（26）.

［2］刘祥伟.机械制造技术课理实一体化课程设计与实践［J］.辽宁高职学报，2011，13（12）.

［3］赵 燕.模块化＋项目教学法在模具教学环节中的探索研究［J］.模具工程，2009，（4）.