信息化技术与模具课程融合策略探究

张小东，陈 旋，钟良伟，万建文

（共青科技职业学院，江西 九江 332020）

0 引言

信息化时代的到来对各行业带来新的挑战和发展机遇，高校作为新技术、新思想的集结地，课堂作为知识传输的主战场，如何利用信息化技术提升课堂教学质量，发挥信息化技术在教学中的作用十分重要。国际模具及塑胶五金产业供应商协会秘书长罗百辉认为“对于模具制造行业，信息化内容主要是模具制造数字化、集成化、柔性化、智能化以及制造过程虚拟化、网络化与全球化”。

1 现有信息化技术与课程融合模式分析

冯娜等[1]提出面向注射模企业协同设计与制造服务平台，如图1所示，完成了模具协同制造、协同设计、系统商务管理的工作。

武燕等[2]以《冲压模具设计》课程为例，从遴选教学内容→软件框架结构设计→编制软件脚本→收集制作素材→软件合成→调试优化，通过6个过程将典型模具设计转化为线上教学软件，进一步树立以学生为主体，引导学生自主学习，该软件框架如图2所示。

图1 注射模协同服务平台功能模型

图2 模具设计与制造多媒体教学软件结构

张文兰等[4]认为信息技术与课程整合有效性应以培养学生获取知识能力、分析问题、解决问题能力作为教学目标，信息技术实施注重整合过程中教学内容的设计、培养教师的全新教学方式，加强学生实践能力才能保证信息技术与课程整合的有效性。

夏云才等[5]将教学资源信息化上传到云平台，在课前通过QQ等即时通讯软件分享给学生，完成课前预习，然后导入学习案例，进行课堂仿真训练，利用反转课堂分享所学知识，最后即兴知识测验，完成教学效果评估。

张艳等[6]研究了信息技术与课程整合在我国的发展，发现我国研究主要集中理论探讨、模式研究和应用反思3个部分，但是都处于理论研究的初级阶段，多而乱且不够深入。大多研究主要探讨了整合的概念，条件（软件和硬件）、目标、意义、需注意的问题等，即为了整合而整合，广大学者和教师介入整合的表面探讨中，对模式研究和应用涉及较少，不能深入地研究信息技术与课程整合的真谛。

路英华等[7]在集聚状态下，建立模具结构设计应用运动仿真试验平台，将其应用于高校教学中，利用SolidWorks软件完成模具模型构建模型库、模具运动仿真，将三维源软件、仿真源软件等整合到超星网络教学平台，以智能移动端展现模式，在教学过程中利用该平台，完成模具课程和信息技术的融合。

苏君等[8]在塑件结构工艺性分析的基础上，采用UG中模具设计与加工模块进行模具设计及模拟模具零件数控加工。通过实例表明，模具设计与制造的一体化应用，缩短了模具设计与制造的周期，提高了生产效率。

通过对现有研究成果进行分析，可以得出以下结论。

本文通过对比以往的一些国家级试点绿色矿山建设情况和当前最新的广东省绿色矿山建设要求，认为以往的绿色矿山建设在地质灾害监测方面未充分利用现代化数字手段。本文讨论了遥感卫星、无人机、大数据、云计算和人工智能等数字化技术绿色矿山建设中的重要意义，提出一种符合广东绿色矿山建设实际情况的地质环境监测与预警系统，具体包括基础信息、监测、评估、预警4个模块。在基础信息模块使用遥感技术，在监测模块使用无人机技术，评估模块使用人工智能技术，预警模块使用大数据、云计算和手机APP技术。通过融合传统的地灾评估方法和最新的数字化技术，多个功能相互结合，可为监测和预测矿山地质灾害的发生提供一套可行的方法。

（1）信息化技术与课程融合并不是简单地将信息化技术在课程教学中的应用，不能采用“使用说”。

（2）信息化技术与课程融合不能一步到位，教师在构建时需要循环渐进，分阶段分步进行。另外，信息技术与课程融合是跨学科的教学设计与应用，仅依靠模具专业知识无法完成，需要其他学科教师协作完成。

