基于任务驱动的模具CAD/CAM技能实训教学研究

张 洋 段 磊

天津职业技术师范大学 天津 300222

模具CAD/CAM技能实训是我校材料成型及控制工程专业(模具方向)的一门实践性技术基础课。在学校“实行‘双证书’制，培养‘一体化’职业教育师资”的人才培养新模式下，此实训可提高学生综合运用模具设计、模具制造、数控编程加工、CAD/CAM软件等理论知识并借助于当今流行的三维CAD/CAM软件进行产品三维建模、模具设计、数控编程的能力以及操作加工中心、数控铣床、电加工机床加工模具零件的能力。模具CAD/CAM技能实训为14周集中实训，其中模具设计6周，加工中心操作8周。实训结束经考核合格可取得模具设计师(三级)和加工中心(中级)国家职业资格证书。

由于该实训课程以三维设计软件应用为主要内容，为了提高实训教学效果，保证实训教学质量，笔者以注塑模具设计实训为例，基于国际流行的高端三维设计软件UG NX及其Mold Wizard注塑模具设计平台，采用任务驱动教学法开展模具设计实训教学研究。实训按照企业的模具设计与制造过程进行，以模具制造企业实际应用生产项目设计实训任务，充分调动学生的学习积极性和主动性，以工作过程为导向，以学生为主体，提升学生独立思考、独立分析、独立操作、独立解决实际问题的能力，培养学生的探索创新精神和团队合作意识，使学生真正具备实际职业岗位所需的技术和能力。

1 UG NX Mold Wizard注塑模具设计平台

UG NX是由Siemens公司推出的功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，涵盖了产品设计生产从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程。凭借其强大而完美的功能，UG NX已经成为三维CAD/CAM/CAE领域的主流软件，广泛应用于航空航天、汽车、机械、造船、数控(NC)加工、医疗器械和电子等诸多领域。

Mold Wizard是UG NX软件中用于注塑模具自动化设计的专业应用模块，运用知识嵌入的基本概念，按照注塑模具设计的一般顺序模拟模具设计的整个过程，即从读取产品模型，到确定和构造开模方向、收缩率、模腔布局、分型面、型芯、型腔、滑块、内抽芯、模架及其标准件、浇注系统、冷却系统以及零件清单等。利用UG NX Mold Wizard注塑模具设计平台进行注塑模具设计流程见表1。

表1 Mold Wizard注塑模具设计流程

2 任务驱动教学理论

“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，其特点是以任务为主线，教师为主导，学生为主体，将传统的传授知识为主的教学理念转变为解决问题并完成任务为主的多维互动式教学理念。在教学活动中，教师将教学内容划分成一个个任务情境交给学生，学生在工作任务的驱动下，根据自己对问题的理解，综合运用所学的知识和自己特有的经验进行自主性、探究式的学习。在教师的帮助引导下，学生边做边学，边学边做，循序渐进地完成一个个任务。在这个过程中，学生学会了主动学习，学会了与人协作，学会了思考、分析、解决问题，从而不断地获得成就感，极大地激发自己的求知欲望，使自己处于积极的学习状态。

任务驱动教学法一般按照以下四个教学阶段进行：(1)明晰任务目标；(2)任务设计分析；(3)实施完成任务；(4)任务考核评价。在模具CAD/CAM技能实训教学中，以注塑模具设计任务为主线，教师为主导，学生为主体，将知识和技能隐含在注塑模具设计的工作任务之中。学生通过分析任务，明确与任务相关联的知识内容中哪些是已学的，哪些是新的；根据任务进行自主学习，并在教师的引导下应用所学知识和技能解决问题，完成任务。任务完成后进行分析总结，讨论交流，找出不足，以达到对所学知识的真正掌握。

3 任务驱动的教学应用

3.1 明晰任务目标

任务目标决定任务内容的设计内涵，任务内容服务于任务目标的实现。在模具CAD/CAM技能实训教学中，确定了注塑模具设计的任务目标：学生学习塑料模具设计和UG NX基础操作课程之后，通过注塑模具设计技能实训，了解注塑模具设计标准知识、管理知识；掌握注塑模具设计工程知识，具备独立的工作能力，能较好地应用CAD/CAM/CAE数字化设计工具UG NX从事注塑模具设计、分析仿真及成形过程模拟，达到模具设计师(三级)国家职业标准。

