基于OBE的沖壓工藝與模具設(shè)計教學(xué)改革研究及實踐

聶文忠 李國華 劉青海

（[1]上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 上海 201418；[2]上海春創(chuàng)金屬制品公司 上海 201918）

0 引言

OBE（Outcomes-based Education）最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革，是指基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，OBE強調(diào)人人都能成功、強調(diào)個性化評定、強調(diào)精熟、強調(diào)績效責(zé)任、強調(diào)能力本位。可見，OBE要求學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合多元彈性的個性化學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程完成自我實現(xiàn)的挑戰(zhàn)，再將成果反饋來改進(jìn)原有的課程設(shè)計與課程教學(xué)。教育應(yīng)該提供學(xué)生適應(yīng)未來生活的能力，教育目標(biāo)應(yīng)列出具體的核心能力，每一個核心能力應(yīng)有明確的要求，每個要求應(yīng)有詳細(xì)的課程對應(yīng)。其核心理念是“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”。

沖壓工藝與模具設(shè)計課程是材料成形及控制工程專業(yè)的一門核心課，其先修課程包括材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、金屬塑性成形原理等多門課程。本課程主要介紹各種沖壓工序的成形原理和受力特點；成形工藝方案的制定及其模具設(shè)計的基本方法和在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。課程的任務(wù)是使學(xué)生了解沖壓工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、現(xiàn)狀和今后的發(fā)展方向，并掌握沖壓工藝與沖壓模具設(shè)計的基本方法，并能運用本課程所學(xué)的內(nèi)容，正確設(shè)計出具有一定復(fù)雜程度的沖壓模具。本課程應(yīng)強調(diào)理論聯(lián)系實際，教學(xué)中要求加強實驗、實踐和科技活動等實踐性環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，教學(xué)要融入產(chǎn)教融合，從而拓展學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1 目前教學(xué)中的不足

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。因為目前大學(xué)生入學(xué)率高，生源總體素質(zhì)下降，疊加浮躁社會大環(huán)境，導(dǎo)致課堂上聽講學(xué)習(xí)的學(xué)生比率顯著下降。

（2）學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱。學(xué)生對沖壓工藝與模具設(shè)計先修課程普遍掌握不牢，不能融會貫通。另外學(xué)生空間想象力和看圖能力較差，看到模具的裝配圖腦海中想不出模具的三維模型。

（3）學(xué)生后期與本課程配套的課程設(shè)計能力不足。一些學(xué)生對沖壓模具課程設(shè)計不重視，僅理解為用CAD軟件畫圖，而沒有把設(shè)計的重點放在成型工藝性分析，模具的結(jié)構(gòu)選擇，工藝計算等方面。

（4）學(xué)生對沖壓工藝與模具設(shè)計知識和設(shè)計能力連續(xù)性不夠。沖壓工藝與模具設(shè)計主要講解不同的沖壓類型及常見的模具結(jié)構(gòu)，而沖壓模具的課程設(shè)計要求學(xué)生針對某個指定的制件完成模具設(shè)計。兩者之間稍欠成型工藝對比分析和模具結(jié)構(gòu)選擇等知識。

因此，采用基于OBE理論的培養(yǎng)方案，教學(xué)內(nèi)定與評價方法有利于學(xué)生系統(tǒng)掌握沖壓成形技術(shù)和模具設(shè)計的內(nèi)容，在后面的工作中根據(jù)技術(shù)發(fā)展和社會需要不斷學(xué)習(xí)，成為能夠適應(yīng)社會需求的現(xiàn)代化建設(shè)人才。通過近些年基于OBE模式的沖壓工藝模具設(shè)計教學(xué)改革探索與實踐，總結(jié)出了教學(xué)過程堅持以學(xué)生為主體和中心，堅持以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展的課程教學(xué)模式。

2 基于OBE的沖壓工藝與模具設(shè)計教學(xué)改革思路

2.1 理清課程知識學(xué)習(xí)特點及其課程與課設(shè)間的關(guān)系

沖壓成形工藝與模具設(shè)計由沖壓成形工藝與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分內(nèi)容然后再加一個沖壓模具課程設(shè)計組成。成形工藝設(shè)計主要介紹零件成形工藝方案設(shè)計與選擇，而模具設(shè)計主要介紹模具結(jié)構(gòu)的不同組成部分及作用。此外還需要考慮設(shè)計制造的經(jīng)濟性、壽命、安全性等因素。沖壓模具課程設(shè)計則包括工程材料、材料力學(xué)、材料成形設(shè)備、機械設(shè)計與制造、特種加工等多學(xué)科的知識，具有綜合性強、涉及面廣、工程背景明顯等特征，屬于工程知識的范疇。因此，該課程難以通過單純的課堂教學(xué)，而必須以實際的工程項目為背景，通過工程項目實踐，使學(xué)生在做實際項目的過程中逐步構(gòu)建相關(guān)知識和掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)模具設(shè)計能力。為此，采用項目教學(xué)法，以項目實踐為導(dǎo)向，基于真實項目的實踐訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)模具設(shè)計的相關(guān)知識，逐步培養(yǎng)模具設(shè)計能力。

