薛凤梅 池成忠 李黎忱 汪程鹏
摘 要:文章基于工程教育认证提出的新型教育理念,分析了模具制造工艺学课程教学环节存在的问题。按照工程教育认证标准的要求,从课程的教学内容、手段及方法等角度出发,对其教学模式进行了实践与改革,使学生把理论与实际结合起来,激发了学生的主动性及创新能力。
关键词:模具制造工艺学;教学改革;工程教育认证
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2017)19-0078-03
Abstract: Based on the new educational idea put forward by engineering education accreditation, the problems existing in the teaching procedure of mould manufacturing technology course were analyzed. According to the requirements of engineering education accreditation standard, the teaching mode has been practiced and reformed in view of teaching contents, means and methods. Therefore, the theory and practice are combined and the students' initiative and innovation ability are activated.
Keywords: mould manufacturing technology; teaching reform; engineering education accreditation
一、教学现状分析及存在的问题
模具制造工艺学是材料成型及控制工程专业锻压工程模块应用型技术人才必修的一门主干课程,全面介绍传统加工与先进精密制造技术知识[1]。通过课程的学习,使学生了解模具特点、要求和制造过程,熟悉模具材料的种类成分、机械性能、处理方式,及模具零件加工工艺过程、方式和机床设备,并能够制订加工装配工艺规程,为运用新技术新手段解决工程实际问题奠定理论知识和技术基础。同时,使学生全面掌握模具制造工艺方式方法设备,掌握模具材料,各种零件加工,装配调试测量、维修保养,为开发先进模具制造设备、制定模具制造工艺流程奠定理论和设计基础。
模具制造工艺学是一门综合性较强的专业课程,涉及知识面较广。在学习本课程之前,学生需要对《机械制图》、《机械基础》及《冲压工艺与模具设计》、《注塑工艺与模具设计》等课程进行系统的学习,课程内容包括选材、工艺分析、机床、测量、切削以及数控、特种加工,并且涉及先进的CAD/CAM技术、快速成型、精密成型等技术。模具制造工艺学同时也具有非常强的实践性,教学中应增加相应的实践和操作训练来强化理论课堂的教学效果。缺乏實际操作经验,学生对于模具制造工艺技术手段分析就会停留在理论阶段,在毕业后走上工作岗位时就会和生产脱节,这样培养出来的学生就不具备实际设计和开发模具的能力[2]。
随着科技的飞速发展,模具制造技术取得了前所未有的发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。比如数控电火花加工机床、高速铣削机床、快速经济制模技术及模具检测设备的日益精密高效,与传统车、铣、刨、钻、镗、磨削等模具加工技术相比,可有效缩短制模周期、降低成本、提高精度和寿命,增加综合经济效益,以赢得市场竞争。模具行业正向集成化、智能化和网络化方向发展,实现信息综合共享,使得模具设计、制造、装配、检验、测试及生产一体化,达到最佳效益。从而要求改进模具制造工艺学的教学方法,以适应社会的发展。
