基于智能制造的模具課程教學改革初探

于丹 蔡建新

摘 要：“中國制造2025”是以智能制造為核心，在生產自動化的基礎上實現制造智能。模具工業作為基礎工業的重要組成部分，正面臨更大的發展機遇，也面臨著用工短缺的問題，需要具備模具智能設計制造專業知識技能，能夠適應模具生產要求的綜合型技能人才。在這樣的大環境下，教師應積極進行模具智能制造的課程教學改革研究，使學生在學習模具專業知識的基礎上掌握智能制造的相關必備知識技能，提高市場競爭力與創新能力。

關鍵詞：智能制造 人才培養 模具課程 教學改革

在實施“中國制造2025”戰略及“國際工業4.0”的大背景下，模具的生產過程將向智能化、自動化方向發展，模具行業技術需要全面提升。許多企業正逐步應用CAD/CAM/CAE技術、三維設計技術、ERP和IM3等信息管理技術，以及高速加工、快速成型、機器人技術、智能制造、虛擬仿真及網絡技術等許多高新技術。所以教師在教學過程中也要結合智能制造的職業特點，培養全能型的模具專業人才，這也是模具等相關專業教學改革的方向。

一、基于智能制造的模具行業發展需求

以智能制造為核心的“中國制造2025”要實現制造業的升級，是在生產自動化的基礎上實現制造智能化。模具企業為提高產品的競爭性，同時解決所面臨的用工短缺問題，在智能制造方面的需求日益增強。智能制造在模具生產過程中是一個系統工程，涉及模具設計、加工、裝配及管理、產品的生產、運送存儲、質量檢驗等主要生產環節，包括了機械、電氣控制等多方面的技術模塊集成，這些模塊之間相互關聯，共同作用于模具的生產。職業教育所培養的人才通常是一線的技術技能型人才，在技術高度集成的智能生產模式下，要求生產一線人員要懂得更多更全的相關技術知識，如果對機械、電氣控制等知識掌握不全面，就不能實現關鍵工序的智能化及關鍵崗位的機器人替代，也就很難發揮智能制造的優勢。相關裝備出現問題時也很難發現，容易導致生產延誤。模具企業未來發展需要對機械、電氣控制知識綜合掌握應用程度較高，能夠分析解決生產實際問題，并且具備良好的職業道德、團隊協作能力的綜合型技能人才，以實現智能制造技術在模具生產各環節中的實際應用和不斷進步。

二、基于智能制造的模具專業課程設置

1.智能制造視域下的模具應用類崗位

與傳統的模具生產制造模式相比，模具智能制造過程對崗位人員的需求有所變化和提高，要求工人在原有工作的基礎上，能夠完成與生產相關的自動控制及智能控制的工作內容?，F企業對模具智能制造應用類崗位需求主要有CAD/CAM/CAE軟件應用、CMM/CNC/EDM設備操作、自動上下料機械手操作與維護、模具裝配與智能分析調試、自動檢測設備及檢具應用維護、工裝夾具應用維護、自動夾緊裝置及電氣控制部分的應用維護、智能小車應用維護和3D打印等。

2.模具智能制造相關課程

通過定位模具專業面向的崗位及職業能力的分析，教師應在模具企業智能制造發展需求的基礎上，研究建立模具專業課程?，F在模具專業課程主要有基礎課程如機械制圖、機械設計基礎、金屬材料與熱處理、機制工藝、公差與配合、電工電子技術、液壓與氣動技術、金屬切削原理，專業課程如數控加工技術、模具CAD/CAM、模具制造技術、沖壓模具工藝與設計、塑料模具工藝與設計、機加工實習、鉗工技能實訓等。對應模具智能制造的發展方向，需在現有課程的基礎上，進一步增加模具智能制造的相關專業課程配置。可考慮逐步增加模具智能制造應用類崗位相關課程，如CAE軟件應用分析、3D打印技術、CMM/EDM設備操作、自動夾緊裝置原理與應用、工業機器人應用、智能小車應用維護、傳感器原理及應用、PLC電氣控制/電氣維護等。職業院校以理論夠用為度，更側重實際操作能力培養，側重于應用類崗位課程。

三、基于智能制造的模具專業課程教學過程

1.生產過程的鏈條組式教學

模具智能制造專業課程的數量增加，學生對課程的系統性和關聯性缺乏認識，學習掌握的難度加大，并且專業課程需在不同階段內完成理論內容學習，與模具智能制造生產過程的實際應用存在較大的距離。為更好地構建實用知識體系并應用于工作實際，可考慮將模具智能制造專業課程按實際生產過程建立課程鏈條組，按生產過程完成專業知識的學習、整合及實際應用，使每個教學環節的知識能夠環環相扣，并最終完成簡單模具的智能制造生產，對專業知識鏈條形成閉環。

