《冲压工艺与模具设计》课程中的项目化教学

汪菊英　徐盛学　陈超丽

摘要:《冲压工艺与模具设计》课程是高职模具设计与制造专业的主干课程,理论与实践结合紧密,要求学生熟练掌握模具设计的基本理论,能利用模具设计软件进行设计。传统的“先讲授理论课程再进行课程设计”的教学方式,很难达到预期的教学效果。文章对将项目教学法运用于冷冲压模具设计课程进行了探索。

关键词:冲压工艺与模具设计;课程设计;项目教学法

模具的发展以冷冲模具和注塑模具最具代表性。在传统教学中,大都是采用“先讲授理论课程再进行课程设计”的教学方式,学生的实践活动仅限于1~2周的课程设计,理论与实践脱节。笔者结合多年从事模具设计与制造的工作经历和教学经历,精选几个典型的职业工作任务为项目,采用项目教学法,将冲压工艺与模具设计及与之相关的冲压设备、冷冲模具的拆装与测绘、冷冲模具课程设计等内容融合在一起,使模具设计理论课程的讲授与实践过程集中在一起完成,取得了较好的教学效果。

项目教学法及其实施

项目教学法是以项目为导向,师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学行动。学生通过对实际工程项目的认识与了解,学习并掌握构筑于该项目平台上的相关理论知识,达到理论与实践的结合,其关键是设计和制定项目工作任务,一般按照以下几个阶段进行。

(一)项目的选取

项目的选取必须以课程的主要知识点为依据,可参照教材中的内容,但又不能完全拘泥于教材。教师在进行项目教学时,需要将教材中的主要知识点按照模具设计过程进行有机整合,由易到难形成项目教学模块,每个项目教学模块由若干项目工程即教学单元组成,每个项目工程包含若干主要知识点,形成项目教学的总体框架。在此基础上,教师开发出项目教学指导书,学生手中的教材可作为完成项目重要的学习资源词典。

项目的选取要考虑到实用性、与工厂实际工作的结合程度以及所涉及知识的全面性。项目内容应多样化,难易程度应适中,让学生既能顺利完成,又能提高综合能力。

教学中选用的项目工程应由教师筛选或在已有资料的基础上设计加工,力争知识点明确,目标具体。学生也可参与到项目的选取中来,如帮助查阅项目的有关数据,搜集相关资料等。笔者对项目作了以下选择:选择一个中等复杂程度,综合性较强的金属零件,该零件含有冲裁的基本工序——冲孔、落料等,并且含有弯曲或拉伸等工序,因此该零件的加工至少需要两套模具才能完成。

通过冲裁模具设计、弯曲模具设计和拉伸模具设计三个项目的学习,学生应掌握冲裁工序、弯曲工序和拉伸工序的工艺分析,确定零件的冲裁、弯曲和拉伸工艺方案设计及相关工艺计算,完成工作零件的结构设计,完成模具的三维造型图、二维总装配图的输出。同时,学生还应掌握设计说明书的编写,会填写冲压工艺卡和工作零件机械加工工艺过程卡,完成至少两个模具零件图的手工绘制。

(二)项目教学活动的组织

基础理论的学习与项目设计课时的安排基础理论的学习时间太短,会使学生对基础知识掌握不好,影响项目的完成质量和学习效果;学习时间太长,则不能体现项目教学的特色,不能保证学生按时完成项目。我们在实践过程中按1∶1的比例安排理论学习与项目设计制作的时间。由于各个项目的复杂程度不同,部分项目的工作不能在课堂完成,可让学生利用课外时间自己完成。

基础理论的学习教学中将理论教学与课程设计融为一体。教学一开始就将工作任务布置给学生,根据项目进行的过程,穿插讲述所需的理论知识,打破传统模具设计教材中按章节讲授的方式。教学方法采用自由讨论、总结与课堂讲授相结合的方式。在每次基础理论学习完成后,要求学生结合所分配的工作任务,利用所学的知识完成相关的设计内容。

基本技能的学习学生到模具拆装实训室进行模具拆装、测绘。教师既要给学生进行模具拆装的演示,又要讲清模具的结构特点,零件名称、作用及相互连接关系等内容。要求学生在两天的时间内完成模具的拆装任务,并测绘出模具的零件图和装配图。在模具设计课程完成后,是为期3周的《模具CAD/CAM技术应用》和4周的《模具制造综合实训》,学生要完成对所设计模具的制造,试模出产品。学生体验模具设计制造的全过程,有助于提高其理论与工程实际相结合的能力。

