“塑料成型工藝及模具設(shè)計”教學(xué)探索

魏仕華?秦新雨

摘要：“塑料成型工藝及模具設(shè)計”是模具設(shè)計與制造專業(yè)最重要的專業(yè)課程之一，該課程對培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性解決問題的能力尤為重要。針對目前“塑料成型工藝及模具設(shè)計”課程廣泛實行的項目化教學(xué)存在的問題，依據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標和課程教學(xué)體系改革的要求，將Polya解題法應(yīng)用到模具設(shè)計課程的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、開拓創(chuàng)新，推動學(xué)生獨立設(shè)計模具的能力和水平的提升。

關(guān)鍵詞：塑料成型工藝及模具設(shè)計；Polya解題法；創(chuàng)新思維

作者簡介：魏仕華（1970-），男，江蘇泰州人，泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電技術(shù)學(xué)院，中學(xué)高級教師。（江蘇 泰州 225300）秦新雨（1980-），男，河南南陽人，河南省南陽市臥龍區(qū)王村中學(xué)，中學(xué)一級教師。（河南 南陽 473139）

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0135-02

一、Polya解題法與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

著名的美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波利亞（G.Polya，1887-1985）將畢生精力投入到數(shù)學(xué)教育中，專門研究了解題的思維過程，根據(jù)研究所得寫成了《怎樣解題》（how to solve it）一書，書中闡述的核心是“怎樣解題表”即Polya解題法。解題表把解題分成四步驟，即理解題目、擬定方案、執(zhí)行方案、解題回顧，每個步驟又有若干問題組成。[1]表1是解題表的簡介：[2]

這樣使得學(xué)生在解題中理解題目、學(xué)習(xí)擬定方案、執(zhí)行方案、回顧總結(jié)，能夠獨立思考、創(chuàng)造地解決問題。應(yīng)用Polya解題表加快學(xué)生學(xué)習(xí)新知識，培養(yǎng)其獨立思考和創(chuàng)新能力。

目前我國經(jīng)濟發(fā)展遇到極大挑戰(zhàn)，國家正在實行產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，要把我國從制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，建設(shè)創(chuàng)新型國家，就必須培養(yǎng)具有獨立思考、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維已成為目前我國教育改革的主旋律，如何使高校學(xué)生具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，適應(yīng)經(jīng)濟時代的要求，是教學(xué)改革的根本目標，貫穿于教育的全過程。[3，4]本文將Polya解題法與學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合，進行“塑料成型工藝及模具設(shè)計”課程創(chuàng)新性教學(xué)實踐，進一步提升課程教學(xué)效果。

二、項目化教學(xué)的反思

目前許多高職和本專科院校，項目化教學(xué)正如火如荼地進行著，成為當今教育界的“寵兒”。項目教學(xué)的突出特點是把理論與實踐教學(xué)活動相融合，以學(xué)生作為整個教學(xué)過程的中心，能極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。雖然項目教學(xué)法有很多優(yōu)點，但是通過自身實踐和對許多學(xué)校進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，也存在如下問題：

第一，項目化教學(xué)打破了原有塑料模具知識體系，知識點散亂，不利于學(xué)生形成完整、系統(tǒng)的知識體系；不能很好地協(xié)調(diào)好相關(guān)課程，使得知識不能夠有效地前后銜接，給項目的實施帶來很多問題。從認知規(guī)律上講，“機械制圖”、“機械設(shè)計基礎(chǔ)”、“公差與技術(shù)測量”、“模具制造技術(shù)”、“模具制造工藝”和“模具CAD＼CAM”等屬于前期課程，理應(yīng)在“塑料成型工藝及模具設(shè)計”開設(shè)之前講授。但實際情況是很多學(xué)校的課程設(shè)置仍然沒有任何變化，這樣就使得項目化教學(xué)成了無源之水，無根之木。實施項目教學(xué)往往是以一套模具設(shè)計為一個項目進行教學(xué)，在完成一個項目時，學(xué)生要自學(xué)和查找的知識過多，占用了過多的課外時間，經(jīng)常是學(xué)生為了完成一個項目要二十天甚至一兩個月天天熬夜，這大大打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，時間一長學(xué)生疲于應(yīng)付，反而會產(chǎn)生發(fā)厭學(xué)情緒。