模具智能制造專業課程鏈條組按實際生產過程的順序安排教學，將課程按照生產階段需要進行分配，并在每個階段配合實訓內容。模具生產過程可分為三個階段，第一階段為產品分析及模具設計環節。在這一階段學習模具工藝及設計課程，如CAD軟件應用、CAE軟件應用、3D打印技術等;同時完成實訓內容，如典型模具產品工藝性分析、CAE成型模擬分析、模具產品3D打印、模具CAD三維設計。第二階段為加工工藝及制造環節。這個階段進行的理論課程學習，有模具制造技術、CAM軟件應用、EDM技術應用、數控加工技術，完成的實習內容有模具典型零件加工工藝過程卡編制、CAM軟件編制典型零件加工程序及加工模擬、EDM設備操作、機加工實習。第三階段為模具裝配調試及產品檢測環節。需要的理論課程有模具裝配工藝、鉗工技能實訓、工業機器人應用、智能小車應用維護、傳感器原理及應用、PLC電氣控制/電氣維護，配合實訓內容有裝配工藝過程卡編制、電腦模擬裝配和裝配實訓操作、模具試模修模，產品檢測分析（CMM檢測設備操作、檢測量具使用）、機械手自動上下料操作與維護、送料小車的控制維護、自動夾緊裝置操作維護。專業課程理論以夠用為度，實際應用環節內容需緊密結合企業的生產實際，選擇典型模具智能制造案例。

2.班組化協同小組教學

現在的學生思維活躍，動手能力強，信息化意識較強，在模具課程教學過程中增加智能制造的相關理論及實踐內容，可以提高學生的學習興趣。在教學過程中，教師可將學生按自身擅長和就業的意向分成協作組，將擅長不同技術的學生組成班組，以班組化的形式組織教學，使學生在學習中體驗工作角色扮演，溝通合作，共同完成工作任務，并適當予以獎勵。在教學過程中努力實現理論學習和實訓操作相結合、虛擬教學與實物相結合、學校學習與企業實踐相結合，有效提高教學效果和效率。具有活力的教學組織形式可以極大地提高學生的學習積極性。使學生在實踐過程中對理論知識進行整合及應用，形成較強的專業基礎技能、專業核心技能和專業素質技能。

3.多元化考核模式

基于智能制造模具專業課程的考核可采取多種考核形式?？紤]到教學知識的全面性，可采用部分卷面測試，對基礎理論部分以考卷形式考核。模擬生產過程的理論及實訓部分內容還可以考慮采用分析討論、實際操作、完成工作任務單、形成分析報告的形式考核，并輔以圖紙、操作記錄等?；谥悄苤圃炷＞邔I課程考核需在教學過程中進行，改革以往以期末一張考卷定成績的模式，而是對模具專業課程的每個階段內容進行實際應用性考核。每個階段所取得成績占學生總成績的一部分，合理分配分數占比。考核的內容完全按照實際工作要求進行，選取典型真實的生產案例。通過多種考核形式的結合，重點突出實際應用性。通過鏈條組的教學過程及多元化考核形式可以進一步強化專業課程教學效果，并逐步形成合理實用的考核體系。

四、基于智能制造的模具專業課程的質量控制

基于智能制造的模具專業課程教學實施的綜合性及實踐性都較強，為實現預期的培養目標，教學過程中需要綜合考慮多方面因素的作用。首先，要有專業化的教師團隊。教師團隊是構成課程改革的關鍵因素，直接影響模具智能制造知識鏈條組中各環節任務的實現。教師團隊要具有研究性、實踐性和發展性特點。第二，建立模具智能制造綜合實訓室。學生在綜合實訓室能夠深刻認識專業知識技能在真實工作中的應用，體驗到模具實際生產過程，提高對知識技能的理解和掌握能力。第三，要認真組織好模具智能制造課程的教學實施。結合課程綜合性較強的特點，詳細設計任務實施步驟及內容，最大程度面向企業實際應用。第四，加強對學生思想及紀律性的教育。教學大部分在生產現場，環境的改變可能使個別學生的注意力難以集中，或者學習態度有一些變化，但學生仍然是教學的主體，教師在教學過程中要迅速轉變學生的觀念，讓學生主動參與、積極學習。

五、小結

基于智能制造的模具專業課程按照模具企業的實際生產過程形成課程鏈條組，采用班組化教學形式并結合模具綜合實訓室，形成環環相扣的教學過程。將模具智能制造的專業知識學習與模具企業智能制造所需專業技能緊密結合，可提高學生對專業的認識及知識技能的應用能力。學生能夠系統、直接體驗實際生產過程，能有效地促進學生對知識技能的主動建構。模具智能制造典型案例的引入及多元化考核形式的設計，能夠充分調動學生對專業課程的學習興趣及實際應用能力，可以使學生快速進入到能力生長的路徑。并通過完成簡單模具智能制造的生產全過程及勞動成果，形成專業知識鏈條的閉環，真正使“制造”成為“智造”的過程。

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（作者單位：無錫技師學院）