基于智能制造的模具课程教学改革初探

于丹 蔡建新

摘 要：“中国制造2025”是以智能制造为核心，在生产自动化的基础上实现制造智能。模具工业作为基础工业的重要组成部分，正面临更大的发展机遇，也面临着用工短缺的问题，需要具备模具智能设计制造专业知识技能，能够适应模具生产要求的综合型技能人才。在这样的大环境下，教师应积极进行模具智能制造的课程教学改革研究，使学生在学习模具专业知识的基础上掌握智能制造的相关必备知识技能，提高市场竞争力与创新能力。

关键词：智能制造 人才培养 模具课程 教学改革

在实施“中國制造2025”战略及“国际工业4.0”的大背景下，模具的生产过程将向智能化、自动化方向发展，模具行业技术需要全面提升。许多企业正逐步应用CAD/CAM/CAE技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息管理技术，以及高速加工、快速成型、机器人技术、智能制造、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术。所以教师在教学过程中也要结合智能制造的职业特点，培养全能型的模具专业人才，这也是模具等相关专业教学改革的方向。

一、基于智能制造的模具行业发展需求

以智能制造为核心的“中国制造2025”要实现制造业的升级，是在生产自动化的基础上实现制造智能化。模具企业为提高产品的竞争性，同时解决所面临的用工短缺问题，在智能制造方面的需求日益增强。智能制造在模具生产过程中是一个系统工程，涉及模具设计、加工、装配及管理、产品的生产、运送存储、质量检验等主要生产环节，包括了机械、电气控制等多方面的技术模块集成，这些模块之间相互关联，共同作用于模具的生产。职业教育所培养的人才通常是一线的技术技能型人才，在技术高度集成的智能生产模式下，要求生产一线人员要懂得更多更全的相关技术知识，如果对机械、电气控制等知识掌握不全面，就不能实现关键工序的智能化及关键岗位的机器人替代，也就很难发挥智能制造的优势。相关装备出现问题时也很难发现，容易导致生产延误。模具企业未来发展需要对机械、电气控制知识综合掌握应用程度较高，能够分析解决生产实际问题，并且具备良好的职业道德、团队协作能力的综合型技能人才，以实现智能制造技术在模具生产各环节中的实际应用和不断进步。

二、基于智能制造的模具专业课程设置

1.智能制造视域下的模具应用类岗位

与传统的模具生产制造模式相比，模具智能制造过程对岗位人员的需求有所变化和提高，要求工人在原有工作的基础上，能够完成与生产相关的自动控制及智能控制的工作内容。现企业对模具智能制造应用类岗位需求主要有CAD/CAM/CAE软件应用、CMM/CNC/EDM设备操作、自动上下料机械手操作与维护、模具装配与智能分析调试、自动检测设备及检具应用维护、工装夹具应用维护、自动夹紧装置及电气控制部分的应用维护、智能小车应用维护和3D打印等。

2.模具智能制造相关课程

通过定位模具专业面向的岗位及职业能力的分析，教师应在模具企业智能制造发展需求的基础上，研究建立模具专业课程。现在模具专业课程主要有基础课程如机械制图、机械设计基础、金属材料与热处理、机制工艺、公差与配合、电工电子技术、液压与气动技术、金属切削原理，专业课程如数控加工技术、模具CAD/CAM、模具制造技术、冲压模具工艺与设计、塑料模具工艺与设计、机加工实习、钳工技能实训等。对应模具智能制造的发展方向，需在现有课程的基础上，进一步增加模具智能制造的相关专业课程配置。可考虑逐步增加模具智能制造应用类岗位相关课程，如CAE软件应用分析、3D打印技术、CMM/EDM设备操作、自动夹紧装置原理与应用、工业机器人应用、智能小车应用维护、传感器原理及应用、PLC电气控制/电气维护等。职业院校以理论够用为度，更侧重实际操作能力培养，侧重于应用类岗位课程。

三、基于智能制造的模具专业课程教学过程

1.生产过程的链条组式教学

模具智能制造专业课程的数量增加，学生对课程的系统性和关联性缺乏认识，学习掌握的难度加大，并且专业课程需在不同阶段内完成理论内容学习，与模具智能制造生产过程的实际应用存在较大的距离。为更好地构建实用知识体系并应用于工作实际，可考虑将模具智能制造专业课程按实际生产过程建立课程链条组，按生产过程完成专业知识的学习、整合及实际应用，使每个教学环节的知识能够环环相扣，并最终完成简单模具的智能制造生产，对专业知识链条形成闭环。

