德雪紅 李海軍 張建超

［摘 要］ 現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)，對(duì)創(chuàng)新型人才的需求越來越多。在多學(xué)科環(huán)境下，為了培養(yǎng)當(dāng)代高校大學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力，在專業(yè)領(lǐng)域高效解決復(fù)雜工程問題及創(chuàng)新能力，以沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程為例，將“混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)”引入教學(xué)中，并建立了在線視頻資源等學(xué)習(xí)平臺(tái)，積累了許多實(shí)用的在線學(xué)習(xí)資料，實(shí)現(xiàn)了“以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)”的教學(xué)模式，提升了機(jī)械類本科專業(yè)應(yīng)用型人才質(zhì)量，提高了大學(xué)生的創(chuàng)新能力，并為社會(huì)輸送優(yōu)秀的高素質(zhì)人才。

［關(guān)鍵詞］ 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)；混合設(shè)計(jì)實(shí)踐；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)綜合研究重點(diǎn)項(xiàng)目“新工科背景下機(jī)電類人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”（ZD202110-1）

［作者簡介］ 德雪紅（1977—），女（達(dá)斡爾族），黑龍江齊齊哈爾人，工學(xué)博士，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)、生物質(zhì)能加工利用裝備研究；李海軍（1970—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，學(xué)士，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授（通信作者），主要從事數(shù)字化農(nóng)牧業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究；張建超（1982—），男，陜西西安人，（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院副教授），內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院2021級(jí)機(jī)械制造專業(yè)博士研究生，研究方向?yàn)闄C(jī)械工程。

［中圖分類號(hào)］ G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）13-0000-04［收稿日期］ 2022-11-29

引言

“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”是機(jī)械制造專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。修習(xí)本課程前需先修習(xí)“工程制圖”“工程材料”“機(jī)械原理”“互換性與測(cè)量技術(shù)”“機(jī)械設(shè)計(jì)”等課程。通過理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐技能訓(xùn)練，從多學(xué)科綜合知識(shí)體系出發(fā)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)知識(shí)，通過著重培養(yǎng)沖壓工藝分析、沖壓模具設(shè)計(jì)等能力，培養(yǎng)出具備適合時(shí)代需求的、具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的新時(shí)代專業(yè)人才［1-2］。

一、“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教改背景

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展與更廣泛應(yīng)用，為高校教育迎來了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。我國多年的高效教育領(lǐng)域的改革與建設(shè)，在不斷進(jìn)步，促進(jìn)了現(xiàn)代教育的發(fā)展［3-4］。

混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)是指將網(wǎng)絡(luò)數(shù)字自學(xué)、實(shí)時(shí)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐與傳統(tǒng)授課相結(jié)合，明確以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)的教學(xué)理念，確立線上資料+線下講授、理論與實(shí)踐相結(jié)合、課后模具設(shè)計(jì)實(shí)踐結(jié)合的培養(yǎng)流程。本文為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，更為激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)的參與性與探究性，且拓展學(xué)生專業(yè)視野，對(duì)課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)等進(jìn)行深入分析。目前，已經(jīng)順利進(jìn)行了兩輪混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革，建立了“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)在線平臺(tái)，積累了線上學(xué)習(xí)資源，形成了混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)思路，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)具有較高創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才目標(biāo)。

二、“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

（一）總體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”課程32學(xué)時(shí)，分5個(gè)教學(xué)內(nèi)容單元（圖1）。教學(xué)2～4單元講述沖裁工藝及沖裁模具設(shè)計(jì)、彎曲工藝及彎曲模具設(shè)計(jì)、拉深工藝及拉深模具設(shè)計(jì)，系統(tǒng)介紹沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，每單元均要求學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)期間所掌握的相關(guān)技術(shù)理論知識(shí)和技能，完成針對(duì)生活中常見沖壓制品的沖壓成形工藝分析及模具結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生沖壓工藝方案確定能力及沖壓模具設(shè)計(jì)能力。

