基于多模式协同的冲模拆装实验教学探索

石凤健 黄忠富 邵勇 叶思珍 杨宏宇

【摘要】冲模拆装是塑性加工工艺及模具设计课程的重要实验之一。实验教学中采用课程网络教学平台预习、虚拟拆装、实验前教师设问、实验后现场汇报考核以及学生提交实验报告等新型教学及考核模式，使学生扎实掌握了模具的组成、结构及特点，掌握了正确拆装模具的方法。该教学模式调动了学生参与实验的积极性和主动性，学生的工程实践能力和创新能力提高。实验教学效果的提高对理论教学起到了良好的促进作用。

【关键词】冲模拆装 实验教学模式 虚拟拆装

【基金项目】江苏省现代教育技术研究课题（项目编号：2014-R-32458）；江苏科技大学金属材料工程品牌专业建设项目；江苏科技大学本科教学改革示范课程建设项目（项目编号：GKX2013012）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0220-02

模具是一种重要的工艺装备，冲压模具在整个模具行业中占有重要地位。我校材料成型及控制工程专业为江苏省特色专业，塑性加工工艺及模具设计课程为该专业的一门主干专业课程，该课程主要讲解材料塑性成形的各种工艺方法及相应的模具，该课程部分内容较为抽象，具有理论性、实践性强的特点，对于学生学习有一定难度[1]。模具的教学有相当一部分依赖于实践教学手段，而实验是目前高等学校进行实践教学环节的主要方法，也是历来教学中的一个重要组成部分，特别是一些实践性比较强的学科，实验对培养学生的实际操作能力和解决问题的能力至关重要。

一、传统的冲模拆装实验教学方法及其不足

（一）实验老师讲解为主，不能充分调动学生的积极性和主动性

传统的模具拆装实验教学手段有2种：第一种是在课堂上利用挂图来讲解，此方法往往不够直观明了，学生很难对模具结构产生清晰的感性认识；第二种是让学生分成小组，每个小组共同完成一副模具的拆、装，然后填写实验报告。这种方法不仅实验内容单一，单位时间里学生获取的信息量少，而且受到模具实物、场地、师资力量的限制，极大地降低了实验的适时性和有效性，不同程度上影响实验教学的质量和效率。在冲模拆装实验中，由于学生拆装的模具一般比较简单，在课堂教学中碰到比较复杂的冲模结构就感到有些困难，教学效果就不够理想，因此有必要引进一些先进的、较复杂的典型模具让学生拆装，以提高他们的感性认识，为课堂教学时讲授复杂模具结构时打好基础[2]。但是引进复杂的模具需要很大的代价。

（二）考核方式单一，不能起到促进教学的作用

以往实验教学考核成绩主要结合实验过程中的表现和实验报告情况进行评定，以实验报告为主，对学生的考核缺乏全面认识。因为实验是分组进行，实验老师很难全面掌握学生在小组中的表现情况，缺乏过程考核，起不到督促学生认真完成实验的作用。由于是实验后提交实验报告，学生存在等靠现象，不能独立完成实验报告，甚至存在抄袭现象。实验教学效果大打折扣。

二、冲模拆装实验教学方法的改革与实践

（一）课前预习

冲模拆装实验一般安排在冲压工艺及模具设计内容讲完后进行，安排的过早学生对冲压了解较少，不能深刻了解所拆装的模具。实验前要求学生充分了解和掌握已学习过的内容。本课程依托学校的教学平台建设了网络课程，学生可通过网络教学平台的资源复习各种冲压工艺及其模具设计的内容。还可以通过授课录像、动画、生产现场录像深入了解所学知识，结合实验指导书，以便在实验过程中更有针对性。预习后应达到了解常见的冲压工艺、冲模的基本组成、冲模拆装的基本流程等。

（二）虚拟拆装

本实验室有多套拆装用模具及教具，每个模具都各有特点，由于学时所限，一般一组学生拆装1～2套模具，学生通过实验能够了解的模具较少，实验资源得不到充分利用，达不到实验教学的目的，因此，采用虚拟拆装是一种重要的辅助教学的方法[3]。本课程教学团队开发了基于Pro/E和Authorware的虚拟拆装实验教学平台，通过Pro/E软件将本实验室的模具建模，通过Authorware实现虚拟的装配和拆卸，该平台既可用于辅助理论教学也可用于实验教学。虚拟拆装时，如果拆装顺序有误，则不能实现拆装动作，学生可以通过该平台了解模具的组成及拆装的顺序，提前熟悉实验过程，提前了解了教学内容，节约了实验时间。