第二，項目化教學(xué)不能激發(fā)學(xué)生的獨立思考和創(chuàng)新能力，對硬件設(shè)施要求高不利于普及。項目化教學(xué)往往以小組方式進行學(xué)習(xí)和教學(xué)，這樣對學(xué)校的硬件設(shè)施要求就比較高，阻礙了項目化教學(xué)法的實施。由于缺乏項目設(shè)計經(jīng)驗和從眾心理，在進行項目設(shè)計時，學(xué)生往往直接照搬或者修改參考資料上的類似方案，整個項目的實施沒有多少獨立思考和創(chuàng)造性可言。小組分工一旦確定就不變動，造成了畫圖的只會畫圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計的只會設(shè)計結(jié)構(gòu)、做工藝的只會做工藝，只能因襲前人不能主動創(chuàng)新，顯然這與企業(yè)一專多能的創(chuàng)新型復(fù)合人才的需求相違背。

第三，項目化教學(xué)不注重課程緒論和塑料模具標準化的講解而且考核方式片面。課程緒論和模具標準化的講解非常重要，前者能夠建立起學(xué)生對整個課程的興趣，為以后學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)；后者是塑料模具行業(yè)發(fā)展的趨勢和要求，而且對學(xué)生進行項目化設(shè)計具有極大的幫助。很多實施項目化教學(xué)的學(xué)校對于這兩方面都只是一帶而過，沒有給予足夠的重視，給項目的實施帶來了不便和困難。此外直接拋棄傳統(tǒng)的期末考試，以項目完成情況進行考核。項目的完成情況只能反映某些知識點的掌握情況，無法反應(yīng)整門課程的掌握情況；因此這種以點帶面的考核方式并不科學(xué)。

三、Polya解題法與模具設(shè)計課程項目化教學(xué)的融合

將應(yīng)用于數(shù)學(xué)解題的Polya解題法引入到“塑料成型工藝及模具設(shè)計”課程的教學(xué)上來，并與項目化教學(xué)相融合，能有效解決項目化教學(xué)存在的問題，系統(tǒng)改善教學(xué)過程，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高課程的教學(xué)效果?！八芰铣尚凸に嚰澳＞咴O(shè)計”屬于工程應(yīng)用學(xué)科，需要創(chuàng)新思維支撐，有助于提高學(xué)生模具設(shè)計和制訂模具加工工藝的能力。為使Polya解題法適用于本課程教學(xué)，對Polya解題法做了相應(yīng)的調(diào)整變?yōu)镻olya項目流程表，如表2所示：

Polya項目流程表與塑料成型工藝及模具設(shè)計課程項目化教學(xué)的融合具體從以下幾個方面入手。

1.教學(xué)內(nèi)容要“時尚化”，重視緒論和模具標準化的講解

事實上，項目化教學(xué)都是為解決某一方面的問題而進行的，因此可利用Polya項目流程表進行教學(xué)，過程為：首先教師提出問題，然后學(xué)生思考回答問題，接著教師在深化問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考問題，最后對所有問題進行總結(jié)歸納得出新的知識點，并留下相關(guān)問題作為作業(yè)，考查學(xué)生的掌握情況。例如教學(xué)內(nèi)容 “時尚化”（指應(yīng)跟蹤本專業(yè)領(lǐng)域最新的發(fā)展動態(tài)和科技成果等，將它們不斷充實到教學(xué)內(nèi)容中去），在介紹塑料模具的概念時，通過視頻演示神州九號飛船對接，然后提問宇航員所帶的頭盔是怎樣制造的？用什么材料制造的？用什么方法、用什么設(shè)備制造？提示學(xué)生，它的制造與模具有關(guān)嗎？有什么關(guān)系？通過一系列問題引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生利用Polya解題法通過思考得出答案，然后再加以引申，模具可以制造教室里的什么東西？水筆？管道？發(fā)卡？水杯？黑板？椅子？等學(xué)生回答問題后，引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)歸納出塑料模具的概念，并留下作業(yè)，電腦上什么部件可以用塑料模具來制造？在這一過程中，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。同樣課程緒論和模具標準化要用此方式重點講解。因為前者講解的好壞直接影響到學(xué)生對這門課的興趣與重視程度，只有使學(xué)生感覺到自己是行業(yè)的一份子，才會在學(xué)習(xí)過程中有動力和目標，才會自發(fā)地學(xué)好這門課，學(xué)生互相帶動形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。后者是模具行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，也是順利實施項目化教學(xué)的必然要求。