（二）混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

經(jīng)過兩輪混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)，初步建立“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”課程在線教學(xué)資源及設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)平臺(tái)，針對(duì)不同的教學(xué)單元，設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的包含課程簡介及教學(xué)大綱、單元學(xué)習(xí)要求、多媒體課件、視頻資源、課外拓展學(xué)習(xí)資料、習(xí)題等教學(xué)資料（表1）。

（三）混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施流程

本教學(xué)改革意在以模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)為目標(biāo)、與傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)共同進(jìn)行構(gòu)建“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”線上動(dòng)態(tài)資源+線下教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐課程資源混合教學(xué)平臺(tái)，通過此模式，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵問題的探索，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性及創(chuàng)造性，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。具體實(shí)施流程為以下幾個(gè)方面。

1.課前動(dòng)態(tài)課程資源建設(shè)?；旌显O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中，課程動(dòng)態(tài)資源庫的建設(shè)至關(guān)重要，需做以下幾項(xiàng)工作：（1）發(fā)布課程簡介及教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度等信息，供學(xué)生了解課程概況；（2）制作上傳本課程課件、視頻、案例等資料；（3）進(jìn)行課程內(nèi)容分析，制定計(jì)劃，布置學(xué)習(xí)任務(wù)；（4）設(shè)置線上師生討論交流通道，以豐富傳統(tǒng)課堂。

2.優(yōu)化線下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)?；旌显O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)是：通過分析教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)等問題，根據(jù)不同學(xué)生學(xué)習(xí)能力，設(shè)計(jì)多樣化課堂教學(xué)內(nèi)容，如以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)在線平臺(tái)反饋信息（學(xué)生預(yù)習(xí)、疑問等數(shù)據(jù)），分析出課堂教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性授課；（2）采用現(xiàn)有企業(yè)用模具實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具資料收集、案例分析匯報(bào)等形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思維的能力；（3）總結(jié)課前線上自主學(xué)習(xí)及線下課堂教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

3.促進(jìn)課后模具設(shè)計(jì)實(shí)踐互動(dòng)交流?；旌显O(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)需要理論知識(shí)內(nèi)化及課程設(shè)計(jì)實(shí)踐兩個(gè)過程，故課后需要學(xué)生進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。具體有以下幾點(diǎn)工作：（1）學(xué)生需要先進(jìn)行針對(duì)各自沖壓件工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再將所設(shè)計(jì)圖紙上傳至線上作業(yè)互動(dòng)平臺(tái)，教師進(jìn)行在線圖紙?jiān)u閱；（2）教師與學(xué)生線上互動(dòng)交流，對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探討，并對(duì)關(guān)鍵問題進(jìn)行針對(duì)性答疑；（3）通過課堂反饋，設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)，優(yōu)化課堂教學(xué)形式，以提高教學(xué)質(zhì)量。

三、教學(xué)改革措施

（一）設(shè)計(jì)探究式學(xué)習(xí)模式的教學(xué)過程

圍繞混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)為主題、以實(shí)戰(zhàn)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，教學(xué)過程中，采用“線上課程資源+線下授課”的教學(xué)模式，按照“探索沖壓產(chǎn)品工藝特性—學(xué)習(xí)理論知識(shí)—模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐”進(jìn)行（圖2）。在教學(xué)實(shí)施過程中，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生自主探索和解決問題能力，豐富傳統(tǒng)教學(xué)。

（二）利用“模具設(shè)計(jì)實(shí)踐”激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

課程中2～4個(gè)授課單元采用為激發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的形式，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)學(xué)生為主體參與的教學(xué)過程。以《沖裁工藝及沖裁模具設(shè)計(jì)》單元為例，學(xué)生根據(jù)線上教學(xué)資源和學(xué)習(xí)任務(wù)，在“探索沖壓產(chǎn)品工藝特性”環(huán)節(jié)以各自模具設(shè)計(jì)作業(yè)為單位，完成各自沖壓產(chǎn)品工藝特性的自學(xué)內(nèi)容，各自繪制產(chǎn)品零件圖、確定沖壓工藝方案、作沖裁過程分析；“學(xué)習(xí)理論知識(shí)”環(huán)節(jié)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，包括沖裁模刃口尺寸、沖裁力、典型沖裁模結(jié)構(gòu)、沖裁模關(guān)鍵零部件等的設(shè)計(jì)及選用方法，課堂實(shí)施過程中，獲得較好效果；根據(jù)反饋信息，這種教學(xué)方式有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有助于提高學(xué)習(xí)效率，有助于鍛煉創(chuàng)新能力。