（3）信息化技术与课程融合体系要形成闭环链条，从资源收集到课程效果评价应该是完整、闭环的链条。

（4）信息化技术与课程融合典型模式为：教学资料信息化转化→融合框架结构设计→教学过程与内容→信息化与课程融合有效性评价→信息化与课程融合体系优化→信息化技术与课程融合体系更新。

2 信息化技术与模具课程融合体系构建

高职院校的模具课程体系主要内容如图3所示，模具课程主要包括模具设计、模具制造以及模具实训课程。开展信息化技术与模具课程融合，首先要确定是否所有的课程都适合信息化，融合课程能否完全替代传统课堂教学，融合课程如何与传统课程相结合实现最优解。

2.1 教学资料信息化策略

教学资源主要包括教学资料、支持系统以及教学环境。将线下、网络教学资源整理，如模具专业资料库，完成教学资料整理与信息化转化。对于支持系统将传统的线下支持设备转化为云端支持，有效实现学生客户端的调用与线上学习，满足线上教学需求，教学资源信息化框架如图4所示。

信息技术构建的资源环境是数字化学习环境的保障，利用多媒体集成工具或网页开发，将需要呈现的课程学习内容以多媒体、超文本和交互友好等方式进行集成、加工和处理，转化为数字化学习资源，突破了书本是知识主要来源的限制，用各种相关资源来丰富封闭孤立的课堂教学，扩充了知识量，使学生不再只是学习课本上的内容，而是开阔思路，了解其他知识。学习者在丰富资源环境下学习，可以培养其获取信息、分析信息的能力，真正实现个性化学习。

2.2 模具类教学过程的信息化构建

模具教学内容授课方式主要有2种，一种是传统式教学模式，即“目录式”教学，按照教材目录层层递进，对学生进行授课；另一种是基于项目完成教学任务和目标，即“项目式”教学。不同的教学模式采用的信息化构建策略不同。

图3 模具课程体系框架

2.2.1 多元化的教学内容呈现

信息化的独特优势将传统二维的、教师口述的内容转化为多种媒体形式，利用媒介传送给学生，多元化的教学内容呈现有以下几种形式。

（1）二维结构转化三维结构。教材的课程内容如图5所示，学生如果仅看二维结构，对于模架的认识容易出现误解，二维结构中定模紧固螺钉仅显示1个螺钉（见图5（a）），而实际模架中有多个螺钉均匀布置在定模板上。

（2）静态图形转动态图形。模具零件多、结构复杂，如果仅依靠教师口述，则难以描述模具工作原理，所以利用动态动画可以更加直观、简单地让学生掌握模具工作原理。动态模型运动如图6所示，利用动态模型可以将成型零件工作过程直观展现，提高学生学习兴趣，更好地理解模具工作原理，使课堂教学情况更加良好。

（3）教材文字转音视频文件。教材文字转化为音视频文件常见的形式包括微课、MOOC等，利用音视频文件可以将枯燥的原理、概念性知识等转化为声情并茂的音视频文件，让知识点以更多种形式传送到学生大脑，强化记忆，学习效果更佳。

（4）封闭式教学转化为开放式。上述3种形式更多的是信息技术在模具课程的使用，未来必然是封闭式教学向开放式教学的转变。在封闭式教学中，不管使用何种方法教师仍是主体，学生仅能听，不能发挥学生的主观能动性。而开放式教学包含教学资源的开放式、教学过程的开放式、教学活动的开放式，如利用云金山文档、石墨文档、飞书文档等软件，学生在课堂上可以分享教学资源、知识点、新技术等，实现新型翻转课堂的转变。

