塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)一流課程建設(shè)與改革

林 權(quán)，陳麗軍，劉其南

（武夷學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，福建 武夷山 354300）

塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，課程要求學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)以及綜合運(yùn)用能力，但是傳統(tǒng)教學(xué)模式使學(xué)生感覺到課程內(nèi)容繁雜，知識點(diǎn)零碎，塑料成型原理、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不成體系，學(xué)習(xí)艱難，難以轉(zhuǎn)化應(yīng)用[1,2]。近年來教育信息化技術(shù)高速發(fā)展，給課程建設(shè)與改革帶來了機(jī)遇，武夷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院課程組通過深入分析傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的弊端，探索適合武夷學(xué)院發(fā)展定位的“兩性一度”課程建設(shè)與改革模式，并取得豐富的階段性教學(xué)成果，對其他應(yīng)用型本科院校的課程建設(shè)改革提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和思路。

1 傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題

1.1 對教材依賴性強(qiáng)、教學(xué)資源單薄

傳統(tǒng)課堂教學(xué)手段主要依靠教材及配套資料，學(xué)生片面的認(rèn)為“教材”就是“課程”，教材說什么就學(xué)什么，學(xué)習(xí)考核內(nèi)容也局限于教材，但教材不僅開發(fā)建設(shè)具有延時性[3]，而且教學(xué)資源多局限于電子課件和各種圖片視頻，缺乏融合先進(jìn)CAD/CAE應(yīng)用技術(shù)、生產(chǎn)實(shí)踐項(xiàng)目等實(shí)用資料，導(dǎo)致課程的教學(xué)內(nèi)容滯后于行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)主動性差、自控力不足

在電子產(chǎn)品充斥的今天，尤其是手機(jī)的存在，學(xué)生抵制不住誘惑，學(xué)習(xí)主動性積極性欠缺，存在沉迷游戲，課堂紀(jì)律渙散，課程內(nèi)容時?！跋涣肌钡葐栴}[4-5]，設(shè)計(jì)模具時更無從下手，實(shí)際教學(xué)狀況與教學(xué)目標(biāo)有很大差距，教學(xué)效果不理想。

1.3 考核方法單一、缺乏過程性評價

傳統(tǒng)該課程考核方式采用注重結(jié)果的終結(jié)性考核[6-7]，通常期末考試成績占比權(quán)重高達(dá)70%或以上，這種考核方法單一，使得大部分學(xué)生只注重分?jǐn)?shù)，忽略平時課堂的有效學(xué)習(xí)與課堂活動參與，嚴(yán)重限制了學(xué)生創(chuàng)新思維和想象力的發(fā)揮。

1.4 教學(xué)方式保守、個性發(fā)展受限

由于教師信息化素養(yǎng)提升不足，大多數(shù)高校仍以“我教你學(xué)，我講你聽”的教學(xué)方式為主，應(yīng)用主要教學(xué)方法還是講授法，即使部分教師引入大量案例、生產(chǎn)視頻、機(jī)構(gòu)動畫等作為補(bǔ)充教學(xué)手段，但該課程具有很強(qiáng)的實(shí)用性，沒有成體系的項(xiàng)目案例還是缺乏“安全感”[8-9]，學(xué)生覺得所學(xué)知識沒有生產(chǎn)實(shí)踐依托，內(nèi)容空洞，思路不成閉路，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完該課程，仍不具備獨(dú)立完成簡單塑件的模具設(shè)計(jì)能力。