（三）引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)信息加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)

本課程開設(shè)于大三下學(xué)期，此階段學(xué)生學(xué)習(xí)過“工程制圖”“工程材料”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“互換性與測(cè)量技術(shù)”等課程，學(xué)生已經(jīng)掌握了進(jìn)行完整模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識(shí)，因此，教師收集許多市場(chǎng)流行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例，要求學(xué)生參考相關(guān)文獻(xiàn)和案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課前初步模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，課上進(jìn)行展示及討論設(shè)計(jì)思路，并由教師指出存在的設(shè)計(jì)問題提出建議。通過此種教學(xué)形式，進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考，積極學(xué)習(xí)。

（四）利用“在線測(cè)試”檢驗(yàn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)效果

針對(duì)課程理論知識(shí)內(nèi)容，在2～4單元引入“在線測(cè)試”，在授課或課后復(fù)習(xí)中使用，以檢驗(yàn)學(xué)生掌握理論知識(shí)情況，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多樣化考核方式。在線測(cè)試考查結(jié)果：第1次優(yōu)秀和良好占比54%；第2次優(yōu)秀和良好占比61.4%；第3～6次優(yōu)秀和良好占比達(dá)到73%左右。學(xué)生在測(cè)試過程中，開始重視學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，故測(cè)試結(jié)果逐漸提高，說明一定程度上提高了學(xué)生的聽課效果。

（五）采用多元化考核評(píng)價(jià)方式

過去本課程采用開卷或閉卷考試的考查方式，考核形式較單一，不能準(zhǔn)確反映學(xué)生真實(shí)水平，故本次教學(xué)改革采用多元化考核形式，在混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)過程中，采用多元化課程考核方式，包括課堂練習(xí)及討論分析、線上測(cè)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)作業(yè)、期末考試等，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行多元化考核評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。

四、“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教改成效

“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”于2020—2021學(xué)年、2021—2022學(xué)年春季學(xué)期在18機(jī)制1～2班（60人）、19機(jī)制1～2班（62人）實(shí)施了兩輪混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，綜合學(xué)期末學(xué)生考試成績及模具設(shè)計(jì)實(shí)踐作業(yè)等進(jìn)行分析，教改取得一定效果。

（一）平臺(tái)建設(shè)及使用

課程建設(shè)中，上傳課程資源數(shù)51份，含教學(xué)大綱、課程教案、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、教學(xué)課件、視頻資源、課外擴(kuò)展學(xué)習(xí)資料等。首輪混改教學(xué)實(shí)施中，訪問課程總數(shù)2575人次，教學(xué)材料閱讀次數(shù)5247人次。第二輪實(shí)施中，訪問課程總數(shù)3461次，教學(xué)材料閱讀次數(shù)4141人次。課程學(xué)生訪問統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，18級(jí)學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長累計(jì)8400分鐘，人均學(xué)習(xí)時(shí)長140分鐘；19級(jí)學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長累計(jì)8646分鐘，人均學(xué)習(xí)時(shí)長約139分鐘。以上數(shù)據(jù)可知，學(xué)生接受線上教育平臺(tái)，線上課程資源使用情況較好。

