沖壓工藝及模具設計課程的教學改革實踐

楊俊杰 李 堯 余五新 左治江

摘 要:在沖壓工藝及模具設計課程的理論和實踐教學中,更新教學理念,強調學生實踐和創新能力的培養,以強化多媒體教學;調整專業認識實習時間;增設“模具拆裝”創新性實驗;實施案例教學;加強互動式教學;增加綜合設計型課后作業等方面進行教學改革,提高學生的學習興趣和創新能力,從而提高教學質量和教學效率。

關鍵詞:沖壓工藝 模具設計 教學理念 教學改革

沖壓工藝及模具設計課程是大學本科“材料成型及控制工程(模具方向)”專業的一門主干專業課程,要求學生在了解沖壓變形基礎與沖壓工藝基礎后,能正確地設計一般沖壓模具結構和沖壓模具幾何參數[1],該課程涉及的知識和內容是該專業畢業生就業后從事相關技術工作的重要基礎,是一門實踐性很強的課程。該課程的教學質量,直接影響學生實踐能力和創新能力的培養和提高。

在傳統的大學專業課教學中,往往存在著以教師講授為主,局限于教材內容,在課堂教學學時有限的情況下滿堂灌的教學方式[2],這種方式讓教師感覺時間緊,花的精力多,卻不能在重要知識點上花更多時間進行深化,學生學得累,沒有興趣,特別是對于實踐性強的課程,更使學生覺得內容空泛,無法調動學習積極性,結果導致學生對本專業的認知感差,實踐能力和創新能力都不能得到有效提高。為此,在沖壓工藝及模具設計課程的教學過程中,我們進行了教學理念的探索和更新,在多個方面實施了教學改革措施[3,4]。

一、改革教學手段

1.強化多媒體教學,提高課堂教學質量和效率

沖壓工藝及模具設計課程的教學中涉及大量的沖壓類模具的結構設計和工藝分析,在以前的教學過程中,一般是采用教材上的二維圖,輔以少量模型和掛圖,由教師進行講解。由于模型和掛圖數量有限,而教材限于篇幅只有少量典型結構的二維圖及相關分析,并且這種方式是通過靜態圖片進行學習,因此學生難以在較短時間內理解模具各零部件之間的動態關系和模具生產時的運動過程。課堂教學時,這種方式教學效率低,教師講解繁瑣,學生理解困難。為解決該問題,我們在教學中收集大量素材,擴充教材上沒有而在生產實際中廣泛應用的各種典型模具結構,制作涉及模具結構、工作運動方式及工藝分析的二維和三維模擬動畫,采用強化多媒體教學并輔以傳統教學方式進行課堂教學。經過這樣的調整和改進,課堂教學時間利用率有所提高,教師能夠在課堂教學中更好地針對重點內容進行提問和講解,學生有時間進行充分思考與課堂討論。例如,我們擴充了沖小孔模具、水平沖孔模具、精彎模具、落料拉深復合模具等多種教材內容以外的知識,并完成三維動畫實施教學,學生的興趣和課堂關注度明顯提高,能在較短的時間內理解和分析相關教學內容,同時,使用電子教案也易于學生進行課后復習,這些都提高了教學質量和教學效率。

2.調整專業教學計劃,在課程教學開始前進行專業認識實習,為課堂教學打基礎

根據教學實踐和教師及學生的反饋意見,在進行綜合調研和討論后,對材料成形及控制工程專業的專業教學計劃進行了調整。自2007年開始,該專業學生的專業認識實習安排在第3學年第2學期的第1周,內容主要為在實際生產企業內對沖壓模具、注塑模具的實際生產狀況和模具的制造加工工藝進行認識性實習,實習之后再開始本課程及其他專業課程的教學。這種方式讓學生在開始專業主干課程的學習前就能在實習指導教師的指導下有針對性地了解本專業的相關實際知識,獲得較多的感性知識,為后續課程的課堂教學打下必備的基礎,再配合后續第4學年第1學期的生產實習及第2學期的畢業實習,有效地實現了理論知識從實踐中來再到實踐中去的原則。

3.調整專業教學計劃,增設“模具拆裝”創新性實驗,提高學生的實際設計能力

為更好地提高學生的實際分析能力和實踐動手能力,調整專業教學計劃,自2006年開始,在沖壓工藝及模具設計課程原有實驗的基礎上增設了為期1周的“模具拆裝”創新性實驗,時間安排在該課程的課堂教學全部完成之后。在該實驗中要求學生對現有的實際生產型模具進行拆卸和重新組裝,了解其設計方案和具體關鍵零件的構成,并分析其優缺點并進行改進,完成全部測繪圖紙。之后,再進行為期2周的課程設計,每位學生完成一副模具的全部設計工作。這種方式使學生在進行模具設計前就可對實際模具的結構和方案有一個直觀而且深入的了解和分析,獲取一定的設計經驗和技能,有效地促進了學生對該課程知識的理解和掌握,學生的創新能力和實際設計能力顯著提高。

