模具工艺设计类课程的教学改革与实践

王丽娟 高颖 闫华军 刘玉忠 毛浩恩 马世博

[摘 要] 结合模具工艺设计类课程的特点，创建“4+4”课堂教学模式，灵活利用多媒体辅助教学、传统板书、实物样件、模型教具及实验设备等教学手段，采用讨论式、启发式、专题讲座式、设计案例式等教学方法，激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习；通过搭建专业实验平台、开设数控技能培训周、建立多功能模具拆装室，增强学生的实践能力和综合素质；推进校企合作，鼓励学生入厂设计、进室参研，理论与实践紧密结合，提高学生科技创新能力。

[关键词] 模具工艺设计；教学改革；实践

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）05-0061-03

0 引言

模具工艺设计类课程包括《冲压工艺及模具设计》、《塑料成型工艺及模具设计》、《锻造工艺及模具设计》等三门核心主干课程，同时又是实践性和实用性很强的专业课程，其教学效果的好坏将直接关系到后续各教学环节质量的高低，进而影响到实践能力及创新人才的培养目标，因此在模具人才培养计划中占有重要地位。多年来，三大模具工艺设计类课程一直在进行课堂教学和实践教学的改革，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的实践能力及科技创新能力，为后续课程的学习奠定了扎实的理论基础。

1 融合多种教学手段和方法，建立“4+4”课堂教学模式，提高教学效果和教学质量

模具工艺设计类课程的共同特点是：模具结构复杂，种类繁多，动作过程难于理解；教学概念众多，知识点分散，难以形成完整的知识链；知识涵盖面宽，内容交叉性强，课程涉及到诸如工程制图、机械设计、冲压设备、模具制造工艺、工程材料等课程，增加了学习和讲授的难度[1]。课题组在多年的教学工作中，根据模具工艺设计类课程的特点，逐步形成了4种教学手段加4种教学方法的“4+4”课堂教学模式，提高了教学效果和教学质量。

1.1 四种教学手段并用，强化教学效果

工艺设计类课程不能单纯盲目地追求现代化教学手段，不同的教学内容应灵活采用传统板书、实物样件、模型教具及实验设备、多媒体等教学手段，才能起到良好的辅助教学效果[2]。

传统板书即“粉笔+黑板”，其可以给学生充分的思考空间，因此，理论公式推导、工艺参数分析等工艺设计类教学内容非它莫属。

实物样件主要是来自工厂、生活中的各种金属薄板冲件、塑料制件等，这些样件的展示，更能激发学生的专业兴趣，而兴趣则是最好的老师。

模型教具及实验设备即实验用金属材质或塑料材质的冲压模、塑料模以及冲床、注射机等，对于实践性较强的模具安装与调试、设备使用与操作等教学内容，需要采用现场教学方法，这样既能充分调动起学生的主观能动性，又能提高学生的动手能力和实践能力，教学效果好于纯课堂授课。

多媒体辅助教学课件可将复杂的模具结构、工作过程通过三维造型、动画仿真加以展示，生动、形象又直观，它可变繁为简，变抽象为具体，易于理解和掌握，提高了学生学习的积极性。

1.2 融合四种教学方法，提高教学质量

工艺设计类课程有很强的实用性，需采用各种教学方法，包括讨论式、启发式、专题讲座式、设计案例式等，激发学生学习兴趣，引导学生思考并提出问题，增强模具设计能力，提高教学质量。

1）重点内容启发式。模具工艺参数的设计及工艺方案的确定是课程的重点内容，通过实物样件，引导和启发学生利用所学知识，分析参数设置的利弊，提出若干工艺方案，并总结出各种方案的适用范围，重点内容吃透弄懂，印象深刻。

2）疑难问题讨论式。各种成形缺陷的影响因素，除了理解记忆还要知道“为什么”。利用实物缺陷件，组织学生分析和讨论其特点和成因，加深学生对相关理论知识的理解和认识。

3）高新科技讲座式。将本行业先进的成形技术和成形装备、科技成果引入课堂，聘请企业工程师对学生进行专题讲座，了解相关理论在企业的应用情况、企业产品、企业对人才的具体要求等等，拓展视野，激发学习热情。

4）设计内容案例式。课程的教学目标是完成模具设计，设计内容始终贯穿整个教学过程。采用案例式教学，将模具设计和理论教学同步进行，促使学生紧紧围绕产品的设计来思考和分析每个教学内容，学习目的明确，设计思路清晰。