目前模具制造工艺学教学中存在的问题主要是教学内容滞后于实际,理论与实践相脱节。虽然学生在学习该课程之前,会先修一些机械基础课程及模具设计等专业课程,并进行过实训操作训练,具备了一定的技能操作能力。但本课程是一门理论性和实践性很强的课程,课程中涉及的大量现象学生没有感性知识,在学习中真正掌握有一定的难度。比如同一个零件可能有几种工艺方法来生产,不同的工艺方法会导致模具有不同的效率和精度,以及不同的稳定性,同时还需要考虑其经济性,而学生无法区别鉴定不同的加工方法、加工设备及实际应用和操作,对于具体操作流程能力,只停留在理论阶段,并没有能够很好的掌握模具制造技术[3]。其问题的根源是模具制造工艺这一门课程是一门具有较强实践性的综合性课程,涉及的知识面很广,传统的教学模式往往只是理论教学,没有和实际结合。目前模具制造工艺学这门课程还是采用传统的教学模式,实践性教学环节非常薄弱,限制学生的后期发展。所以我们有必要对模具制造工艺实践教学模式进行系统地探索和研究,完善实践教学的可操作性,使学生同时具备理论和实践两方面的能力,以利于学生的就业和以后在工作岗位的不断发展。
二、工程教育认证标准对课程的要求
根据中国工程教育认证标准[4],结合具体材料成型及控制工程专业特色,要求模具制造工艺学课程满足以下要求[5]:
1. 能够将材料成型及控制相关的工程科学的基本原理和专业知识用于识别和解决复杂工程问题,并利用文献分析研究材料成型及控制复杂工程问题,分析和设计复杂工程问题解决方案,并获得有效结论:即能运用工程和专业基本原理和方法,分析复杂工程问题的影响因素,证实解决方案的合理性。
2. 能够针对材料成型及控制复杂工程问题的解决方案,设计满足特点需求的系统、零件、设备、模具和工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响,并了解应承担的责任:即能够基于复杂工程问题解决方案,在考虑社会、健康、安全、法律及文化等因素的前提下设计满足特点需求的系统、零件、设备、模具和工艺流程。
3. 能够基于科学原理并采用科学方法设计实验、分析和解释数据,对材料成型及控制过程中复杂工程问题进行研究,并通过信息综合得到合理有效的结论。同时能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,预测与模拟复杂工程问题,并能够理解其局限性:即利用现代工程工具和信息技术工具对复杂工程问题进行模拟与预测,优化工艺流程、提高技术手段、改进设备,解决材料加工工程实践中的复杂工程问题,并了解其局限性。
三、改进的措施及方案
从模具制造工艺学教学内容角度出发,要结合提高学生解决实际问题能力和创新能力的目标,以增强学生的实践操作能力为重点,培养一线高素质的技术人才,增加就业竞争力。模具制造技术飞速发展,目前模具制造工艺学课程教材的有些内容迟滞于当今时代的发展,虽然学生学习了这些内容所介绍的制造技术,但在实际生产中并没有广泛应用,因此结合实际教学过程,要进一步转变教学观念,突出重点和难点,在教学中及时调控,适当删减或调整教学内容。其次,进行划分教学模块,根据实际适当调整教学内容,对于具体加工工艺方法等与实际联系较为紧密的知识点,整合在一起,进行对比讲授,并与應用实例结合起来,促进学生的自主学习意识,运用于实际当中,呈现课程体系的多样化与综合化。
从模具制造工艺学教学方法角度出发,应重视多种教学方法结合应用,引进本课程理论技术发展前沿,让学生了解本学科最新发展动态,扩大学生知识视野。在进行课堂讲授的过程中,突出重点,突破难点,讲究教学方法,重视实践教学环节,可结合具体实例进行教学,比如充分利用加工视频、模具结构动画和模具实物装配,尽可能添置相应的教学模型与挂图,最大限度进行直观教学,加深学生的感性认识,并将学生在金工实习和生产实习中实际观摩到的加工方法,进行理论联系实际,使学生能够较好地掌握模具零部件的加工工艺知识。坚持“以学生为主体,以教师为主导”的原则,注重启发式,调动学生的学习积极性和主动性,同时安排学生进行综合设计题训练,结合模具拆装训练启发学生从书本知识回归到社会实践,提高学生解决实际问题的能力。同时可采用生动、丰富、有价值、有说服力的实际事例,让同学们举一反三,学以致用,在教学中积极培养学生学习的兴趣,激发创造力。同时课程中还可安排一定的实习训练,结合课堂所学基础知识和原理,利用先进模具制造技术,进行模具零件加工,以便学生通过实践掌握所学的知识,提高学生实际操作机床及解决工程实际复杂问题的能力。
