应用型人才培养模式下冲压工艺及模具设计课程设计教学分析和改革

王呼和　闫亮明　李小飞

摘  要  为培养材料成型及控制工程专业应用型本科人才，聚焦冲压工艺及模具设计课程实践教学环节，通过分析冲压工艺及模具设计课程设计教学方法、教学内容和考核方法等环节存在的问题，提出相应的教学改革措施，评价教学效果，为冲压工艺及模具设计课程设计的教学改革提供建议和思路。

关键词  冲压工艺及模具设计；课程设计；应用型人才；实践教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）03-0111-04

0  引言

在大力推进应用型人才培养的背景下，内蒙古工业大学材料成型及控制工程專业展开了工程教育认证工作，其实质是增强专业教育与工程实践的联系，促进工程教育人才培养对行业发展的贡献[1-3]。为培养符合工程教育认证的高级应用型人才，必须聚焦实践教学和工程实践训练环节。在普通高等院校中，专业设计类课程的教学在工科实践教育中具有较高的地位。冲压工艺及模具设计课程是材料成型及控制工程专业（塑性成形方向）主干课程。根据该课程专业特点和就业方向，课程组目前设置了两周时长的课程设计环节，这一环节在材料成型及控制工程专业人才培养中具有重要的意义。该实践环节对理论知识的学习和应用有重要的巩固作用，对冲压工艺及模具设计课程建设有重要的实践作用，对培养材料成型及控制工程专业应用型人才有重要意义。

1  课程概况

冲压工艺及模具设计课程设计是基于冲压工艺理论知识，完成典型冲压零件的工艺和模具设计。本课程包含冲压件的工艺性分析、经济性分析和模具结构和零件设计。课程设计过程中，指导教师要求学生对典型零件的工艺方案进行充分论证，形成有效的成型工艺方案，完成模具设计以及相关模具加工方案等工程实践的封闭环节。通过本课程设计，培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力，使其能够从事冲压工艺设计实践工作。

本课程与其他专业课程的关系如图1所示，对于先修课程，应当掌握机械加工基础基本知识，熟练掌握模具制造工艺基础知识，了解材料成型设备课程专业知识，掌握冲压工艺及模具设计课程的重点理论知识，掌握冲压件工艺性分析方法和模具设计方法后学习本课程。对于后续课程，应具有编制冲压工艺卡以及模具设计的能力，对今后毕业设计、毕业实习等课程以及从事冲压生产类工作起到实际训练作用。

2  学情分析

本课程授课对象为材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业（塑性成型方向）大四学生，开课学期为第七学期。这时学生具有一定的专业基础知识，对专业课程和实践类课程感兴趣，有强烈的工程实践期望。通过先修课程的学习，学生已经了解各类金属成型工艺方法，掌握了金属塑性成型原理，具有阅读装配图和零件图能力，具有模具制造工艺基本知识。同时，本课程开课学期学生正处于毕业前期，研究生考试和找工作等环节的压力时常影响学生完成课程设计进度要求，因此，在课程设置时应着重考虑开课学期和课程设计学时等情况。

3  课程教学中存在的问题分析

目前，内蒙古工业大学材料成型及控制工程专业培养方案为2016年制定，冲压工艺及模具设计课程设计教学总体情况分析如下。

3.1  教学方法

冲压工艺及模具设计课程设计主要以传统的分组式和辅导式为主，该辅导方法主要是通过指导教师将学生分成若干组，分发设计题目，在一定的时间内（一般两周时间），以集中辅导的方式完成设计任务[4]。教学主要依靠学生自觉性和主动性。根据目前国内地方应用型工科院校学生的实际情况，上述教学方法已不符合当前应用型人才培养目标，再加之个别学生不善于积极主动交流，导致教学效果不佳。因此，需要加强教师在指导课程设计过程中的总体监控作用，采用不同的教学方法，分类指导，因材施教。课程设计属于实践环节，培养方案中其他理论基础课程的内容与其衔接和联系程度不足，课程设置问题凸显，导致学生不知理论知识的运用之处，经常出现冲压工艺分析不正确、不合理，设计图纸的尺寸标注不规范，设计说明书不规范等现象。

3.2  教学内容

冲压工艺及模具设计课程设计内容包括：分发设计题目、冲压零件工艺性分析、必要的工艺计算、模具结构设计、绘制模具总装配图、绘制模具零件图纸、编写设计说明书等。分析往届课程设计题目可知，课程设计题目偏简单，不同形状类型冷冲压零件偏少，同一组中指导教师人数少，而学生人数较多，出现了冷冲压模具设计结果类似的现象。设计过程中对零件的工艺分析方法单一，只是从冲压工艺理论上进行分析，未与实践过程相结合，理论和实践脱节，无法完成既定的教学目标。多数学生冲压模具设计根据CAD二维图纸完成，对行业内部模具设计方法了解较少，模具CAD/CAM/CAE软件在设计过程中的运用偏少，因此，导致学生对所设计的模具结构是否能够运用于工程实践产生较大的怀疑，整个设计过程只停留在二维纸面上。

3.3  考核方法

冲压工艺及模具设计课程设计考核方式为直接考核，考核内容由平时表现、图纸质量、设计说明书、答辩成绩组成。目前，课程设计中平时表现主要考核学生按时出勤情况。分析往届学生成绩可知，平时表现成绩由出勤率决定，具有一定的片面性，因此，有必要采取一定的措施改革平时表现成绩的考核。图纸和设计说明书的成绩评价主要由指导教师通过查阅图纸、设计说明书以及答辩时回答问题情况进行综合评价，但目前存在的问题是个别指导教师由于缺乏工程实践经验，对学生所设计模具结构合理性、经济利用率及成本评价不能完全与行业接轨，对实现应用型人才培养目标有一定的影响。