2 探索以“學(xué)生為中心”的創(chuàng)新教學(xué)模式

2.1 提出“學(xué)完一門課程，做完一套作品”的項(xiàng)目化教學(xué)策略

對課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，轉(zhuǎn)化為11個教學(xué)項(xiàng)目，每個項(xiàng)目通過確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、引入項(xiàng)目任務(wù)、學(xué)習(xí)相關(guān)知識、項(xiàng)目實(shí)施（PBL討論分工）、項(xiàng)目問題解決、結(jié)果展示、教師點(diǎn)評等過程，系統(tǒng)完成項(xiàng)目任務(wù)后“生產(chǎn)”一套作品的教學(xué)策略，達(dá)到人才培養(yǎng)知識與技能的要求，如圖1所示。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生是主角，教師是引導(dǎo)者，經(jīng)過參與完成一系列的項(xiàng)目任務(wù)，使課程知識高度內(nèi)化，提高學(xué)生內(nèi)心成就感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心，培養(yǎng)同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

圖1 項(xiàng)目任務(wù)流程Fig.1 Flow of project tasks

2.2 基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

課程組重視信息化教學(xué)改革，自2016年開始在超星爾雅教學(xué)服務(wù)平臺創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)資源共享課，2018年完成本校SPOC建設(shè)，開始應(yīng)用線上資源輔助教學(xué)，2020年課程正式上線學(xué)銀在線MOOC，截止目前累計(jì)選課人數(shù)達(dá)到185人。課程網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)有資料庫、習(xí)題庫、試卷庫、作業(yè)庫、生產(chǎn)視頻與動畫集、實(shí)驗(yàn)資料，以及所有章節(jié)項(xiàng)目的課件、教學(xué)視頻、單元測驗(yàn)、拓展應(yīng)用項(xiàng)目等，還提供模流分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、前沿學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗(yàn)資料等教輔資料。

信息化教學(xué)過程中，課程組應(yīng)用學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和學(xué)習(xí)通智慧教學(xué)工具，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式：（1）課前，通知并布置項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生自學(xué)和教師導(dǎo)學(xué)，通過單元測試，第一時間了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度。（2）課中，教師有的放矢講解知識點(diǎn)和引導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施，學(xué)生利用智慧教學(xué)工具以及網(wǎng)絡(luò)平臺資源解決項(xiàng)目任務(wù)。深化項(xiàng)目知識技能要求，教師提出和探討拓展應(yīng)用內(nèi)容，以滿足不同層次學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，提升課程的挑戰(zhàn)性。（3）課后，教師依據(jù)課堂教學(xué)活動效果布置課后作業(yè)，對拓展任務(wù)進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，根據(jù)實(shí)際學(xué)情適當(dāng)調(diào)整下一次課程內(nèi)容和流程。

2.3 構(gòu)建“三級”項(xiàng)目制課程脈絡(luò)，項(xiàng)目融合課程思政

課程組依據(jù)教育部提出的建設(shè)金課淘汰水課精神[10]，提出基于“兩性一度”構(gòu)建課程脈絡(luò)，提出構(gòu)建“三級”項(xiàng)目制課程脈絡(luò)，如圖2所示。為了縮小教學(xué)目標(biāo)與職業(yè)崗位能力目標(biāo)差距，體現(xiàn)高階性與挑戰(zhàn)度，將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為進(jìn)階式學(xué)習(xí)的三個級別應(yīng)用項(xiàng)目，即“教學(xué)內(nèi)容——項(xiàng)目任務(wù)（一級）——拓展項(xiàng)目（二級）——研發(fā)課程（三級）”，分類分級培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新人才，思政元素融合于各項(xiàng)目中。