练习项目的选取及项目的设计制作学生练习项目的选取应遵循综合性强、难度适中,与工程实际结合紧密的原则,最好选用经过简单处理的工厂实际用的工件,如图1所示。学生分组人数不宜太多,一般每组4~5人,要求每组最少有两套以上经过共同讨论得出的工艺方案。每个学生的工作任务既有共同的部分(重要的知识点要求每个学生都得完成),又有不同的部分。这样可以保证在项目设计的过程中,既培养学生的团队协作精神,又充分发挥每个学生的创造力,同时可有效避免学生之间互相抄袭。基于这种原则,笔者把全班48名学生分成了10个组,要求每个学生对模具设计中的工艺计算都必须独立完成,对模具的工艺方案和结构设计由每组成员共同讨论,从最少2~3套方案中确定一种最优方案,每个学生完成模具中不同的两个零件图绘制。为了确保项目顺利实施,必须让学生了解所学专业的职业工作任务,教师应事先准备好学生完成项目所需的各种资料,如:模具设计用标准,标准件、标准模架等相关数据,设计采用的软件应尽量使用模具企业的常用软件。教师必须准备一个教学用产品,该产品应尽量全面涉及模具设计的各个知识点。在完成模具拆装实训后,就可以开始讲授模具设计的基础知识。教师应根据教学用产品详细地教学生进行模具设计,尤其是查手册,选择设计参数、标准件、标准模架时,更应举一反三地加以说明。教师应将课程设计的题目发给学生,按模具设计的流程讲授并布置作业,要求学生完成与之同步的课程设计工艺计算内容。最后集中两天时间,让学生到计算机房利用模具设计软件完成模具的三维造型图、二维总装图的输出以及模具零件图的绘制,整理设计说明书。这样,在较短的时间内,学生既完成了理论的学习,又完成了模具设计的内容。如表1所示,冲裁模具设计可分为以下几个项目来完成。

(三)项目验收和成绩评定

项目验收主要从两个方面进行:一是学生对项目的完成情况,完成的内容是否完整,如模具的三维造型图、二维总装图、零件图是否齐全,所标注尺寸是否有遗漏;二是项目完成的内容是否有重大或明显错误,如模具结构是否合理,模具零件能否加工制造出来等。

学生的学习成效可通过两个方面来评价:一是学生项目完成的质量,二是学生通过完成项目对专业知识的掌握情况。这个评价可以分两步:第一步对学生的模具设计图,教师要逐一进行修改,评出优良,指出不足。第二步答辩,成立答辩小组。首先由学生撰写一份项目完成情况综述,通过总结展示自己对知识的理解与掌握情况,然后每个学生用5分钟介绍自己项目的完成情况和设计思路,答辩小组用10分钟时间提问,根据学生的综述和答辩情况综合评定出成绩。

项目教学效果

真实的岗位工作体验学生感受到了所学专业职业工作的性质、任务以及完成任务所需要的耐心、细心、责任心,理解了教师所说的“一个尺寸的错误,将造成成千上万元损失”的含义,为走上职业岗位打下了良好的基础。

学习主动性增强学生在项目实施时会发现自己知识的不足,为了解决问题,他们去翻看教材,查阅手册,和教师、同学讨论。学习的主动性大大提高,对知识的综合运用能力大大提高。

学以致用学生懂得灵活运用书本知识,不断学习,且都围绕着完成项目这个目标,而项目正是他们将来的职业工作任务。

成就感和成功感的体验由于所选的项目是一个完整的模具设计,在这个过程中,学生在不断地修改结构,设计多种方案并从中选出最合理的,充分发挥了创造潜能,全面提高了学生的实践能力、动手能力、分析能力、交流能力、团队合作能力和解决问题的综合能力。

“项目教学法”的实践过程,既发挥了教师的主导作用,又发挥了学生的主体作用。学生接受了这样一种模拟职业工作过程的项目教学之后,再结合后续教学中的模具制造模块的训练,就基本上具备了模具设计与制造的基本能力,一旦走向工作岗位,就能很快地胜任自己的职业工作。

项目教学总结

实施项目教学法的目的是使学生在走上工作岗位前亲身体验真实的岗位工作过程。所以,项目的选用应该是专业岗位最具有代表性的职业工作任务。在实施过程中,需把多科知识融入其中。对于模具设计与制造这种纯技术性的项目来说,把完成项目的操作顺序列出来发给学生,对项目的完成和学生将来的工作非常有益。

一个专业项目教学的实行,将推动该专业教学课程产生根本性的改变。实施项目教学法之后,应按照项目所需的知识和能力对教学课程进行重新设置,课程顺序的安排按照循序渐进原则进行调整。着重对学生三大能力——机械制图、识图能力,模具软件的使用能力,模具三维转二维图形输出能力的培养。

项目教学的实施将促进教师理论与实操能力的提高。由于项目教学是按照企业的岗位工作过程对学生进行系统的培训,着重对学生能力的培养,这对教师来说是极大的挑战,需要知识、技术的不断更新。

项目教学法提高了学生的团队协作精神和创新能力,调动了每个学生的参与意识。由于要求学生从最少两套方案中选择最合理的一套,小组成员必须全员参与。在项目实施中,采取“帮”和“逼”两种方法,所谓“帮”,强调以小组间互帮为主,教师为辅;“逼”则以教师为主,小组为辅,对个别学生,采用规定任务、重点监控、到时检查的方法逼其完成。

参考文献:

[1]余姚.项目教学的研究与实践[J].中国职业技术教育,2003,(4).

[2]赵建华,李克东.协作学习及协作学习模式[J].中国电化教育,2000,(10).

[3]刘云生.项目学习——信息时代重要的学习方式[J].中国教育学刊,2002,(2).

[4]梁日红,项目教学法在模具设计与制造专业教学中的应用[J].荆门职业技术学院学报,2007,(12).

作者简介:

汪菊英(—),女,湖南衡阳人,广东白云学院机电工程系副主任,工程师,研究方向为模具专业课程的教学与管理。