“材料成型工艺及模具设计”课程教学改革*

夏荣霞 ， 陈 可 ， 林尽染 ， 刘 平

（南京农业大学工学院，江苏 南京 210031）

“材料成型工艺及模具设计”这门课程是材料成型及控制工程专业的核心专业课程，主要讲授的内容包括两个方面：其一是冲压成型工艺及各种冲压模具设计，其二是塑料成型工艺以及塑料模具设计。而每部分内容又包括原理、成形方法及设备、典型工艺、工程应用等几部分内容。这使得这门课程在教学中出现了内容多、章节繁、知识点难、原理深等问题[1]。通过本课程的学习，学生熟练掌握材料成型工艺分析以及模具设计的基础知识，具备中等复杂程度模具的设计能力。本课程着重培养学生的材料成型工艺分析及相应的模具设计能力。由此可见，该课程内容较为复杂，学习难度较大，该课程教学改革及实践势在必行。在互联网背景下，该课程教学改革在教学内容和教学模式上应突出课程的实用性和先进性，提高教学效率，增强教学效果，达到教学目的[2]。

1 优化课程内容，实施案例教学

优化课程内容是课程教学模式改革建设的依据，在原有教学内容的基础上进行优化，突出典型的材料成型工艺及模具设计内容，主要包含冲裁、弯曲、拉深、注射成型工艺及设计，并且根据各部分需要掌握的重点知识形成典型案例，以便教学模式改革；对其他非典型成型工艺及设计内容进行必要的组合。对此，需要在以下方面进行精心的组织和安排：结合材料成型及控制工程的专业课程、相关研究领域，围绕典型成型工艺及设计内容组织教学，重点在于培养学生分析和处理问题的能力；重点提高教学理论内容与实际的联系性，努力提高学生的主动性和创新能力；让学生掌握“材料成型工艺及模具设计”专业问题的原理、解决方法和手段，提高学生的专业素质。

随着机械、汽车、电子等行业的快速发展，对材料加工、成形工艺、模具设计和过程控制等方面的人才培养，提出了重工程、重应用的新要求[3]。在优化课程教学内容的基础上实施案例教学，“材料成型工艺及模具设计”课程是一门综合性和实践性很强的课程，根据材料成型及控制工程专业人才培养目标要求、社会对应用型高级人才的需求，在该课程教学过程中，坚持以基础理论的必需性及专业技术知识的实用性为主，突出重点，培养学生分析问题和解决实际问题的能力。案例教学法是在学生初步掌握了相关基础知识、具备了基本分析能力的基础上，教师根据教学目的和任务，选用合理的案例材料使学生从实际案例的情况出发，通过查找相关资料，独立思考或集体协作，对案例进行积极主动的探究活动，从而提高学生解决实际问题能力的一种教学模式[4]。

通过引入的动画及视频内容讲解案例，激发学生的学习兴趣，并引出新的知识点及概念等；总结案例中涉及的重要知识点和概念，要让学生深入理解，使学生将所学知识融会贯通，提高灵活应用知识的能力；通过对一些相关的案例进行归纳总结，对教学内容进行阶段性应用和总结，让学生了解和掌握相应阶段的基本知识点。实施案例教学，鼓励学生独立思考，互相交流，使学生在学习具体案例的过程中，通过课前自学、课中分析讨论及总结，熟练掌握专业知识，提高解决材料成型工艺分析及模具设计过程中实际问题的能力。

2 灵活运用多种教学形式

课堂教学效果与先进的现代化教学手段关系日益紧密，多媒体课件、动画及生产现场视频等资源已经广泛应用于专业课程的教学过程中。一段简短的生产现场视频即可让学生身临其境，迅速了解注射设备的成型原理与基本结构[5]。本课程主要讲授的内容包括两个方面：其一是冲压成型工艺及各种冲压模具设计，其二是塑料成型工艺以及塑料模具设计。针对不同的教学内容，灵活运用多种教学形式，促进学生对各个知识点的理解，增强教学效果。例如，对于材料成型过程、模具内部结构和脱模方式等内容，如果采用传统教学手段则难以表达，此时可以运用多媒体教学，应用各类素材，如2D和3D图片、模具动画和一些材料成型现场视频等，通过动画、声音、图像等直观形象地展现在学生面前，易于学生理解。对于较为复杂的教学案例，可采用增加研讨课时间的方式，训练学生独立思考、积极交流，最终解决问题的能力。学生预习、查阅资料和设计讨论课题是对课堂教学必要的准备过程，教学方式多样化，能充分调动学生学习的主动性和积极性，提升学生的学习能力。