圖2 “兩性一度”課程脈絡(luò)Fig.2 “Two properties and one degree”course structure

首先，課程的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)以下3點(diǎn)：（1）應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，課前導(dǎo)學(xué)，學(xué)生以學(xué)習(xí)教學(xué)視頻和了解項(xiàng)目任務(wù)為主；課中內(nèi)化，教師串講重難點(diǎn)知識和引導(dǎo)小組討論、團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成項(xiàng)目任務(wù)；課后跟蹤，教師進(jìn)行學(xué)習(xí)評價以及跟蹤指導(dǎo)拓展項(xiàng)目。（2）采用“跟著學(xué)生走”組織教學(xué)，教師依據(jù)課前學(xué)生做題情況，選取課中串講內(nèi)容，教師依據(jù)學(xué)生理解知識難易度，開展討論、搶答等課堂活動，教師依據(jù)學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)情況，評估教學(xué)效果和調(diào)整教學(xué)進(jìn)度流程，教師依據(jù)學(xué)生應(yīng)用拓展項(xiàng)目需要，補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)平臺資源；（3）將“教室”變“工作室”，采用非標(biāo)準(zhǔn)化綜合評價模式，以結(jié)果為導(dǎo)向，判斷項(xiàng)目完成合格與否，執(zhí)行行業(yè)三個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：第一能否得到最優(yōu)產(chǎn)品，第二模具加工工藝性是否最優(yōu)，第三生產(chǎn)成本是否最低，如表1所示。

表1 項(xiàng)目任務(wù)評價等級與得分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Project task evaluation level and scoring criteria

其次，課程的高階性與挑戰(zhàn)度主要體現(xiàn)為課程組將11個章節(jié)的知識目標(biāo)與能力目標(biāo)統(tǒng)一到11個項(xiàng)目任務(wù)中，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生解決問題的綜合能力，再延伸出11個拓展項(xiàng)目，完成拓展項(xiàng)目內(nèi)容需要學(xué)生對課程認(rèn)知方法和問題舉一反三、觸類旁通。拓展項(xiàng)目大多數(shù)選自當(dāng)前學(xué)科前沿性和先進(jìn)性內(nèi)容，為了學(xué)生能延續(xù)課題研究內(nèi)容，課程組將拓展項(xiàng)目發(fā)展課題化，并制定了課題發(fā)展途徑。

拓展項(xiàng)目涵蓋了“塑料成型方式—塑料原料的選擇—產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)工藝性分析—模流分析技術(shù)應(yīng)用—編制成型工藝—選擇成型設(shè)備—模具成型設(shè)計(jì)分析—模具的結(jié)構(gòu)分析”等各方面，體現(xiàn)了“能夠應(yīng)用、能夠分析、能夠綜合”等高階性的能力要求。學(xué)生在課題研究過程中，需要將理論知識與行業(yè)應(yīng)用技術(shù)融合，不僅增加了課程難度，而且提高了課程挑戰(zhàn)度，學(xué)生只有深入探究才能完成項(xiàng)目任務(wù)。在發(fā)展路徑方面，課程組通過指導(dǎo)學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、參加挑戰(zhàn)杯等學(xué)科競賽、入選畢業(yè)設(shè)計(jì)課題、指導(dǎo)發(fā)表學(xué)術(shù)論文等方面，繼續(xù)支持和幫助學(xué)生提升知識和技能應(yīng)用能力，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

另外在項(xiàng)目運(yùn)作中默默融入課程思政內(nèi)容，例如拓展應(yīng)用項(xiàng)目一：聚乙烯和聚丙烯材料是目前國內(nèi)商品化產(chǎn)品中應(yīng)用最多的高分子聚合物，但隨著產(chǎn)品生命周期的終結(jié)，大量聚乙烯和聚丙烯制品被人們丟棄，對環(huán)境造成嚴(yán)重沖擊，如何進(jìn)行高效回收二次利用，以達(dá)到“源頭縮減、資源回收”循環(huán)使用的目標(biāo)。學(xué)生通過完成該項(xiàng)目，讓學(xué)生重視環(huán)保，提高愛護(hù)家園的責(zé)任意識，響應(yīng)習(xí)近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展理念[11]。

2.4 采用多元考核方式，注重過程性評價

采用過程性評價與期末終結(jié)性評價相結(jié)合的考核方式，各占比50%。過程性考核包括：課堂互動20%，含問卷、搶答、選人、討論等活動，單元測驗(yàn)20%，項(xiàng)目任務(wù)及作業(yè)40%，課程實(shí)驗(yàn)10%，課程訪問學(xué)習(xí)10%。在PBL項(xiàng)目任務(wù)考核中，采用非標(biāo)準(zhǔn)化綜合評價模式，注重考核學(xué)生分析問題、解決問題的能力，成績由 “教師40%+組間30%+組內(nèi)20%+個人10%”構(gòu)成。在期末終結(jié)性考核中，加大主觀分析題型的比重，充分體現(xiàn)專業(yè)知識技能的應(yīng)用。

