塑料成型工艺与模具设计课程教学改革与实践

塑料成型工艺与模具设计课程教学改革与实践

纪晶;隋仁东;李胜多;胡彩旗

【摘 要】In this paper, the course characteristics of “plastic molding

process and mold design” and the current problems in the teaching

process are analyzed. The teaching methods are discussed. The four kinds

of teaching methods such as the task driven teaching, the project oriented

teaching, the heuristic teaching and the interactive teaching are presented

in detail. The practice teaching shows that the comprehensive application

of the four teaching methods can not only improve the teaching and

learning effects, stimulate the interests and self-conifdence of students,

but also enhance the professional ability and quality of students, broaden

the employment surface for them.%分析了塑料成型工艺与模具设计的课程特点及当前教学过程中存在的问题，从教学方法、教学手段方面进行了探讨，提出了综合采用任务驱动教学、项目导向教学、启发、互动式问题讨论与总结教学4种教学方法，并进行了教学实践。教实践表明，4种教学方法的综合应用，在提高了教学效果、激发学生兴趣和自信心的同时，也提升了学生的专业能力和素质，拓宽了就业面。

【期刊名称】《中国现代教育装备》

【年(卷),期】2016(000)023

【总页数】3页(P48-50)

【关键词】教学改革;模具;任务驱动;项目导向 【作 者】纪晶;隋仁东;李胜多;胡彩旗

【作者单位】青岛农业大学机电学院山东青岛 266109;青岛农业大学教务处山东青岛 266109;青岛农业大学机电学院山东青岛 266109;青岛农业大学机电学院山东青岛 266109

【正文语种】中 文

塑料模具在塑料成型加工中占有重要地位，其模具数量达到国内模具总量的40%。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及生产、生活的各个领域中得到了广泛应用。为了发展模具工业及适应工业需求，我校的机械设计及其自动化专业本科生在大四的上学期开设了塑料成型工艺与模具设计课程。大四的学生因面临着就业、考研、专业课学习、毕业设计等多重任务，学生平日事情多、时间紧、压力大，上课经常迟到或缺课，且上课积极性不高、对专业内容的学习往往提不起兴趣，教学效果较差。针对以上情况，如果还是采用围绕大纲系统地满堂灌式授课，就很难调动学生学习的积极性和主动性，尤其对于一些复杂的模具结构，如果学生没有强烈的求知欲望是很难读懂结构、理解动作原理的。

塑料模具设计作为一门理论性、实践性很强的专业课，该课程模具图例多、结构和运动关系复杂，对图形结构的空间想象力要求高；课程内容枯燥，授课难度大，学生理解较吃力，对教师的能力和经验要求高。近年的教学实践表明，学生对该门课程的理解和应用能力并不理想。究其原因主要是对模具结构、原理不甚了解。

以往的教学方法多是采用多媒体幻灯片(PPT)配合部分模具结构的动画演示授课，这种授课方式存在一定的局限性，表现在以下几方面。

(1)幻灯片上的模具图例是静态的，学生很难将静态的模具结构转换成模具各零部件之间的动态关系。如对模具分型面内容的学习是理解模具结构及动作顺序的基础，但仅依据静态的模具结构很难准确地判断出分型面的位置，特别是一些具有双分型面和多分型面的复杂模具，更是无从着手。

(2)Flash动画演示具有较好的教学效果，但对复杂的塑料模具结构，学生是在瞬间内被动地接受模具结构件的运动信息，在思维转换上会存在一定时间段的思维盲区，随着动画动作过程的往复进行，似乎恍然了解了模具结构运动原理，实问则似是而非；尤其是对于具有两个以上分型面或具有侧抽芯的复杂模具结构，分型面每一次分型完成的工序内容、分型和侧抽芯的运动关系、顶出和复位的实现等工序内容，学生看过动画后大多是懵懵懂懂，回答问题不知所以然。

综合以上情况，这种通过被动方式接受的图像、文字信息存在以下不足：接受快，理解不够具体深入；动画本身就简化了模具结构，因而对模具总体结构、工作过程的理解和认识不够全面。

2.1 教学方法和教学手段改革

基于以上情况，根据笔者多年的教学经验和教学实践，决定将授课方式由学生单一、被动接受方式向手脑并用的主动接受方式转变、将教学手段由“口授、PPT幻灯片”向“实物建模、多媒体、网络化”转变。让学生在学习理论知识的同时进行模具的三维建模，以获得感性认识，激发学习热情，提升专业技能。配合上述教学改革方式，在教学中综合采用任务驱动教学法、项目导向教学法、启发、互动式教学方法，调动学生学习的积极性和主动性，提高教学效果。

