汪菊英　徐盛學　陳超麗

摘要:《沖壓工藝與模具設計》課程是高職模具設計與制造專業(yè)的主干課程,理論與實踐結合緊密,要求學生熟練掌握模具設計的基本理論,能利用模具設計軟件進行設計。傳統(tǒng)的“先講授理論課程再進行課程設計”的教學方式,很難達到預期的教學效果。文章對將項目教學法運用于冷沖壓模具設計課程進行了探索。

關鍵詞:沖壓工藝與模具設計;課程設計;項目教學法

模具的發(fā)展以冷沖模具和注塑模具最具代表性。在傳統(tǒng)教學中,大都是采用“先講授理論課程再進行課程設計”的教學方式,學生的實踐活動僅限于1~2周的課程設計,理論與實踐脫節(jié)。筆者結合多年從事模具設計與制造的工作經歷和教學經歷,精選幾個典型的職業(yè)工作任務為項目,采用項目教學法,將沖壓工藝與模具設計及與之相關的沖壓設備、冷沖模具的拆裝與測繪、冷沖模具課程設計等內容融合在一起,使模具設計理論課程的講授與實踐過程集中在一起完成,取得了較好的教學效果。

項目教學法及其實施

項目教學法是以項目為導向,師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學行動。學生通過對實際工程項目的認識與了解,學習并掌握構筑于該項目平臺上的相關理論知識,達到理論與實踐的結合,其關鍵是設計和制定項目工作任務,一般按照以下幾個階段進行。

(一)項目的選取

項目的選取必須以課程的主要知識點為依據,可參照教材中的內容,但又不能完全拘泥于教材。教師在進行項目教學時,需要將教材中的主要知識點按照模具設計過程進行有機整合,由易到難形成項目教學模塊,每個項目教學模塊由若干項目工程即教學單元組成,每個項目工程包含若干主要知識點,形成項目教學的總體框架。在此基礎上,教師開發(fā)出項目教學指導書,學生手中的教材可作為完成項目重要的學習資源詞典。

項目的選取要考慮到實用性、與工廠實際工作的結合程度以及所涉及知識的全面性。項目內容應多樣化,難易程度應適中,讓學生既能順利完成,又能提高綜合能力。

教學中選用的項目工程應由教師篩選或在已有資料的基礎上設計加工,力爭知識點明確,目標具體。學生也可參與到項目的選取中來,如幫助查閱項目的有關數據,搜集相關資料等。筆者對項目作了以下選擇:選擇一個中等復雜程度,綜合性較強的金屬零件,該零件含有沖裁的基本工序——沖孔、落料等,并且含有彎曲或拉伸等工序,因此該零件的加工至少需要兩套模具才能完成。

通過沖裁模具設計、彎曲模具設計和拉伸模具設計三個項目的學習,學生應掌握沖裁工序、彎曲工序和拉伸工序的工藝分析,確定零件的沖裁、彎曲和拉伸工藝方案設計及相關工藝計算,完成工作零件的結構設計,完成模具的三維造型圖、二維總裝配圖的輸出。同時,學生還應掌握設計說明書的編寫,會填寫沖壓工藝卡和工作零件機械加工工藝過程卡,完成至少兩個模具零件圖的手工繪制。

(二)項目教學活動的組織

基礎理論的學習與項目設計課時的安排基礎理論的學習時間太短,會使學生對基礎知識掌握不好,影響項目的完成質量和學習效果;學習時間太長,則不能體現(xiàn)項目教學的特色,不能保證學生按時完成項目。我們在實踐過程中按1∶1的比例安排理論學習與項目設計制作的時間。由于各個項目的復雜程度不同,部分項目的工作不能在課堂完成,可讓學生利用課外時間自己完成。

基礎理論的學習教學中將理論教學與課程設計融為一體。教學一開始就將工作任務布置給學生,根據項目進行的過程,穿插講述所需的理論知識,打破傳統(tǒng)模具設計教材中按章節(jié)講授的方式。教學方法采用自由討論、總結與課堂講授相結合的方式。在每次基礎理論學習完成后,要求學生結合所分配的工作任務,利用所學的知識完成相關的設計內容。

基本技能的學習學生到模具拆裝實訓室進行模具拆裝、測繪。教師既要給學生進行模具拆裝的演示,又要講清模具的結構特點,零件名稱、作用及相互連接關系等內容。要求學生在兩天的時間內完成模具的拆裝任務,并測繪出模具的零件圖和裝配圖。在模具設計課程完成后,是為期3周的《模具CAD/CAM技術應用》和4周的《模具制造綜合實訓》,學生要完成對所設計模具的制造,試模出產品。學生體驗模具設計制造的全過程,有助于提高其理論與工程實際相結合的能力。

