沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革實(shí)踐

楊俊杰 李 堯 余五新 左治江

摘 要:在沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)中,更新教學(xué)理念,強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),以強(qiáng)化多媒體教學(xué);調(diào)整專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)時(shí)間;增設(shè)“模具拆裝”創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);實(shí)施案例教學(xué);加強(qiáng)互動(dòng)式教學(xué);增加綜合設(shè)計(jì)型課后作業(yè)等方面進(jìn)行教學(xué)改革,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力,從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞:沖壓工藝 模具設(shè)計(jì) 教學(xué)理念 教學(xué)改革

沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程是大學(xué)本科“材料成型及控制工程(模具方向)”專業(yè)的一門主干專業(yè)課程,要求學(xué)生在了解沖壓變形基礎(chǔ)與沖壓工藝基礎(chǔ)后,能正確地設(shè)計(jì)一般沖壓模具結(jié)構(gòu)和沖壓模具幾何參數(shù)[1],該課程涉及的知識(shí)和內(nèi)容是該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)后從事相關(guān)技術(shù)工作的重要基礎(chǔ),是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。該課程的教學(xué)質(zhì)量,直接影響學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。

在傳統(tǒng)的大學(xué)專業(yè)課教學(xué)中,往往存在著以教師講授為主,局限于教材內(nèi)容,在課堂教學(xué)學(xué)時(shí)有限的情況下滿堂灌的教學(xué)方式[2],這種方式讓教師感覺(jué)時(shí)間緊,花的精力多,卻不能在重要知識(shí)點(diǎn)上花更多時(shí)間進(jìn)行深化,學(xué)生學(xué)得累,沒(méi)有興趣,特別是對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的課程,更使學(xué)生覺(jué)得內(nèi)容空泛,無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)知感差,實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力都不能得到有效提高。為此,在沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中,我們進(jìn)行了教學(xué)理念的探索和更新,在多個(gè)方面實(shí)施了教學(xué)改革措施[3,4]。

一、改革教學(xué)手段

1.強(qiáng)化多媒體教學(xué),提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率

沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中涉及大量的沖壓類模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝分析,在以前的教學(xué)過(guò)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(jìn)行講解。由于模型和掛圖數(shù)量有限,而教材限于篇幅只有少量典型結(jié)構(gòu)的二維圖及相關(guān)分析,并且這種方式是通過(guò)靜態(tài)圖片進(jìn)行學(xué)習(xí),因此學(xué)生難以在較短時(shí)間內(nèi)理解模具各零部件之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系和模具生產(chǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。課堂教學(xué)時(shí),這種方式教學(xué)效率低,教師講解繁瑣,學(xué)生理解困難。為解決該問(wèn)題,我們?cè)诮虒W(xué)中收集大量素材,擴(kuò)充教材上沒(méi)有而在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用的各種典型模具結(jié)構(gòu),制作涉及模具結(jié)構(gòu)、工作運(yùn)動(dòng)方式及工藝分析的二維和三維模擬動(dòng)畫(huà),采用強(qiáng)化多媒體教學(xué)并輔以傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行課堂教學(xué)。經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整和改進(jìn),課堂教學(xué)時(shí)間利用率有所提高,教師能夠在課堂教學(xué)中更好地針對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和講解,學(xué)生有時(shí)間進(jìn)行充分思考與課堂討論。例如,我們擴(kuò)充了沖小孔模具、水平?jīng)_孔模具、精彎模具、落料拉深復(fù)合模具等多種教材內(nèi)容以外的知識(shí),并完成三維動(dòng)畫(huà)實(shí)施教學(xué),學(xué)生的興趣和課堂關(guān)注度明顯提高,能在較短的時(shí)間內(nèi)理解和分析相關(guān)教學(xué)內(nèi)容,同時(shí),使用電子教案也易于學(xué)生進(jìn)行課后復(fù)習(xí),這些都提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

2.調(diào)整專業(yè)教學(xué)計(jì)劃,在課程教學(xué)開(kāi)始前進(jìn)行專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),為課堂教學(xué)打基礎(chǔ)

根據(jù)教學(xué)實(shí)踐和教師及學(xué)生的反饋意見(jiàn),在進(jìn)行綜合調(diào)研和討論后,對(duì)材料成形及控制工程專業(yè)的專業(yè)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了調(diào)整。自2007年開(kāi)始,該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)安排在第3學(xué)年第2學(xué)期的第1周,內(nèi)容主要為在實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)對(duì)沖壓模具、注塑模具的實(shí)際生產(chǎn)狀況和模具的制造加工工藝進(jìn)行認(rèn)識(shí)性實(shí)習(xí),實(shí)習(xí)之后再開(kāi)始本課程及其他專業(yè)課程的教學(xué)。這種方式讓學(xué)生在開(kāi)始專業(yè)主干課程的學(xué)習(xí)前就能在實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下有針對(duì)性地了解本專業(yè)的相關(guān)實(shí)際知識(shí),獲得較多的感性知識(shí),為后續(xù)課程的課堂教學(xué)打下必備的基礎(chǔ),再配合后續(xù)第4學(xué)年第1學(xué)期的生產(chǎn)實(shí)習(xí)及第2學(xué)期的畢業(yè)實(shí)習(xí),有效地實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)從實(shí)踐中來(lái)再到實(shí)踐中去的原則。

3.調(diào)整專業(yè)教學(xué)計(jì)劃,增設(shè)“模具拆裝”創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力