2 改革实践教学模式，增强实践能力和创新意识的培养

河北科技大学模具毕业生面向企业者居多，而企业急需的是具有较强的实践能力及创新精神的应用型人才，实践教学正是工科学生工程实践能力及创新精神培养的主要途径。针对模具方向的具体情况，对实践教学的内容、方法进行了改革，取得了较好的效果。

2.1 搭建专业实验平台，开设数控技能培训周，增 强综合实验能力

传统的实验教学多是随堂安排，跟着教学进度，多为小型、单个的验证性和演示性实验，学生只是按照实验指导书被动地实验，缺乏主动性和实验热情，少有动手实践的机会，更无法体现创新意识的培养[3]。因此，从2010年开始，河北科技大学对实践教学环节进行改革，搭建了两周的专业实验平台，将分散在塑模、冲模、锻模等专业课程中的30学时15个实验从理论教学中独立出来，纳入专业实验周。学生按照实验大纲要求，自行设计实验方案，由任课教师审核，实验教师与任课教师共同指导，学生自行完成。另外，开设了数控技能培训周，学生在教师的指导下，运用多学科的理论知识，经过了“绘图-编程-操作-加工”的全面训练，充分调动了学生的学习主动性和学习热情，增强了综合实验能力和创新意识的培养。

2.2 建立多功能模具拆装室，提高动手能力和模具设计能力

模具结构种类繁多、结构复杂，教材中的静态图例说明简略，学生读图、看图均感吃力，给专业课的教学及后续课程设计和毕业设计造成不利影响。因此河北科技大学筹建了集挂图、模型、仿真动画三位为一体，以实现模具拆装、测绘、现场教学等多功能的模具拆装室。

模具室现有塑模、冲模等20余套教具模型，工厂下线的小型冲压模近十套，各种测量工具数十件，基本保证一个标准班学生在专业实验平台中人手使用一套模具。通过对模具的反复拆装和测绘，加强学生对模具结构的感性认识，解决理论课中难以消化的模具细节的设计问题，提高学生的动手能力和模具的设计能力。

2.3 推进校企合作，理论与实践相结合，提高学生科技创新能力

为提高学生独立思考自主创新的能力，在毕业设计实践环节中，着重强调课题的实用性和创新性。对已签约的同学，可以直接进入用人单位，从企业中选用实际课题作为设计题目，教师掌握难度和工作量，由教师和企业技术人员双重指导，理论指导实践并在实践中得以检验；教师也可以将自己纵、横向科研课题或博、硕的研究项目，拆分为若干个难度适中的子课题作为设计题目，如“高强度钢板冲压性能的研究”、“液压缸筒体挤压成形”、“冲模标准件数据库开发”等，激发学生的创新意识和科研兴趣。另外，依托大学生科技创新项目与教师的科研项目，鼓励并引导学生进入研究室，参与科学研究工作，将专业理论知识运用到实际问题解决中。几年来，共有5篇毕业论文获河北科技大学优秀论文奖，其中来源于河北省自然科学基金项目《大口径直缝焊管成型机理与工艺优化》的毕业设计论文连续三年被评为河北科技大学优秀论文。

3 将计算机技术引入教学环节，进一步丰富教学内容，强化教学效果

多年来，课题组老师花费了大量的心血，通过多种途径搜集素材，以工厂录像、网络视频、3D（或2D）动画及文字图片等多种形式开发制作了专业主干课的多媒体教学系列课件，结合“4+4”课堂教学模式，取得了良好的教学效果，深得学生喜爱和欢迎。学生对课程评价均为优良，多媒体教学课件“锻造工艺及模具设计”、“冲压工艺及模具设计”、“塑料成型工艺及模具设计”、“模具方向辅助实习”课件先后获得河北省课件大赛两项二等奖及两项三等奖，冲压和锻造的课堂教学一直使用课题组教师参编的十一五规划教材。其中，《冲压工艺及模具设计》教材采用三维实体造型技术描绘模具实体结构，便于学生理解，并率先在教材中引入先进的计算机模拟软件分析的章节，丰富了教学内容，拓展了学生的知识面。

参考文献

[1]骆俊廷，官英平，顾勇飞，等.塑料成型模具设计课程教学改革与实践[J].教学研究，2010，33（2）：63-65.

[2]刘瑞玲，闫俊霞，王军.多媒体技术在“金属成型理论基础”精品课教学中的应用实践[J].铸造设备与工艺，2010，（4）：45-47.

[3]王丽娟，刘瑞玲，闫俊霞.材料成型及控制工程专业实践教学改革与探讨[J].中国电力教育，2010，（33）：144-145.