3.2 任务设计分析

任务设计内容是否恰当关系到任务驱动教学的成败，也关系到任务目标能否实现。因此，经过慎重考虑和多方斟酌，按照企业的模具设计与制造过程设计注塑模具设计实训教学内容，将Mold Wizard注塑模具设计流程划分成四大模块，每个模块又划分为几个工作任务，选择模具制造企业实际生产的塑料产品作为任务实施载体，将知识点贯穿于各个任务中，真正实现学生边做边学，边学边做，循序渐进的学习过程。任务设计内容见表2。最后通过4个综合设计实例使学生系统地学习并掌握注塑模具设计的整个流程，具备注塑模具设计能力，达到任务目标。

表2 任务设计内容

3.3 实施完成任务

(1)任务实施前准备。教师应向学生强调任务实施的目的及意义，详细说明任务实施过程、进度要求及注意事项，并将学生分成若干小组，每组4～6人为宜，按成绩好、中、差搭配组合，指定1人为组长。

(2)任务下发与布置。按照表1的任务设计内容，各组组长到教师处领取任务，然后组织本组成员思考、分析、讨论任务，在教师的引导下制订切实可行的实施计划，确定工作步骤和程序。各小组成员按照实施计划独立完成任务。

(3)过程检查及答疑。在任务实施过程中，教师应当定期巡回检查学生的完成情况，避免抄袭现象出现。同时，对任务实施过程中学生遇到的问题和难题，教师应当给予适当的指导，以拓宽学生思路，激发学生兴趣。而对学生出现的错误不必急于纠正，可让学生在实践中发现问题，促进学生积极思考，提高解决实际问题的能力。

(4)撰写任务报告。任务实施伊始，要求学生将设计内容详细记入报告草本内；完成时，将草本内容整理归纳后撰写正式的任务报告。任务完成后，要求学生撰写任务报告，用文字描述任务实施的工作过程，培养学生分析、总结、归纳和语言表达的能力。

3.4 任务考核评价

在任务完成之后，教师应组织各小组将本组的最佳方案及作品向大家展示，供大家交流学习；表彰做得最好的小组以激励其他组的学习动力。对于任务实施结果的评价不能用“对”或“错”来判定，而应当用“好”和“更好”来区分，应重视过程评价。因此，我校制定了任务考核评价方案(见表3)，采用三级考核：一是每个学生根据评价标准对自己的任务实施过程及作品进行综合自评，二是各小组成员根据他人的参与程度、贡献情况、团队协作意识及完成的作品进行综合互评，三是教师对各小组任务实施完成情况进行总体评价。而后综合三种评价确定每个学生的最终成绩。采用三级考核评价的方式有助于师生共同讨论，总结、回顾任务实施过程中的优势和不足，互相学习，取长补短，共同提高。

表3 任务考核评价方案

4 教学体会和总结

在模具CAD/CAM技能实训教学过程中，我校采用了任务驱动教学法，将实践教学内容以任务情境的形式提供给学生，激发了学生的学习兴趣；学生围绕任务开展积极主动的学习，并发挥自身的创造性及与他人协作的精神来完成任务—“以教定学”的被动教学模式转变成了“以学定教”的主动学习新模式。通过考核评价任务完成结果和总结学习过程，培养了学生分析解决实际问题的能力，提高了学生的实践操作能力，使学生的技术和水平达到了实际职业岗位的要求。

任务驱动教学法能有效地改善教学效果，保证教学质量，但在实际应用过程中，为了更好地发挥任务驱动教学法的作用，应当注意以下几点：

(1)任务内容选择要合适，保证难易适中，符合学生能力，知识面覆盖较全面。可以选择企业的实际生产项目，通过与社会生产接轨，锻炼学生运用已掌握的理论知识和实践技能解决生产实际问题。

(2)注意调动学生参与积极性。所学的知识和技能有什么用，该怎么用一直困惑着学生，如果能将这个问题解决好，就能令学生的参与积极性提高很多。因此，教师选择的任务内容与企业生产联系起来，可使学生明确所学知识和技能是如何应用于实际生产的。学生体会到了知识和技能的重要性，学习的积极性自然也会提高。

(3)处理好教师指导及学生间的交流。任务实施过程中，学生难免会遇到问题、难题，教师可以帮助解决，但仅限引导，引导学生学会查阅资料及工具书解决问题，培养学生的自学能力。对于大家共性的问题，应允许学生在课堂上相互讨论、与教师探讨，共同解决。

(4)任务报告必须写。任务完成后撰写报告是学生对任务实施中的问题、难题的再一次学习，有利于学生全面分析与总结相关知识点，全面提高各方面的能力。

[1]杨志勇.“任务驱动”教学法在模具制造综合实训中的应用[J].模具制造,2009(7):95-97.

[2]朱永杰,冯建成.任务驱动教学法中的任务设计[J].教育与职业,2010(24):153-154.

[3]彭湘蓉.“任务驱动教学法”在UG教学中的应用[J].职业,2012(15):151-152.