2.2 積極引入多維現(xiàn)代教學(xué)方法

以多媒體技術(shù)為主，結(jié)合現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計軟件及其相應(yīng)的沖壓模具設(shè)計模塊，課堂教學(xué)視頻中包含金屬塑性變形理論基礎(chǔ)、典型模具結(jié)構(gòu)分析、仿真視頻演示、生產(chǎn)現(xiàn)場錄像，讓學(xué)生真正掌握沖壓零件（或產(chǎn)品）生產(chǎn)和模具設(shè)計制造的各個環(huán)節(jié)所需要的知識和技能，實現(xiàn)理論和實踐的真正有機結(jié)合。

在講授的過程中綜合講解沖壓工藝、計算、設(shè)計、分析與仿真。可以使學(xué)生在前期課程中學(xué)習(xí)到的內(nèi)容應(yīng)用到本課程學(xué)習(xí)中，使學(xué)習(xí)模具設(shè)計知識不空洞乏味。并且收集制作不同成形方法的動畫和生產(chǎn)企業(yè)的實際加工視頻，增強學(xué)生的感性認(rèn)識。開展校企合作課程，共同參與課程建設(shè)和教學(xué)的模式，積極與模具企業(yè)聯(lián)系，爭取把企業(yè)的模具工程師請進(jìn)教室為學(xué)生講解沖壓成形的相關(guān)知識，并且與企業(yè)工程師一道設(shè)計一些與企業(yè)工程實際接近的課程設(shè)計題目，提高課程設(shè)計的質(zhì)量，縮小課堂教學(xué)與企業(yè)實際間的距離。

2.3 課程教學(xué)與課程設(shè)計一體化的項目式教學(xué)

在課程教學(xué)中針對不同的沖壓類型選擇典型的工件，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容逐步完成成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)對比分析與選擇、工藝計算、模具設(shè)計與裝配等流程，這樣理論與實際制件相結(jié)合，學(xué)有所物，有的所用，變空洞理論為實際制件可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.4 采用科學(xué)合理的評價方法

為了培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，教學(xué)方法采用教師講授，課堂練習(xí)，課后查找資料，課堂課后利用計算機設(shè)計和課內(nèi)實驗多樣化的靈活方式。在教學(xué)過程中，將學(xué)生分成4-5人的小組，根據(jù)沖壓工藝與模具設(shè)計的授課內(nèi)容，針對不同的章節(jié)，布置大作業(yè)，以小組為單位完成。對模具設(shè)計計算類作業(yè)，必須通過三維CAD軟件完成，并且用word完成設(shè)計說明書，最后作成PPT上臺演講，小組提問交流。以期培養(yǎng)學(xué)生合作精神和表達(dá)能力。

對不同的章節(jié)采用不同的方法進(jìn)行過程化考核，具體如下：

（1）對第一章沖壓的基礎(chǔ)知識和第二章沖壓變形理論基礎(chǔ)，要求學(xué)生查找文獻(xiàn)，了解沖壓成形工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，整理文獻(xiàn)資料后撰寫過程流體沖壓成形的前沿綜述報告，作為一個大作業(yè)。

（2）第三章為本課程重點之一沖裁工藝與模具設(shè)計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設(shè)計整套模具并且編寫設(shè)計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（3）第四章為本課程重點之一彎曲工藝與模具設(shè)計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設(shè)計整套模具并且編寫設(shè)計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（4）第五章為本課程重點之一拉深工藝與模具設(shè)計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設(shè)計整套模具并且編寫設(shè)計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（5）本課程有實驗兩個，分別是沖裁間隙實驗和模具拆裝實驗，分組進(jìn)行。根據(jù)學(xué)生實驗報告質(zhì)量進(jìn)行評價。

整個本課程的過程考核包括以下內(nèi)容：（見表1）。

表1

最后成績評分方案如下：

出勤：占總成績15%，曠課、遲到、請假按照總學(xué)時比例扣分。

大作業(yè)：占總成績15%，每次5%，要求在規(guī)定時間內(nèi)必須提交，避免學(xué)生上課時間做作業(yè)在課前遞交，作業(yè)未按時提交本次不得分，嚴(yán)禁抄襲。

課內(nèi)練習(xí)：占總成績12%，共4次，每次時間10-15分鐘，題目課堂上由PPT給出，并提供1次重考機會（包含因請假錯過測驗的同學(xué)），重考不占用課堂時間，內(nèi)容區(qū)別于前一次測驗，考核成績按照測驗成績的80%計算。

PPT演講：占總成績15%，共3個，每個占5%，按小組得分和組內(nèi)學(xué)生互評來給分。

大作業(yè)設(shè)計項目提供1次重做機會，期末考試之前完成并單獨答辯，考核成績按照所得成績的80%計算。

實驗報告成績：根據(jù)做實驗的表現(xiàn)和實驗報告質(zhì)量評分，考核時占總成績的13%。

期末考試：考試閉卷，占總成績30%，考核內(nèi)容為全部授課內(nèi)容，若期末總評成績不及格，可申請二考，成績所占比重仍為30%。

3 小結(jié)

結(jié)合沖壓工藝與模具設(shè)計的課程特點，進(jìn)行了以O(shè)BE為導(dǎo)向?qū)_壓工藝及模具設(shè)計課程進(jìn)行了教學(xué)改革。實踐證明該方法能夠提高教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生積極性，有利于達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)造型、綜合型、應(yīng)用型人才的目標(biāo)。