3 課程教學(xué)效果及成果

3.1 學(xué)生及督導(dǎo)對課程教學(xué)評價

2019—2020學(xué)年第一學(xué)期，課程學(xué)生評教結(jié)果為96.99分，參評率為100%；2019—2020學(xué)年第二學(xué)期，課程學(xué)生評教結(jié)果為95.26分，參評率為83%。學(xué)校督導(dǎo)評價該課程教學(xué)組織過程充分，發(fā)揮了學(xué)生的主動性，教學(xué)內(nèi)容充實(shí)而有吸引力，教學(xué)氛圍調(diào)動性強(qiáng)，翻轉(zhuǎn)課堂加項(xiàng)目化的運(yùn)作方式新穎，充分利用了現(xiàn)代智慧教學(xué)工具，豐富了教學(xué)形式和教學(xué)手段。其中教學(xué)內(nèi)容實(shí)施“三級”項(xiàng)目制，應(yīng)用拓展項(xiàng)目能將最新的研究成果應(yīng)用于課堂教學(xué)，使學(xué)生能盡快與先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方法接軌，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力，后續(xù)搭接大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題等的思路新穎，著力培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)能力，適應(yīng)用人單位的需要，教學(xué)效果好，能為其他課程的建設(shè)與教學(xué)改革提供參考價值。

3.2 課程教學(xué)成果

（1）課程目標(biāo)的達(dá)成度高，依據(jù)完成項(xiàng)目任務(wù)得分統(tǒng)計(jì)，最近一學(xué)期教學(xué)對象2017級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)，其中83%以上的學(xué)生達(dá)到了評價等級中等以上，課程綜合得分合格率達(dá)到95%，優(yōu)良率達(dá)到60.4%。

（2）應(yīng)用拓展項(xiàng)目訓(xùn)練了學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力，學(xué)生學(xué)習(xí)成果豐富，近年以學(xué)生為第一作者，發(fā)表學(xué)術(shù)期刊論文7篇，如表2所示，師生合署發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，立項(xiàng)國家級大創(chuàng)項(xiàng)目4項(xiàng)，立項(xiàng)師生共研科研項(xiàng)目2項(xiàng)。

表2 拓展項(xiàng)目學(xué)生課程學(xué)習(xí)成果Tab.2 The results of the students'course learning

（3）2019年獲立福建省線下一流課程，2020年獲得武夷學(xué)院線上教學(xué)優(yōu)質(zhì)課程獎，2021年獲超星示范教學(xué)包收錄。

結(jié)語

課程組以立項(xiàng)為2019年福建省線下一流本科課程為契機(jī)，依據(jù)建設(shè)特色鮮明的高水平應(yīng)用型本科院校的發(fā)展目標(biāo)定位，以及適應(yīng)現(xiàn)代模具行業(yè)用人需求，經(jīng)過多年的教學(xué)改革與努力，基于信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，構(gòu)建了“三級”項(xiàng)目制課程脈絡(luò)，通過采用“翻轉(zhuǎn)+項(xiàng)目”教學(xué)方法、“教室”變“工作室”創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景、“跟著學(xué)生走”組織教學(xué)、多元化考核等系列創(chuàng)新教學(xué)方式，取得顯著教學(xué)成效，不僅成功地解決了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)弊端，而且增加了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的濃厚興趣，還進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對學(xué)術(shù)科研的向往，實(shí)現(xiàn)“兩性一度”的課程建設(shè)目標(biāo)和“以學(xué)生為中心”培養(yǎng)目標(biāo)，課程建設(shè)與改革成果及措施具有一定的示范和推廣價值。