3 模具CAD/CAE技术辅助教学

由于我国制造业的快速发展，材料成型工艺及模具设计已离不开计算机技术。这就要求学生在具有扎实的理论基础的同时，能够与时俱进地掌握材料成型工艺及模具设计的新技术和新方法。因此，需要采用模具CAD/CAE技术辅助教学过程的进行。采用CAE开发模式，模具的合理性通过有限元分析进行验证，验证过程在计算机中进行，大大降低了试模成本，缩短了开发周期[6]。在教学过程中将模具结构知识的讲授和模具CAD/CAE技术的应用紧密结合，可进一步加强实践教学，弥补课堂讲授的不足。以三维造型软件为基础平台，使教学内容更加形象逼真，学生在短时间内就可以通过实体造型模拟学习到大量实用的模具结构知识，通过三维建模、动画装配和分解，学生可清楚地看到模具中每个零件所处的位置和具体结构。再对应模具装配图分析模具结构与特性，讲解各部分的作用与设计要点，学生就能够清晰地理解深奥的模具结构问题。在讲解注射成型工艺时，运用模流分析软件，可进行工艺参数的优化，确定合理的浇口位置，进行产品的质量分析，通过直观的画面可以展示塑料成型的整个过程，使学生能够掌握注射成型工艺制订方法，分析各因素对塑料制品质量的影响。

4 配套课程网站建设

近年来，教育信息化技术高速发展，给课程建设与改革带来了机遇[7]，基于移动互联网络环境，进行信息化教学改革，在超星教学服务平台创建网络课程，应用线上资源辅助教学。信息化教学是通过运用现代信息技术手段，开发教育资源，优化教育过程，以培养和提高学生信息素养为重要目标的一种新的教育方式[8]。

课程网络平台建设包括资料库、习题库、试卷库、作业库，以及所有章节的教学视频、课件、单元测验等，还提供了前沿学术文献、应用技术经验资料等教辅资料。在课程学习平台上，学生需要完成单元学习和相应的课程活动。单元学习包括课前任务、课后作业、章节自测、教学课件、模具动画演示、课外拓展项目。课程活动主要包括课程作业、在线测试答疑讨论、课程问卷、试题库[9]。信息化教学过程中，应用在线网络教学平台和学习通智慧教学工具，采用灵活的教学方式：课前通知并布置预习任务，学生自学及教师导学；课中教师有的放矢地讲解知识点和相关案例，学生利用智慧教学工具以及网络平台资源进行学习；课后深化知识技能要求，教师提出拓展应用内容以便学生进一步研究讨论。教师可以通过教学平台了解学生在线讨论的情况：主动发起讨论及回应老师或学生发起在线讨论的情况；利用资源学习的情况，如根据教师发布的导学信息浏览教学资源的情况[10]。

5 结论

通过实行“材料成型工艺及模具设计”课程教学改革，提高了学生学习的积极性和主动性，培养了学生的实际动手能力和参与意识，因此，该课程的教学改革取得了较好的教学效果。首先，从课堂来看，学生能够处于注意力集中的状态。其次，从课程的考核成绩对比来看，实行教学改革后，学生成绩比以往有了较大幅度的提高，说明学生对于该课程基本知识的掌握程度及综合应用基础知识解决问题的能力有了较大的提高。最后，通过学生反馈可知，大部分学生认为该课程学习内容丰富有趣，教学方式新颖，学习兴趣得到明显提升。综上，积极推进和进一步完善“材料成型工艺及模具设计”课程教学改革非常重要，并且需要进一步完善课程网站建设，引导学生主动构建自己所需要的知识体系。