《塑料模具設計》課程教學模式的探索與研究

于相慧

摘要：本文針對傳統的塑料模具設計課程教學存在的問題，根據機械工程及自動化專業模具設計與制造方向人才培養目標及課程教學體系改革的要求，為提高塑料模具設計課程的教學質量，從課程內容、教學方法、教學手段等方面進行了教學模式的探索與研究。通過運用多媒體教學和案例教學，采用模具設計CAD/CAE技術，來提高學生模具設計能力和解決實際問題的能力。

關鍵詞：模具設計；多媒體；案例教學；Pro/E

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）06-0175-02

模具是工業生產的重要工藝裝備，用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。近年來，在國家產業政策支持下，隨著高新技術產業的發展，模具工業發展迅速，塑料模具技術也有了很大提高。在電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具生產，而由模具產業創造的價值往往是其本身價值的幾十倍、上百倍，因此模具被稱為工業產品的“效益放大器”。模具工業在國民經濟中的地位也越來越重要。同時模具工業的發展，促使市場用人要求不斷提高，急需具有創新意識的應用型高級人才。為適應市場需求，增加學生就業渠道，我校在機械工程及自動化專業課程體系建設和改革中，確立了模具設計與制造方向人才培養目標和課程教學體系。

塑料模具設計是一門專業技術課，其綜合性、實踐性都很強。多年來，由于受傳統的教學觀點和教學方法的影響，課程重點一直定位于基礎理論部分而非應用，淡化了模具設計的應用特點；同時課程教學信息量大而抽象，模具結構和工作原理涉及的示意圖多而復雜，加上學生的感性認識較少，學習中很難與工程實際聯系起來，因而造成教師講授費力，學生普遍感覺課程內容枯燥，理解困難。另外對機械工程及自動化專業的非模具專業的學生來說，課程學時相對較少，教學內容、側重點不同于模具專業。如何適應目前市場對人才培養的要求，達到應用型人才培養目標，改變傳統的教學模式，調動學生的學習積極性和興趣，就成為一項勢在必行的任務。

一、運用多媒體教學

為了提高教學質量，調動學生的學習主動性，激發學習的興趣，充分應用多媒體技術的強大功能，將多媒體運用到教學中。

在傳統教學中常常采用板書、掛圖、實物模型展示等方法進行課堂教學，靜態的示意圖和模型又難以直觀地描述出動態的材料在模具中成型的工藝過程，學生仍難于理解模具各零部件之間的動態關系。如八字擺桿式二級脫模機構，結構復雜，用文字很難把模具開模的順序、脫模的過程描述得生動清晰，學生聽起來吃力，很難消化吸收所學知識。此外，本課程大多采用老師講，學生聽進行授課，缺少師生互動，學生參與不到課堂中來，這種單一的、滿堂灌的教學形式造成學生學習的積極性不高，無法掌握課堂教學內容，導致教學效果不理想。

在塑料模具設計課程中運用多媒體教學，應用各類素材如2D和3D圖片、Flash動畫和一些典型的生產場面視頻等，將傳統教學手段難以表達的內容和難以觀察到的塑料成型過程、模具內部結構和脫模方式等動作原理通過動畫、聲音、圖像、文字形象地展現在學生面前，將繁雜、抽象和難以理解的內容變得簡單、具體、形象和易于理解，增強了直觀性，有效地培養了學生的空間想象能力。如將八字擺桿式二級脫模機構的動作制作成Flash動畫，利用視頻將結構動作過程動態地展現出來，使原來難以理解的知識點二次推出脫模動作以直觀的方式表達出來，使得課堂教學形象、直觀、生動、活潑，有助于提高學生的理解、記憶和學習興趣，提高了課堂效率。

二、實施案例教學

塑料模具設計課程是綜合性和實踐性很強的課程，根據機械工程及自動化專業模具設計與制造方向人才培養目標要求，社會對模具應用型高級人才的需求，在該課程教學過程中，堅持以基礎理論“必需”和“夠用”為度，以技術應用為主，重點突出知識的實用性，培養學生分析問題和解決實際問題的能力。針對機械工程及自動化專業的非模具專業的學生，課程學時相對較少，要使學生能夠在短時間內掌握模具技術，具備較高的專業技能，依靠單一的理論教學很難實現以上目標，因此將案例教學應用于塑料模具設計課程的教學中。