图4 教学资源信息化框架

图5 二维结构转化三维结构

图6 动态模型运动

2.2.2 训练情境信息化构建

模具课程中有专业实训，主要包括模具结构认知、模具课程设计以及模具零件加工金工实训。对于学校，传统实训存在以下不足。

（1）模具结构形式无法涵盖所有类型，高职院校一般只采购常见、典型的冲模、注射模，而对于吹塑模、弯曲模等较少，学生在模具认知实习过程中无法达到应有效果。

（2）模具实训成本较高，高职院校采购数控机床用于模具零件加工，设备价格昂贵。对于学生，模具零件加工难度较大，机床操作水平有限，如果直接上机操作，对学生安全、学校资产都会产生一定影响。

（3）模具资源配置不均。学生多设备少是民办高职院校普遍面临的问题，如果学生同时开展实训，必然造成资源紧张，分配不均。实操之前，教师讲解需要占有一部分时间，部分学生还没机会上手，实训已经结束或已经下课。实操知识没有实践强化，学习效果差。

利用信息化技术与模具实训课程相融合可以有效改善上述问题，现阶段融合模式如图7所示。岗位流程信息化情境构建主要针对模具设计、模具制造等课程开设，为每位学生安排1个模具设计工作室职位，每5～10位同学完成虚拟工作室组建。利用企业管理软件如REP软件，学生在系统内对客户传来的零件图或其他描述来形成订单，每个小组合作完成零件二维工程图、模具三维装配图和相关的设计说明书传送给客户。以实际工作流程为基础，搭建虚拟模具设计工作室，所有的信息传递、资料都必须传输到系统，按照实际工作流程操作，实现校企无缝衔接。

图7 实训课堂信息化构建模式

模具实操虚拟化情境，如模具零件制造时，首先将模具零件划分为板类零件（固定板、模座等）、轴杆类零件（凸模、型芯、导柱等）、轴套类零件（浇口套、导套等）以及复杂成形零件。实操情景化模拟界面如图8所示，信息显示区界面尽可能和实际机床操作界面、工作环境保持统一，在条件允许时将学校的机床型号设备转化为信息化模型应用到模具实操虚拟化平台上。除了网络实操平台外，现在还有VR虚拟操作，通过佩戴相关设备实现虚拟操作，如万维镜像-虚拟仿真平台，可以让学生走进模具企业，使所有操作更接近实物。

图8 实操情景化模拟界面

模具仿真信息化主要利用各种仿真软件对模具设计进行优化，如MoldFlow、DeForm、AutoForm、Mastercam等，将零件网格化后，对设计的模具进行仿真模拟，发现设计缺陷，优化模具结构。

2.2.3 课后延伸信息化策略

课后延伸的信息化主要包括课后教学活动、学生评课以及教学反思。该阶段的信息化策略仍以“使用说”为主，课后学生将相关的信息通过网络平台或其他通信手段反馈给教师。模具课程与信息化课后延伸整合将“使用”转化为“融合”，需要遵循以下原则。

（1）真实性原则，所有的课后评价需要将学生真实意见、课堂真实效果反馈。

（2）量化原则，构架课程量化反馈指标，保证模具教学评价全面。

（3）应用化原则，利用评课效果、课后活动来促进教学质量的提升。

依据该原则课后延伸信息化策略，构建课后延伸信息化流程，如图9所示。利用数据采集系统，对学生匿名评价、量化指标以及教学反思3个板块完成信息收集，采用智能分析系统，如词频分析、智能分析等，找出课堂优势和不足。为了扩大课后延伸，引入讨论分析模块，纳入同事、行业同仁等发表相关的建议和对策，继而对教学进行改进和优化，完成课后延伸信息化操作。

图9 课后延伸信息化流程

3 结束语

信息技术与课程融合是未来发展的趋势，尤其是在新冠疫情发生以来，线上授课成为了主要授课模式。将信息技术与课程融合的关键在于教学资源的信息化、课堂教学的信息化以及课后延伸的信息化。对3个阶段分别提出了相应的信息化策略，构建信息技术与模具课程的深度融合，将传统的“使用”转化为“有机融合”，利用信息技术提高模具课程教学质量，完成教学目标。