4  拟采取的改革措施

4.1  教学方法

针对上述教学方法中课程设置问题，课程组采取了理论课程学习过程中分发课程设计题目和任务，随着理论课程的深入使学生能够提前考虑课程设计环节中遇到的重点和难点问题，做到理论课程联系实际设计环节。该方法涉及的理论课程有冲压工艺及模具设计、模具制造工艺、材料成型设备等课程，后续可结合专业创新实践课程对所设计的模具进行实操加工以及装配试验，使设计环节不再停留于二维图纸。

针对教学方法单一问题，在课程设计中期环节，指导教师组织并增加了小组讨论环节，使每个学生参与合作完成设计中期任务，培养了协调团队工作的能力，并在最终考核和成绩中体现这一部分完成情况[5-6]。

同时，课程组预期增加线上辅导以及线上资源共享，通过MOCC和网络冲压五金模具设计资源分享典型冲压模具设计案例，使学生设计思路更加清晰，运用各类资源更加熟练，促进课程设计更好地完成。在冲压工艺及模具设计课程理论知识讲解过程中，任课教师增加材料成型CAD/CAM分析方法等内容，学生自学AutoForm 4.0软件，充分领会典型零件工艺分析方法，促使冲压工艺方案的确定更贴近工程实际，提高工艺方案可行性。

4.2  教学内容

优化课程设计内容，明确设计过程中的重点和难点。具体措施为：根据教学需要可通过鼓励专业教师到生产实习单位参与产品开发和技术改造等工作。加强学习和交流，增强创新意识，将行业和工程实际中典型冲压产品的模具设计作为该课程设计题目来源。增加设计类题目数量，尽可能做到不同类型冲压件的选取，设置必做题目（基础题目）和选做题目（能力提升类题目），提供不同难度题目选项，满足不同层次学生对课程设计内容的要求，充分发挥学生主观能动性，并制定考核方案[7-8]。增加前期CAD/CAM分析内容，促进学生与生产实际的联系程度，利用AutoForm软件分析典型拉伸类零件冲压工艺过程，使工艺计算和数值模擬相结合，更加准确制定冲压工艺方案。

根据学生对绘图软件以及基础理论课程的掌握程度，有针对性地制定课程设计题目和任务。对有三维软件和模拟仿真基础的学生（选择能力提升类题目的学生），制定三维软件出图和数值模拟相结合的任务。将传统的模具结构设计和装配图和零件图绘制等程序均在CAM软件上完成，并编写相应的设计说明书，总体改革措施如表1所示。

根据课程目标的要求，增加指导教师对行业内标准的学习，对学生进行标准零件以及零件图画法的针对性辅导。同时，每一个题目指定一名企业指导教师，协助指导教师完成各项设计过程以及必要的模具成本核算等工作，使学生的设计更贴近冷冲压行业内部标准和规范，一般情况下，企业指导教师指导时间不少于10学时，并对组内学生进行有效的考核评价。

4.3  考核方法

考核方式制定总体思路是将成绩量化指标分散到平时各个阶段任务完成情况。根据课程设计任务书要求的步骤和程序，可分别在前期、中期、后期、答辩四个环节进行成绩考核评价。将以上几个环节统称为平时表现，针对以往平时表现的考核方法过于主观化、不具体，个别学生的评价和成绩与实际不符的现象，制定了详细的平时表现考核内容以及方法。平时表现包括：冲压手册以及各项参考资料准备情况；考勤情况；是否按时与指导教师沟通设计思路，包括冲压工艺方案确定、模具结构确定以及后续各零件的设计以及制造过程的完成情况。与此同时，进一步细化图纸和设计说明书的考核标准，以提高图纸质量和设计说明书撰写规范性。总体考核方法如表2所示。

5  教学效果评价

本文改进传统冲压工艺及模具设计课程设计教学方法，将改进的教学方法、内容以及考核措施引入2017级和2018级学生冲压课程设计。对比2016级课程设计成绩，改革后，2017级和2018级课程设计成绩总体情况良好，低分学生数量明显降低，中高分学生数量明显提高。笔者认为产生这一变化的主要原因是设计过程中选题内容扩大化、教学方法多样化、考核方式更细化。本文所述理论与实践教学改革措施让学生掌握专业理论知识的同时，提高了本专业学生自主学习能力和解决实际问题的能力，为同类实践课程教学改革提供了有效的建议和思路。

6  参考文献

[1] 李更新.现代教育技术在《冲压工艺及模具设计》课程教学中的应用[J].教育教学论坛，2014（39）：83-84.

[2] 李既白，余世浩，贺晶，等.《冲压工艺与模具设计》课程教学改革的探索与实践[J].教育教学论坛，2012（18）：25-26，18.

[3] 贾平.《冲压工艺及模具设计》课程多元混合模式教学 探索[J].科技风，2021（6）：59-60.

[4] 张先满.冲压工艺与模具设计课程教学改进探索[J].教育教学论坛，2018（12）：119-120.

[5] 赵志忠，伍复发，孟力凯.提高冲压工艺课程设计质量的研究[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2016，18（6）：122-124.

[6] 李运福，杨圆圆.大学生在线学习投入对学习绩效的影响研究：以西部某新建师范院校为例[J].教学研究，2022，45（1）：8-14.

[7] 张洋，段磊，于强，等.有限元分析方法在冲压模具设计课程教学中的应用[J].中国现代教育装备，2010（22）：86-88.

[8] 闫洁，陈丹青.Logopress3在“冲压工艺与模具”课程设计教学中的应用[J].中国电力教育，2021（11）：92-94.