（三）拆装前的教学互动

冲模拆装实验前，实验老师首先准备好实验用多媒体课件，但并不以教师讲解为主，而是通过设问的方式了解学生的实验预习情况，提出一些和实验相关的问题，然后由学生回答，对于学生掌握不够的内容现场进行一定的讲解或者作为实验任务之一布置给学生，要求学生实验后回答。这样既可以起到督促学生实验前要认真预习的目的，又能加深学生对重要知识点的了解，起到事半功倍的效果。

（四）拆装现场汇报

以往拆装实验完成后，由学生课后撰写实验报告，按指定时间提交，由于没有过程检查，部分学生实验态度不够端正，不能认真按要求完成实验。针对目前教学及考核模式存在的弊端，改进了考核模式，由实验指导老师指定一个同学在实验后结合所拆模具进行讲解，主要讲解模具的构成、模具的动作原理及过程等内容，教师和其他组同学可进行现场提问。学生在拆装过程中需要记录每个零件的形状及尺寸，实验后需要提交至少一套模具的装配简图和非标零件图，并分析该模具的特点和动作过程，根据冲压件情况提出该模具设计的巧妙之处或有无需要改进的地方。

三、实施效果

（一）转变了学生的学习观念，端正了学习态度，激发了学习兴趣

教学过程中采用了项目教学法，使学生在学中做，在做中学，学生带着明确的任务学习，变被动学习为主动学习，转变了学习观念，学习的积极性和主动性明显提高，这种态度同样延伸到了实验教学过程中。同时，由于采用了虚拟装配平台、实验前、中、后老师都不断抛出问题等实验教学方式，激发了学生的探索欲和浓厚的学习兴趣。

（二）学生的工程实践能力提高

当前本科教学中普遍存在学生的工程实践能力不足的问题，一方面，工程实践环节学分在总学分中所占比例较低；另一方面，有些实践环节以参观为主，学生的工程实践能力培养和训练受到限制。本实验室有企业生产用模具实物和教具40余套，这些模具均可反复拆装，且所生产的零件均为典型件。学生在拆装模具过程中了解了模具的结构、组成、特点以及设计要点，对所学的理论知识进行了验证，对模具的设计、制造进行思考，增强了工程实践能力。

（三）学生的创新意识和能力得以提高

冲压工艺与模具设计部分的理论教学相对抽象、晦涩难懂，有些同学的识图能力不足，不能想象出模具或其零件的形状，遗留了一定的问题，这些问题激发了学生对于实验教学的好奇心，学生带着一定的问题完成拆装实验，解决这些问题的动机培养了学生进行创新的潜意识。其次，在拆装过程中，通过教师引导、学生操作，学生也会发现一些新问题，学生通过自我学习、思考、与老师和同学交流，培养了创新能力。

（四）起到了良好的辐射作用，使学生对知识的掌握更为系统

通过前期的理论及实验教学方法的改革，实验教学很好的促进了理论教学。同时，实验并不只是就实验论实验，注重知识的前后联系或其他课程所学知识在本实验中的运用。本实验教学中把模具设计、模具零件三维造型、非标零件的加工制造、模具材料等相关内容均融入到实验教学中，实验教师通过拆装前及拆装过程中与学生的互动交流完成知识的传授和激发学生的好奇心。

四、结语

实验教学作为课程教学的重要组成部分，在教学中占有重要地位。但传统的教学模式已不能适应当前实验教学的需要。本教学团队通过采用实验前预习、虚拟拆装、拆装前教师讲解、拆装后现场汇报考核以及实验后学生提交实验报告等新型教学及考核方法，使学生扎实掌握了典型模具的组成、结构及特点，掌握了正确拆装模具的方法。不仅调动了学生参与实验教学的积极性和主动性，实验教学效果明显提高，而且对理论教学起到了很好的促进作用。使学生的工程实践能力、创新能力得到提高。本次教学改革的成果具有一定的示范作用，具有一定的推广应用价值。

参考文献：

[1]石凤健，芦笙，叶思珍，等. “塑性加工工艺及模具设计”课程教学及考核方法改革[J].教育教学论坛，2014，（51）：88-89.

[2]潘志强. 模具拆装与测绘一体化课程教学探讨[J].教学探索，2014，（9）：90.

[3]曾翠华，袁定福. 基于3DVIA的虚拟模具拆装工艺设计[J].电加工与模具，2014，（1）：54-56，62.

作者简介：

石凤健（1977.6-），男，江苏科技大学副教授，博士，主要从事塑性加工工艺及模具设计的教学与科研。