（二）學(xué)習(xí)成績反饋

“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”課程的教改授課（18、19機(jī)制1-2班學(xué)生）與未采用混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)方式時(shí)期的授課（16、17機(jī)制1-2班學(xué)生）進(jìn)行了數(shù)據(jù)對(duì)比，期末考試成績?nèi)司岣?.6分，由于采用線上資源+線下講授的混合教學(xué)形式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)更具針對(duì)性，因此，教改下的學(xué)生在課堂中表現(xiàn)比未采用教改時(shí)的學(xué)生更有活力。在學(xué)生反饋中，教改下的學(xué)生更愿意向教師咨詢關(guān)于設(shè)計(jì)思路的問題，并在課堂中更愿意發(fā)表個(gè)人意見。以上結(jié)果分析，混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革取得了成效。

五、教改中存在問題與改進(jìn)措施

（一）需有效監(jiān)管學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況

混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的課前自學(xué)和課后設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，均要求學(xué)生具有良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣、獨(dú)立思考及自主管理能力，但多數(shù)學(xué)生能夠做到利用各種資源完成線上學(xué)習(xí)，但還是有些學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差，需要進(jìn)行必要的監(jiān)管。例如，根據(jù)學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長統(tǒng)計(jì)，兩輪混改教學(xué)中，人均學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長雖然約為140分鐘，但其中有在線學(xué)習(xí)時(shí)長最長的學(xué)生達(dá)873分鐘，在線學(xué)習(xí)時(shí)長最短的學(xué)生僅18分鐘。針對(duì)少數(shù)學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的情況，應(yīng)該進(jìn)行必要的監(jiān)督，如在后續(xù)教學(xué)中可將在線學(xué)習(xí)時(shí)長等納入平時(shí)成績考核范圍，以此督促學(xué)生積極參與在線學(xué)習(xí)中，很好完成課前和課后課程學(xué)習(xí)。

（二）設(shè)計(jì)能力水平因?qū)W生個(gè)性而異

混合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)過程中設(shè)置了的模具設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在此環(huán)節(jié)中有較大差異。針對(duì)這一問題，首先教師可事先根據(jù)不同學(xué)生的專業(yè)理論基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力特點(diǎn)等各個(gè)方面進(jìn)行初步評(píng)定，按照異質(zhì)原則建組，再加強(qiáng)小組管理。即采用“討論小組”模式建組，成員構(gòu)成安排設(shè)計(jì)能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)能力弱、理論知識(shí)掌握較好相結(jié)合的學(xué)生3～5人；討論小組成員可在各自的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖拿出進(jìn)行展示并展開討論，可起到激發(fā)設(shè)計(jì)思路、共同進(jìn)步的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最大化激發(fā)小組成員創(chuàng)新能力，最終促進(jìn)全體學(xué)生共同進(jìn)步。

（三）進(jìn)一步加強(qiáng)混合設(shè)計(jì)實(shí)踐線上資源建設(shè)

“沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)”是一門具有較高應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)課程。涉及機(jī)械、航空、汽車等多領(lǐng)域和許多生活必需品，同時(shí)在新材料成形、微電子及通信技術(shù)等方面也有廣泛應(yīng)用。課程教學(xué)改革緊跟時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，將新技術(shù)、新理念引入教學(xué)改革中，突出授課內(nèi)容的市場(chǎng)綜合應(yīng)用性。根據(jù)市場(chǎng)對(duì)專業(yè)及行業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和要求，依托初步建設(shè)線上資源平臺(tái)，持續(xù)加強(qiáng)拓展課程資源。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息，對(duì)已有線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行視頻制作以豐富線上視頻資源，以更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

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Abstract： Modern industrial enterprises have more and more demands for innovative talents. In a multi-disciplinary environment， in order to cultivate contemporary college students awareness of independent learning and lifelong learning， the ability to constantly learn and adapt to development， and the ability to efficiently solve complex engineering problems and innovation in the professional field. This paper takes the stamping process and mold design course as an example， introduces “mixed design practice teaching” into teaching， establishes online video resources and other learning platforms， and accumulates many practical online learning materials， meanwhile， the teaching mode of “motivating students to learn independently” has been realized， the quality of applied talents of mechanical undergraduate majors has been improved， the innovation ability of college students has been improved， and excellent high-quality talents have been delivered to the society.

Key words： stamping process and mold design; mixed design practice; cultivation of innovation ability