模具智能制造专业课程链条组按实际生产过程的顺序安排教学，将课程按照生产阶段需要进行分配，并在每个阶段配合实训内容。模具生产过程可分为三个阶段，第一阶段为产品分析及模具设计环节。在这一阶段学习模具工艺及设计课程，如CAD软件应用、CAE软件应用、3D打印技术等;同时完成实训内容，如典型模具产品工艺性分析、CAE成型模拟分析、模具产品3D打印、模具CAD三维设计。第二阶段为加工工艺及制造环节。这个阶段进行的理论课程学习，有模具制造技术、CAM软件应用、EDM技术应用、数控加工技术，完成的实习内容有模具典型零件加工工艺过程卡编制、CAM软件编制典型零件加工程序及加工模拟、EDM设备操作、机加工实习。第三阶段为模具装配调试及产品检测环节。需要的理论课程有模具装配工艺、钳工技能实训、工业机器人应用、智能小车应用维护、传感器原理及应用、PLC电气控制/电气维护，配合实训内容有装配工艺过程卡编制、电脑模拟装配和装配实训操作、模具试模修模，产品检测分析（CMM检测设备操作、检测量具使用）、机械手自动上下料操作与维护、送料小车的控制维护、自动夹紧装置操作维护。专业课程理论以够用为度，实际应用环节内容需紧密结合企业的生产实际，选择典型模具智能制造案例。

2.班组化协同小组教学

现在的学生思维活跃，动手能力强，信息化意识较强，在模具课程教学过程中增加智能制造的相关理论及实践内容，可以提高学生的学习兴趣。在教学过程中，教师可将学生按自身擅长和就业的意向分成协作组，将擅长不同技术的学生组成班组，以班组化的形式组织教学，使学生在学习中体验工作角色扮演，沟通合作，共同完成工作任务，并适当予以奖励。在教学过程中努力实现理论学习和实训操作相结合、虚拟教学与实物相结合、学校学习与企业实践相结合，有效提高教学效果和效率。具有活力的教学组织形式可以极大地提高学生的学习积极性。使学生在实践过程中对理论知识进行整合及应用，形成较强的专业基础技能、专业核心技能和专业素质技能。

3.多元化考核模式

基于智能制造模具专业课程的考核可采取多种考核形式。考虑到教学知识的全面性，可采用部分卷面测试，对基础理论部分以考卷形式考核。模拟生产过程的理论及实训部分内容还可以考虑采用分析讨论、实际操作、完成工作任务单、形成分析报告的形式考核，并辅以图纸、操作记录等。基于智能制造模具专业课程考核需在教学过程中进行，改革以往以期末一张考卷定成绩的模式，而是对模具专业课程的每个阶段内容进行实际应用性考核。每个阶段所取得成绩占学生总成绩的一部分，合理分配分数占比。考核的内容完全按照实际工作要求进行，选取典型真实的生产案例。通过多种考核形式的结合，重点突出实际应用性。通过链条组的教学过程及多元化考核形式可以进一步强化专业课程教学效果，并逐步形成合理实用的考核體系。

四、基于智能制造的模具专业课程的质量控制

基于智能制造的模具专业课程教学实施的综合性及实践性都较强，为实现预期的培养目标，教学过程中需要综合考虑多方面因素的作用。首先，要有专业化的教师团队。教师团队是构成课程改革的关键因素，直接影响模具智能制造知识链条组中各环节任务的实现。教师团队要具有研究性、实践性和发展性特点。第二，建立模具智能制造综合实训室。学生在综合实训室能够深刻认识专业知识技能在真实工作中的应用，体验到模具实际生产过程，提高对知识技能的理解和掌握能力。第三，要认真组织好模具智能制造课程的教学实施。结合课程综合性较强的特点，详细设计任务实施步骤及内容，最大程度面向企业实际应用。第四，加强对学生思想及纪律性的教育。教学大部分在生产现场，环境的改变可能使个别学生的注意力难以集中，或者学习态度有一些变化，但学生仍然是教学的主体，教师在教学过程中要迅速转变学生的观念，让学生主动参与、积极学习。

五、小结

基于智能制造的模具专业课程按照模具企业的实际生产过程形成课程链条组，采用班组化教学形式并结合模具综合实训室，形成环环相扣的教学过程。将模具智能制造的专业知识学习与模具企业智能制造所需专业技能紧密结合，可提高学生对专业的认识及知识技能的应用能力。学生能够系统、直接体验实际生产过程，能有效地促进学生对知识技能的主动建构。模具智能制造典型案例的引入及多元化考核形式的设计，能够充分调动学生对专业课程的学习兴趣及实际应用能力，可以使学生快速进入到能力生长的路径。并通过完成简单模具智能制造的生产全过程及劳动成果，形成专业知识链条的闭环，真正使“制造”成为“智造”的过程。

参考文献：

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[3]李坤，伍广，李雪斌.“中国制造2025”背景下地方高校工程人才培养新模式[J].教育教学论坛，2016（5）.

（作者单位：无锡技师学院）