2.2 任务驱动和项目导向教学方法的实施

(1)学生分组

将学生按学习成绩和专业能力不同进行分组，将不同级别的学生划分到一个小组，这样有利于学生在项目活动中发挥各自优势，便于学生间相互学习、交流和合作[1]。

(2)项目、任务分配及实施

项目分类及每项任务的内容见表1。各小组围绕着项目任务展开工作，在产品成型工艺分析、模具关键参数的校核计算、浇注系统的设计、成型零部件的结构及工艺性设计、脱模机构设计、侧抽芯机构设计、导向系统与模架的选择、排气及冷却系统设计、应用CAD/CAM软件进行三维及二维工程图的绘制等任务环节中，围绕工作任务和时间要求展开讨论，制定出详细的工作步骤和成员分工，小组成员围绕任务进行设计工作。在这一过程中，教师不灌输理论知识，而是参与和引导学生进行积极地探索，使学生通过实践积累增长知识[1,2]。

学生每完成一个项目的任务后，教师在课堂上展示他们的阶段成果和最终成果，肯定取得的成绩和进步，找出缺点和不足。

2.3 启发互动式问题讨论与总结

启发、互动式教学能充分调动学生思考问题的主动性，激发创新式思维，变消极、被动的学习为积极、主动学习，在教学中起到事半功倍的效果。

(1)阶段性互动讨论

根据表1中的“问题讨论与总结”中的相关问题进行大讨论，让组内成员根据自己的设计任务，围绕“问题”展开讨论，形成组内答案。集体讨论时，各小组推出组内代表，表达组内答案，最后由教师协助梳理知识点，概括各项目中的重点和难点内容，并总结设计方法和经验。

(2)课终启发式知识升华

塑料成型模具中，双分型面注射模具和侧向抽芯注射模具是结构比较复杂的两种模具，如图1和图2所示。弄清楚这两种类型的模具结构和工作原理是学好模具设计课程的基础。在完成表1中的各项目任务后，学生对常见塑料注射成型模具已经建立起比较系统的结构框架，对其工作过程也有深入的了解。在此基础上，教师对每组学生布置如下任务。(1)比较图1、图2(另：提供动画演示)中两种模具结构的相同点。(2)根据图1，说明图2所示的模具在结构上如何实现侧抽芯功能。对于题目1，学生经组内比较分析后很快即能汇总出答案，而题目2将模具结构和功能的关系提升到了新的高度，学生会感到困惑、茫然，此时，教师可启发学生通过分析图1和图2中不同的模具结构部分分析其能实现的功能，通过比较模具结构，寻求、发现问题的答案。

以上通过利用启发式教学方法，层层深入、循序渐进地引导学生认清两种模具结构的本质区别、联系，深入、透彻地理解两种模具结构的工作原理、动作顺序和模具功能，使学生对注射模具结构的理解和实现方法的途径达到了更高的认知层次。

3.1 变被动为主动 提高了教学效果

以往教学中，教师是主导，学生是被动接受知识的客体，这种以教师为中心的授课方式，客观上限制了学生潜能的发挥；而任务驱动和项目导向教学方法的综合应用，使学生成为教学活动中的主动者，教师由原来主导者转变为引导者和协作者，指引学生掌握完成项目所需知识，协调项目训练。这极大地激发了学生自主学习、求知探索的欲望和兴趣，使学生在自主学习环境中，学习潜力得到充分发挥，学习积极性显著提高；小组成员之间分工协作，共同解决问题，使学生的创造性得以充分的发挥[1]。由此，通过项目导向和任务驱动教学方法使学生在完成项目过程中极大地提高了学习能力、自信心及团队协作能力，显著地提高了教师讲授、学生接收的教、学效果。

3.2 应用CAD/CAM软件于模具设计中 拓宽知识面、增强专业技能

塑料模具结构复杂，仅借助教材上的图例，很难准确把握模具装配图的结构，即便是从教多年的教师一时也很难讲清楚模具的结构及原理。在项目导向和任务驱动教学法中，借助于Pro/E，UG，Solid Works，Cimatron等三维软件，要求学生按任务要求，自行绘制模具中每个零件的三维结构图，确定运动关系和安装位置，再进行模具装配图的总装设计和干涉检查，经过对零件图的三维设计和总装图的装配设计，学生对模具结构不再陌生，对模具中各零件的装配关系、运动关系及模具的工作原理逐渐明了[3]。 3.3 模具方面就业率显著提高

据我校大学生就业跟踪调查结果显示，教改前学生选择、从事塑料模具方面工作不足2%，教改后达到12%左右。教改实践表明，学生对塑料模具的工艺分析、模具设计及计算、工程图的绘制等专业知识和能力的储备极大地提高了学生的自信心和学习能力，使学生敢于接受和挑战具有高端技术的模具研发工作。

教学实践表明，项目导向、任务驱动、启发、互动式教学方法的有机结合、同时借助CAD/CAE三维绘图软件，成功地激发了学生的学习兴趣和信心，培养和提高了学生的综合素质和专业技能，取得了较好的教学效果。

【相关文献】

[1]叶巍,魏蓉.基于塑料模具设计项目教学法的探索与实践[J].华章,2012(9):206.

[2]黄晓峰.案例教学在模具设计与制造课程中的应用研究与实践[J].中国现代教育装备,2010(15):75-77.

[3]张洋,段磊.基于任务驱动的模具CAD/CAM技能实训教学研究[J].中国现代教育装备,2014(1):93-95.