2.改善教學(xué)方法和手段，實施對學(xué)生思維能力的訓(xùn)練

課程教學(xué)通過教學(xué)方法和手段來是實現(xiàn)，實施Polya解題法與項目化教學(xué)的融合就要通過改善教學(xué)方法和手段來實現(xiàn)。針對學(xué)習(xí)小組進行改變：首先改變分組方法，每一個項目都由計算機隨機組合各個小組的成員，改變過去隊員不變一做到底的情況。其次，明確任務(wù)分工并記錄，保證每個項目、每個學(xué)生負責(zé)的任務(wù)均不能重復(fù)。再次改變小組之間互不來往的情況，實行小組互相交流互相發(fā)問解答，并做好記錄。針對本課程要設(shè)計三套不同模具，而且要形成完整的知識體系，鼓勵學(xué)生成立第二課堂。利用已經(jīng)進行的或進行中的項目，結(jié)合知識體系，選取類似的塑件，對學(xué)生發(fā)問讓學(xué)生根據(jù)Polya項目表法獨立進行模具分析、設(shè)計，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)獨立思考能力。此外積極采用UG、Moldfolw等軟件和相關(guān)動畫進行模具結(jié)構(gòu)和運動原理的講解和演示，并引導(dǎo)學(xué)生使用這些軟件對自己設(shè)計的模具進行檢驗和修改。在一個項目完成后，要求對同一套模具，提出兩種甚至更多的設(shè)計方案，對于經(jīng)過驗證、總結(jié)的科學(xué)、合理的模具設(shè)計，要求學(xué)生用同一套模具設(shè)計經(jīng)輕微改變后生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。這樣的反復(fù)訓(xùn)練，讓學(xué)生互相啟發(fā)，激發(fā)他們的聯(lián)想思維、發(fā)散思維、靈感思維，進而提高了塑料模具設(shè)計的水平。

3.改變課程考核方式，突出舉一反三解決新問題的能力

改變之前單純實行項目化教學(xué)的考核方法即按照實訓(xùn)項目、分組項目和單人項目各占10%、70%和20%進行考核；加入創(chuàng)新能力考核和綜合理論考核。這樣實行新的考核方法為實訓(xùn)項目10%，分組項目35%，單人項目10%，創(chuàng)新能力考核30%，綜合理論考核15%。創(chuàng)新考核和綜合理論考核在學(xué)期結(jié)束時進行，創(chuàng)新考核主要參照項目教學(xué)法所設(shè)計的塑件，選取方法大致相同，僅有稍微區(qū)別的塑件作為考題。例如項目一為“無把的PET材質(zhì)水杯，產(chǎn)量30萬件的注塑模具設(shè)計”，那么就選取“有把的PET材質(zhì)水杯，產(chǎn)量45萬件，設(shè)計符合要求的注射模具”作為創(chuàng)新考核的題目?？己朔绞降恼{(diào)整突出了對學(xué)生創(chuàng)新能力的考核。這種調(diào)整，可以大幅度提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和舉一反三觸類旁通的能力，從而為他們成為一名優(yōu)秀的技術(shù)人員奠定堅實的基礎(chǔ)。

四、Polya解題法在塑料成型工藝及模具設(shè)計中的教學(xué)實踐總結(jié)

“塑料成型工藝及模具設(shè)計”是模具設(shè)計與制造專業(yè)的重要專業(yè)課，在教學(xué)中通過對項目和題目的解決來培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用知識的能力非常重要，它對學(xué)生創(chuàng)新意識的養(yǎng)成和創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用，同時也直接關(guān)系到學(xué)生走上工作崗位能否創(chuàng)造性地、更好地解決問題。作為教師，在教學(xué)中努力創(chuàng)造一切有利條件，為學(xué)生提供成長的空間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和創(chuàng)新行為。

塑料模具設(shè)計的過程是一個解決問題的過程，因此可以將Polya解題法融入塑料成型工藝與模具設(shè)計的教程中。通過對本專業(yè)學(xué)生近一年的教學(xué)實踐證明，將項目化教學(xué)法與Polya解題法相結(jié)合，能有效克服項目化教學(xué)中出現(xiàn)的問題，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，對新知識的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識也得到了顯著提高。

參考文獻：

[1]歐慧謀，黃紅梅，歐貽麗.用波利亞解題表在解題中學(xué)解題[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2011，24（10）：138-140.

[2]涂榮豹.數(shù)學(xué)解題的有意義學(xué)習(xí)[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報，2012，（4）.

[3]黃春曼，江帆，孫驊.基于TKIZ理論的塑料成型模具設(shè)計課程教學(xué)探索[J].科技信息，2009，（20）：7.

[4]張志遠，何川，張茍.TKIZ理論研究綜述[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報，

2004，21（1）：100-104.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）