二、改革教學方法

1.實施案例教學,理論與實踐相結合,提高學生實踐能力

沖壓工藝及模具設計課程對學生的生產實踐知識要求高。為讓學生更好地了解生產實際,針對工科專業的特點和本課程的教學需要,在課堂教學和實踐環節中,逐漸增加實際生產案例的教學內容。主要方式是采用相關企業和工廠正在生產的產品作為課程教學中的實例,要求學生對照教材上的理論知識進行分析和設計,找出與實際工藝的相同點和不同點,分析原因。例如,在課堂教學中,教師將某汽車廠家生產的座椅支撐板的成品和廢品同時交給學生,由學生自行制定沖壓工工藝并設計模具結構,針對不同的工藝探討它們之間的優點和不足,對產生缺陷的原因進行分析,提出改進方案。這種方式克服了教材內容的滯后性,擴充了知識面,同時也激發了學生的專業興趣,提高了學生的專業認知度。

2.加強互動式教學,培養學生的主觀能動性和創新能力

在沖壓工藝和模具結構的分析教學中,避免由教師確定惟一答案(標準答案),學生被動接受知識的方式,而是在發揮教師的主導作用的同時,充分發揮學生的主體作用,讓學生自己主動參與課堂教學活動,積極思考問題,調動學生的學習積極性,引導學生對教學內容進行思考和討論。主要方式是教師設疑→學生思考→教師引導→學生討論→教師歸納。例如,在對彎曲工藝零件偏移問題的教學中,教師開始時提出實際產品的缺陷,要求學生解決問題。在學生的討論和回答過程中,引導學生從沖壓工序安排和模具結構設計兩個方面著手,鼓勵學生提出多種方案,根據相關的理論和實際知識,找出相關的難點和解決問題的關鍵,教師則通過多媒體手段逐步演示相關的不同工藝,并由學生分析它們的不同特點,最終得出不同生產條件下應采用的沖壓方式。這種教學方式讓學生有了成就感,激發了學生學習的主動性和積極性,能充分發揮學生的思維能力,從而鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,使創新能力得到提高。

3.增加綜合設計型課后作業,提高學生的專業綜合能力

在沖壓工藝及模具設計課程的傳統教學中,布置課后作業均是以習題和問答題為主,對學生的知識訓練分散于各個離散的知識點中,雖然能使學生較好地掌握一些基本概念和基本理論,但是學生難以形成對課程知識體系和要求的綜合掌握。自2007年開始,在該課程的課堂教學進行到中期時,就給學生布置一項綜合設計分析作業,要求每位同學針對某一具體沖壓產品完成一副沖壓模具的設計,同時要求學生隨著教學進程,逐步完成全部流程的分析和設計工作,并繪制相關的裝配工程圖和零件工程圖。在學生完成設計作業后,選擇出典型的設計方案和設計圖在課堂上公開討論,分析優點和不足。從實際效果觀察,采用這種方式,學生能夠在教學進程中不斷分析和完善設計,加強對重點教學內容的理解和掌握,不僅對課程知識的綜合理解能力得以提高,而且相關的設計和創新能力也明顯提高,機械類專業學生的基本技能——機械制圖能力也得到了進一步的訓練,同時,課堂上的公開討論,也提高了學生的設計興趣,并能有效地使學生發現一些共性錯誤和不足。

三、結束語

通過對實施效果的觀察,以上針對沖壓工藝及模具設計課程的教學改革措施較好地提高了學生的專業認知度和學習興趣,形成一致性和連貫性的專業學習,培養了學生的實踐能力和創新能力,提高了課程的教學質量和教學效率。

參考文獻

[1]翁其金,徐新成.沖壓工藝及沖模設計[M].北京:機械工業出版社,2004.1-7

[2]丁曉良.確立現代教學理念保障高校教學質量 [J].常熟理工學院學報(教育科學版),2007(6):15-18

[3]梁萍云.新課程教學目標設計的四個相結合[J].教學與管理(理論版),2007(1):74-75

[4]閻亞軍,周谷平.對課程改革的若干思考[J].教育研究,2008(1):30-35