練習項目的選取及項目的設計制作學生練習項目的選取應遵循綜合性強、難度適中,與工程實際結合緊密的原則,最好選用經過簡單處理的工廠實際用的工件,如圖1所示。學生分組人數不宜太多,一般每組4~5人,要求每組最少有兩套以上經過共同討論得出的工藝方案。每個學生的工作任務既有共同的部分(重要的知識點要求每個學生都得完成),又有不同的部分。這樣可以保證在項目設計的過程中,既培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神,又充分發(fā)揮每個學生的創(chuàng)造力,同時可有效避免學生之間互相抄襲。基于這種原則,筆者把全班48名學生分成了10個組,要求每個學生對模具設計中的工藝計算都必須獨立完成,對模具的工藝方案和結構設計由每組成員共同討論,從最少2~3套方案中確定一種最優(yōu)方案,每個學生完成模具中不同的兩個零件圖繪制。為了確保項目順利實施,必須讓學生了解所學專業(yè)的職業(yè)工作任務,教師應事先準備好學生完成項目所需的各種資料,如:模具設計用標準,標準件、標準模架等相關數據,設計采用的軟件應盡量使用模具企業(yè)的常用軟件。教師必須準備一個教學用產品,該產品應盡量全面涉及模具設計的各個知識點。在完成模具拆裝實訓后,就可以開始講授模具設計的基礎知識。教師應根據教學用產品詳細地教學生進行模具設計,尤其是查手冊,選擇設計參數、標準件、標準模架時,更應舉一反三地加以說明。教師應將課程設計的題目發(fā)給學生,按模具設計的流程講授并布置作業(yè),要求學生完成與之同步的課程設計工藝計算內容。最后集中兩天時間,讓學生到計算機房利用模具設計軟件完成模具的三維造型圖、二維總裝圖的輸出以及模具零件圖的繪制,整理設計說明書。這樣,在較短的時間內,學生既完成了理論的學習,又完成了模具設計的內容。如表1所示,沖裁模具設計可分為以下幾個項目來完成。

(三)項目驗收和成績評定

項目驗收主要從兩個方面進行:一是學生對項目的完成情況,完成的內容是否完整,如模具的三維造型圖、二維總裝圖、零件圖是否齊全,所標注尺寸是否有遺漏;二是項目完成的內容是否有重大或明顯錯誤,如模具結構是否合理,模具零件能否加工制造出來等。

學生的學習成效可通過兩個方面來評價:一是學生項目完成的質量,二是學生通過完成項目對專業(yè)知識的掌握情況。這個評價可以分兩步:第一步對學生的模具設計圖,教師要逐一進行修改,評出優(yōu)良,指出不足。第二步答辯,成立答辯小組。首先由學生撰寫一份項目完成情況綜述,通過總結展示自己對知識的理解與掌握情況,然后每個學生用5分鐘介紹自己項目的完成情況和設計思路,答辯小組用10分鐘時間提問,根據學生的綜述和答辯情況綜合評定出成績。

項目教學效果

真實的崗位工作體驗學生感受到了所學專業(yè)職業(yè)工作的性質、任務以及完成任務所需要的耐心、細心、責任心,理解了教師所說的“一個尺寸的錯誤,將造成成千上萬元損失”的含義,為走上職業(yè)崗位打下了良好的基礎。

學習主動性增強學生在項目實施時會發(fā)現(xiàn)自己知識的不足,為了解決問題,他們去翻看教材,查閱手冊,和教師、同學討論。學習的主動性大大提高,對知識的綜合運用能力大大提高。

學以致用學生懂得靈活運用書本知識,不斷學習,且都圍繞著完成項目這個目標,而項目正是他們將來的職業(yè)工作任務。

成就感和成功感的體驗由于所選的項目是一個完整的模具設計,在這個過程中,學生在不斷地修改結構,設計多種方案并從中選出最合理的,充分發(fā)揮了創(chuàng)造潛能,全面提高了學生的實踐能力、動手能力、分析能力、交流能力、團隊合作能力和解決問題的綜合能力。

“項目教學法”的實踐過程,既發(fā)揮了教師的主導作用,又發(fā)揮了學生的主體作用。學生接受了這樣一種模擬職業(yè)工作過程的項目教學之后,再結合后續(xù)教學中的模具制造模塊的訓練,就基本上具備了模具設計與制造的基本能力,一旦走向工作崗位,就能很快地勝任自己的職業(yè)工作。

項目教學總結

實施項目教學法的目的是使學生在走上工作崗位前親身體驗真實的崗位工作過程。所以,項目的選用應該是專業(yè)崗位最具有代表性的職業(yè)工作任務。在實施過程中,需把多科知識融入其中。對于模具設計與制造這種純技術性的項目來說,把完成項目的操作順序列出來發(fā)給學生,對項目的完成和學生將來的工作非常有益。

一個專業(yè)項目教學的實行,將推動該專業(yè)教學課程產生根本性的改變。實施項目教學法之后,應按照項目所需的知識和能力對教學課程進行重新設置,課程順序的安排按照循序漸進原則進行調整。著重對學生三大能力——機械制圖、識圖能力,模具軟件的使用能力,模具三維轉二維圖形輸出能力的培養(yǎng)。

項目教學的實施將促進教師理論與實操能力的提高。由于項目教學是按照企業(yè)的崗位工作過程對學生進行系統(tǒng)的培訓,著重對學生能力的培養(yǎng),這對教師來說是極大的挑戰(zhàn),需要知識、技術的不斷更新。

項目教學法提高了學生的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新能力,調動了每個學生的參與意識。由于要求學生從最少兩套方案中選擇最合理的一套,小組成員必須全員參與。在項目實施中,采取“幫”和“逼”兩種方法,所謂“幫”,強調以小組間互幫為主,教師為輔;“逼”則以教師為主,小組為輔,對個別學生,采用規(guī)定任務、重點監(jiān)控、到時檢查的方法逼其完成。

參考文獻:

[1]余姚.項目教學的研究與實踐[J].中國職業(yè)技術教育,2003,(4).

[2]趙建華,李克東.協(xié)作學習及協(xié)作學習模式[J].中國電化教育,2000,(10).

[3]劉云生.項目學習——信息時代重要的學習方式[J].中國教育學刊,2002,(2).

[4]梁日紅,項目教學法在模具設計與制造專業(yè)教學中的應用[J].荊門職業(yè)技術學院學報,2007,(12).

作者簡介:

汪菊英(—),女,湖南衡陽人,廣東白云學院機電工程系副主任,工程師,研究方向為模具專業(yè)課程的教學與管理。