案例教學是在學生初步掌握了相關基本知識和基本分析技能的基礎上，教師根據教學目的和教學任務的要求，運用生產實例或精選出來的案例材料，組織學生通過討論或者研討來進行學習的一種教學方法。在塑料模具設計教學中實施案例教學，可以改變枯燥的教學氛圍，鼓勵學生獨立思考，互相交流，調動學生課堂學習的積極性和主動性，使學生在熟悉具體案例的過程中，通過自學、分析、討論、總結，快速掌握模具專業知識，培養學生分析解決問題的能力。如在講授完注射模具設計基本知識后，就以相機鏡頭蓋塑料模具設計作案例，讓學生分析、討論，確定該模具的總體結構方案，型腔布局，分型面，澆注系統，脫模方式，模具溫度調節等，學生在尋找答案的同時，復習、鞏固了所學知識，培養了學生實踐能力、綜合運用知識解決問題的能力，又使課堂教學氣氛變得更加活躍，學生找到了學習的樂趣，提高了學習的積極性。案例教學將理論與實踐很好地聯系在一起，彌補了單純理論講授教學的一些缺陷，對培養學生的自主學習能力、實踐能力和創新能力等具有重要意義。

三、引入CAD/CAE技術

由于我國模具工業的快速發展，塑料模具設計和制造已離不開計算機輔助設計、輔助工程、輔助制造（CAD/CAE/CAM）。這就要求從事塑料模具設計與制造的學生在具有扎實的理論基礎的同時，能夠與時俱進地掌握模具設計與制造新技術和新方法。因此，在塑料模具設計課程教學中引入三維軟件Pro/E。

Pro/E設計模具功能十分強大，Pro/MOLDESIGN提供了方便的、實用的三維環境下模具設計與分析的各種工具，可以改變傳統的注塑模具設計方法。利用這些工具，可由塑料制品的三維模型建立模具裝配模型，設計分型面、澆注系統和冷卻系統等，從而完成模具成型零件設計。最后利用EMX專家模架系統提供的標準模架庫完成模具總體裝配設計。在模具設計過程中還可以隨時對參考零件（添加到裝配體中的制品模型）或模具部件進行分析檢測，如拔模角度檢測、制品厚度檢測、分型面檢測、投影面積計算、充模仿真、開模仿真以及裝配干涉檢測等。Pro/E中的塑料顧問（PlasticAdvisor），可以代替試模，在模具投入制造前，用來模擬塑料熔體在流道與型腔內的流動和充填過程，以便能及時發現設計中存在的問題進行修正，以縮短模具開發周期，降低生產成本。

在塑料模具設計課程教學過程中將模具結構知識講授和Pro/E軟件緊密結合，可進一步加強實踐教學，彌補不能現場教學的不足。有了Pro/E軟件的三維造型為基礎平臺，使教學過程非常形象逼真，學生在短時間內就可以通過實體造型模擬學習到大量實用的模具結構知識，如講解八字擺桿式二級脫模機構的模具結構時，通過Pro/E三維建模、動畫裝配和分解，學生可清楚地看到模具中每個零件的位置和結構，再對應模具裝配圖分析模具結構與特性，講解各部分的作用與要點，學生就能夠清晰地理解深奧的模具結構問題。在講解注射成型工藝時，運用Pro/E的塑料顧問，可進行工藝參數的優化，確定合理的澆口位置，進行產品的質量分析，直觀的畫面，展示了塑料成型的整個過程，使學生能夠掌握注射成型工藝制訂方法，分析各因素對塑料制品質量的影響，教學效果較好。

通過對本課程教學模式的探索與研究，對培養學生綜合分析、設計和創新能力等方面有較大的促進作用，增強了學生的學習能力、實踐能力和創新能力，提高了學生學習的興趣，教學效果好。雖然本課程教學受總體學時不足和學校自身硬件條件的局限，相信隨著教學設備的不斷更新，教學體制的不斷完善，在今后的教學中，我們還要不斷地探索和研究，最終實現培養應用型高級人才的目標。

參考文獻：

[1]李占國，等.培養具有創新意識應用型高級人才課程體系的建設與實踐[Z].機械類課程報告論壇文集，北京：高等教育出版社，2006.

[2]郭德紅，紀向榮.案例教學的要素和方法[J].衡水學院學報，2007，（2）：107.

[3]孟展.現代多媒體教學手段利弊分析研究[J].中國科技信息，2006，（5）.