面向新工科的“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程教學(xué)改革策略與實(shí)效*

紀(jì) 晶，胡彩旗，李勝多

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，山東 青島 266109）

當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智能為核心的新型、新興、新生的新工科專業(yè)不斷涌現(xiàn)，對高校育人的與時俱進(jìn)及把握工科人才培養(yǎng)方向形成新的挑戰(zhàn)[1]，以“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程為例，表現(xiàn)在校內(nèi)的理論課程教學(xué)和實(shí)際專業(yè)能力培養(yǎng)脫節(jié)嚴(yán)重，增大了學(xué)生的就業(yè)難度，這對高等教育的發(fā)展是非常不利的，為此，對“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程的教學(xué)改革迫在眉睫。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高模具設(shè)計能力，是教學(xué)改革的關(guān)鍵所在[2-4]。在新工科協(xié)同育人項目支持下，教研組教師們對“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程進(jìn)行了教學(xué)策略的改革和創(chuàng)新，取得了較好的教學(xué)效果。

1 課程考核模式及評價標(biāo)準(zhǔn)的改革策略

考試是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)工作水平的主要手段之一。考試結(jié)果不僅能顯示教學(xué)效果，還對教學(xué)過程起著重要的推動與導(dǎo)向作用，因而考試仍是中國高等教育教學(xué)工作中的重要環(huán)節(jié)[5]。

1.1 當(dāng)前考核方式及其弊端

現(xiàn)行“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程的考核采用百分制，其內(nèi)容包括期末考核、平時考核和考勤考核3部分。這3 部分覆蓋了教學(xué)過程中的學(xué)生聽課狀態(tài)、作業(yè)情況、出勤情況及對知識的理解應(yīng)用能力，反映了教學(xué)的過程及結(jié)果，評價成績真實(shí)公正、客觀具體，但也暴露出一些弊端，體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)，弱化能力培養(yǎng)

“沖壓工藝與模具設(shè)計”是一門理論與工程實(shí)踐聯(lián)系較強(qiáng)的專業(yè)課程，重在培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識前提下能夠進(jìn)行簡單沖壓模具的設(shè)計和計算的能力，掌握各種模具結(jié)構(gòu)的運(yùn)動原理和工作過程。現(xiàn)有的考核方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生對理論知識的掌握，缺乏對于體現(xiàn)學(xué)生個體的綜合運(yùn)用理論知識進(jìn)行模具設(shè)計的能力的考核與評價，從而形成重理論輕能力的教學(xué)現(xiàn)狀。甚至出現(xiàn)部分學(xué)生平時不用心學(xué)習(xí)，考前進(jìn)行緊急“突擊”性的機(jī)械記憶，也能順利通過考試的情況[6]。因此，針對不同性質(zhì)的專業(yè)課程應(yīng)該設(shè)有不同的考核和評價標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2 成績比例匹配不合理

現(xiàn)有的考核評價標(biāo)準(zhǔn)中，期末測試成績所占比例偏高（約占總成績的70%），因此學(xué)生只要考前進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹巴粨簟本湍苊苫爝^關(guān)。這種考核標(biāo)準(zhǔn)很難全面客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)知識應(yīng)用能力，尤其對于一部分應(yīng)用能力強(qiáng)但背誦記憶能力弱的學(xué)生，其成績并不理想，這種有失公平的考核標(biāo)準(zhǔn)無法體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果，因而會極大地影響學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和興趣，同時，也會在無形中引導(dǎo)學(xué)生僅追求理論知識的熟記熟背，而忽略原理的理解和應(yīng)用，形成“只知其然，而不知其所以然”的學(xué)習(xí)弊病。

綜上，現(xiàn)有的考核方式和評價方法嚴(yán)重影響了教學(xué)內(nèi)容的深入和學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，限制了教師和學(xué)生的創(chuàng)造力。

1.2 考試內(nèi)容和方式改革策略

針對現(xiàn)有考核方式存在的弊端，教研組教師決定改變現(xiàn)有考核標(biāo)準(zhǔn)中的考核內(nèi)容和考核方式，重視考核內(nèi)容的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性，重視學(xué)生靈活性和創(chuàng)新性的結(jié)合，具體措施如下。