為更好地提高學(xué)生的實(shí)際分析能力和實(shí)踐動(dòng)手能力,調(diào)整專業(yè)教學(xué)計(jì)劃,自2006年開(kāi)始,在沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增設(shè)了為期1周的“模具拆裝”創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),時(shí)間安排在該課程的課堂教學(xué)全部完成之后。在該實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生對(duì)現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)型模具進(jìn)行拆卸和重新組裝,了解其設(shè)計(jì)方案和具體關(guān)鍵零件的構(gòu)成,并分析其優(yōu)缺點(diǎn)并進(jìn)行改進(jìn),完成全部測(cè)繪圖紙。之后,再進(jìn)行為期2周的課程設(shè)計(jì),每位學(xué)生完成一副模具的全部設(shè)計(jì)工作。這種方式使學(xué)生在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)前就可對(duì)實(shí)際模具的結(jié)構(gòu)和方案有一個(gè)直觀而且深入的了解和分析,獲取一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技能,有效地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的理解和掌握,學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)際設(shè)計(jì)能力顯著提高。

二、改革教學(xué)方法

1.實(shí)施案例教學(xué),理論與實(shí)踐相結(jié)合,提高學(xué)生實(shí)踐能力

沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)要求高。為讓學(xué)生更好地了解生產(chǎn)實(shí)際,針對(duì)工科專業(yè)的特點(diǎn)和本課程的教學(xué)需要,在課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中,逐漸增加實(shí)際生產(chǎn)案例的教學(xué)內(nèi)容。主要方式是采用相關(guān)企業(yè)和工廠正在生產(chǎn)的產(chǎn)品作為課程教學(xué)中的實(shí)例,要求學(xué)生對(duì)照教材上的理論知識(shí)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),找出與實(shí)際工藝的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),分析原因。例如,在課堂教學(xué)中,教師將某汽車廠家生產(chǎn)的座椅支撐板的成品和廢品同時(shí)交給學(xué)生,由學(xué)生自行制定沖壓工工藝并設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),針對(duì)不同的工藝探討它們之間的優(yōu)點(diǎn)和不足,對(duì)產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析,提出改進(jìn)方案。這種方式克服了教材內(nèi)容的滯后性,擴(kuò)充了知識(shí)面,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)興趣,提高了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知度。

2.加強(qiáng)互動(dòng)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新能力

在沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)的分析教學(xué)中,避免由教師確定惟一答案(標(biāo)準(zhǔn)答案),學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的方式,而是在發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用的同時(shí),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,讓學(xué)生自己主動(dòng)參與課堂教學(xué)活動(dòng),積極思考問(wèn)題,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思考和討論。主要方式是教師設(shè)疑→學(xué)生思考→教師引導(dǎo)→學(xué)生討論→教師歸納。例如,在對(duì)彎曲工藝零件偏移問(wèn)題的教學(xué)中,教師開(kāi)始時(shí)提出實(shí)際產(chǎn)品的缺陷,要求學(xué)生解決問(wèn)題。在學(xué)生的討論和回答過(guò)程中,引導(dǎo)學(xué)生從沖壓工序安排和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手,鼓勵(lì)學(xué)生提出多種方案,根據(jù)相關(guān)的理論和實(shí)際知識(shí),找出相關(guān)的難點(diǎn)和解決問(wèn)題的關(guān)鍵,教師則通過(guò)多媒體手段逐步演示相關(guān)的不同工藝,并由學(xué)生分析它們的不同特點(diǎn),最終得出不同生產(chǎn)條件下應(yīng)采用的沖壓方式。這種教學(xué)方式讓學(xué)生有了成就感,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,能充分發(fā)揮學(xué)生的思維能力,從而鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,使創(chuàng)新能力得到提高。

3.增加綜合設(shè)計(jì)型課后作業(yè),提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力

在沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的傳統(tǒng)教學(xué)中,布置課后作業(yè)均是以習(xí)題和問(wèn)答題為主,對(duì)學(xué)生的知識(shí)訓(xùn)練分散于各個(gè)離散的知識(shí)點(diǎn)中,雖然能使學(xué)生較好地掌握一些基本概念和基本理論,但是學(xué)生難以形成對(duì)課程知識(shí)體系和要求的綜合掌握。自2007年開(kāi)始,在該課程的課堂教學(xué)進(jìn)行到中期時(shí),就給學(xué)生布置一項(xiàng)綜合設(shè)計(jì)分析作業(yè),要求每位同學(xué)針對(duì)某一具體沖壓產(chǎn)品完成一副沖壓模具的設(shè)計(jì),同時(shí)要求學(xué)生隨著教學(xué)進(jìn)程,逐步完成全部流程的分析和設(shè)計(jì)工作,并繪制相關(guān)的裝配工程圖和零件工程圖。在學(xué)生完成設(shè)計(jì)作業(yè)后,選擇出典型的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖在課堂上公開(kāi)討論,分析優(yōu)點(diǎn)和不足。從實(shí)際效果觀察,采用這種方式,學(xué)生能夠在教學(xué)進(jìn)程中不斷分析和完善設(shè)計(jì),加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握,不僅對(duì)課程知識(shí)的綜合理解能力得以提高,而且相關(guān)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力也明顯提高,機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的基本技能——機(jī)械制圖能力也得到了進(jìn)一步的訓(xùn)練,同時(shí),課堂上的公開(kāi)討論,也提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣,并能有效地使學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些共性錯(cuò)誤和不足。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)實(shí)施效果的觀察,以上針對(duì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革措施較好地提高了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知度和學(xué)習(xí)興趣,形成一致性和連貫性的專業(yè)學(xué)習(xí),培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,提高了課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

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