模具制造工艺学教学模式的改革应更加突出理论与实践的结合,注意知识的综合应用,使学生在实践操作中能够综合运用所学理论知识进行指导分析问题,在具备一定实践经验的基础上进一步系统的掌握其理论知识,让学生有真实感,更好地达到教学目的,以培养学生的独立思考能力和创新能力,培养熟练掌握模具制造基本理论知识,又富有一定技能操作能力的应用型高素质专业技术人才。
四、针对工程教育认证要求提出具体改革措施
1. 教学目标:掌握模具制造工艺方式方法设备的基础理论及基本知识,能够根据模具材料的种类成分、机械性能、处理方式及模具零件加工工艺过程,制订加工装配工艺规程,具备能够根据零件要求分析模具制造过程的影响因素,以及评价确定模具加工工艺方案合理性的能力;达成途径:通过课堂教学、小组讨论和作业使学生掌握本课程的知识、培养学生分析设计方案的能力;评价依据:考试成绩、课堂表现、考勤成绩、实验成绩;评价方式:根据考试和教学过程中学生对相关知识点的掌握程度和学生利用这些知识分析、制定实际方案的能力。
2. 教学目标:掌握模具制造的各种方法、原理和特点,熟悉模具的加工工艺及装配工艺。掌握模具制造的新工艺、新技术,了解模具制造技术的发展方向。并能够在环境、社会可持续发展现实约束条件下,评价制定模具制造工艺设计方案的可行性;达成途径:通过课堂教学、小组讨论和作业使学生掌握本课程的知识、培养学生设计方案的能力和分析方案对社会可持续发展影响的能力;评价依据:考试成绩、课堂表现、考勤成绩、实验成绩;评价方式:根据考试和教学过程中学生对相关知识点的掌握程度和学生利用这些知识进行设计的能力并能够在环境、社会可持续发展现实约束条件下,评价制定模具制造工艺设计方案的合理性。
3. 教学目标:掌握模具材料,制坯与材质处理,各种零件加工,装配调试测量,维修保养。并能够结合试验结论进行工艺优化、技术提高及设备改进,具有运用新技术新手段分析复杂模具零件制造工艺规程、解决工程实际技术难题的能力;达成途径:通过课堂教学和小组讨论使学生掌握本课程的知识、培养学生设计方案的能力和解决工程实际复杂问题的能力;评价依据:考试成绩、课堂表现、考勤成绩、实验成绩;评价方式:根据考试和课堂、实验教学过程中学生对相关知识点的掌握程度和学生利用这些知识进行工艺优化、设备改进的能力并能够解决实际复杂工程问题的能力。
五、课程的持续改进
通过平时布置的作业、课堂表现及实验操作记录学生阶段性知识掌握程度和实际操作能力;通过期末考试成绩和总成绩分析,评估学生知识掌握和分析解决方案合理性的能力。通过近两年学习状态、考试成绩和实验训练成绩的分析,发现学生优化工艺、提高技术、改进设备的能力有待加强,另外学生对复杂工程问题的设计方案从对可持续发展方面的影响判定能力有待加强。因此,重点增加了实验实训环节,同时,结合各种加工设备机床的实体结构及仿真以辅助理解,进行实际的机床加工工艺过程的演示,采用直观的图片配以相关的文字说明、动态模拟和纪实录像,直观介绍各种模具制造加工工艺方法,提高学生模具设计的综合水平,以及从事模具制造工艺技术的工作能力和组织模具生产管理的能力。并且丰富行业法律、法规和环境保护方面的内容,促进学生增加从环境、社会可持续发展现实约束条件下,评价制定模具制造工艺设计方案的合理性的基础知识。
通过教学改革结合工程教育认证要求使学生掌握模具制造工艺方式方法设备的基础理论及基本知识,能够根据零件及工程要求分析模具制造过程的影响因素并评价解决方案的合理性;能够开发新产品、新工艺、新模具和新设备,并在环境、社会可持续发展现实约束条件下,评价制定模具制造工艺方案的可行性;能够通过现代工程工具和信息技术工具,优化模具制造工艺、提高模具制造技术并改进设备,并能够解决工程实际复杂问题。
六、结束语
通过结合工程教育认证要求的模具制造工艺学课程教学改革研究,合理设置开放性实践教学环节,将理论与生产实践相结合,有效提升学生的主动性及创造性,引导学生深入理解制造工艺方法及解决实际问题。通过教学内容、手段及方法等方面的实践改革,加强了学生对于基础理论知识的理解,并能够将所学知识应用于生产实践中,培养了学生的创新思维和综合分析能力。
参考文献:
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