現(xiàn)行考核的形式（期末考核、平時考核和考勤考核）不變，但期末考核的形式和內(nèi)容有所調(diào)整，考核內(nèi)容分為理論性考核和應(yīng)用能力考核2 張試卷。其中，理論考核試卷是對基礎(chǔ)知識、基本理論的理解進(jìn)行考核，和現(xiàn)行試卷考核內(nèi)容接近，但降低難度和分值。應(yīng)用能力考核是對應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決實(shí)際問題的能力的考核，例如：可給出由易到難的多個體現(xiàn)不同層次的沖壓模具設(shè)計的相關(guān)題目，讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)和個人能力選擇其一進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)學(xué)生一旦選擇了某個題目并且作出正確的解答，就說明學(xué)生已經(jīng)掌握了相對應(yīng)層次的模具設(shè)計方法及理論，從而獲得相應(yīng)的分值，這樣就能夠真實(shí)地檢測出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和專業(yè)能力。

1.3 成績評價標(biāo)準(zhǔn)改革

“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程考核方式改革后仍然按照百分制進(jìn)行評價，考核的3 部分（期末考核、平時考核和考勤考核）所占比例不變，期末考核成績?nèi)哉伎偝煽兊?0%，平時考核和考勤考核占總成績的30%，但期末考核中理論考核和應(yīng)用能力考核各占50%。其中，應(yīng)用性考核可設(shè)為開卷考試，學(xué)生可以攜帶教材、手冊、課堂筆記等資料進(jìn)入考場。試卷選題以對工業(yè)生產(chǎn)中的沖壓加工實(shí)例進(jìn)行分析和模具設(shè)計為主，試題為多選題目，每個題目的難度和分值不同，若學(xué)生完成多個題目則按最高分值的題目賦分，理論考試和應(yīng)用考試的考試時間均為1 h。

1.4 預(yù)期效果

通過對青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院2018 級、2019 級學(xué)生的考核模式及評價標(biāo)準(zhǔn)的初步嘗試，學(xué)生明顯地改變了以往散漫、盲從的學(xué)習(xí)態(tài)度，課上變被動灌輸式聽課為主動高效聽課，課下向老師提出的問題也顯著增多，課上課下展現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生的理論學(xué)習(xí)成績、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力等均得到較大幅度的提升。

2 引入思維導(dǎo)圖創(chuàng)新教學(xué)方法

2.1 “沖壓工藝與模具設(shè)計”課程思維導(dǎo)圖的典型應(yīng)用

圖1 為講解沖壓工藝的具體實(shí)施過程制作的思維導(dǎo)圖。通過將煩瑣的抽象文字描述轉(zhuǎn)化為易于識別的圖像信息，使學(xué)生能夠?qū)_壓工藝過程建立起清晰、連續(xù)、完整的知識結(jié)構(gòu)，易于理解和記憶。

圖1 沖壓工藝流程導(dǎo)圖

圖2 為沖壓生產(chǎn)工藝三要素的思維導(dǎo)圖，包括沖壓設(shè)備、沖壓材料、沖壓模具，其分散在教材的不同章節(jié)中，用文字描述的內(nèi)容比較分散，思路不連續(xù)，不利于初學(xué)者理解和記憶。在教學(xué)中通過制作思維導(dǎo)圖，可簡潔方便地告訴學(xué)生獲得一個沖壓成型件由設(shè)備到材料到模具的全過程。該導(dǎo)圖可用于開課初的第一次課，讓學(xué)生對新課程建立起整體的、清晰的知識結(jié)構(gòu)，為后面深入系統(tǒng)地學(xué)習(xí)做好鋪墊。另外，在學(xué)習(xí)模具種類劃分時可將該圖再次導(dǎo)入、再次遇見，使學(xué)生進(jìn)一步加深對以沖壓件為核心的沖壓模具及模具種類的深刻認(rèn)識，便于深入理解和加深記憶。

圖2 沖壓生產(chǎn)三要素思維導(dǎo)圖

圖3 為描述沖壓工序分類的思維導(dǎo)圖。沖壓工序分為分離工序和成型工序2 大類，每一類又有詳細(xì)分支，知識點(diǎn)較分散、凌亂，不利于初學(xué)者對沖壓工藝課程的整體把握和學(xué)習(xí)。在教學(xué)實(shí)踐中，將教材中涉及到的全部沖壓工序根據(jù)板材坯料的狀態(tài)進(jìn)行分類、整理，制作成圖3。在講授沖壓工序前引入該圖，進(jìn)行概括講解，使學(xué)生在頭腦中對全部的沖壓工序構(gòu)建出一個完整的、清晰的知識輪廓，在后面具體學(xué)習(xí)各種工序時就不會感到茫然無序，易于實(shí)現(xiàn)對各工序及工序間關(guān)系的整體把握和活學(xué)活用。到?jīng)_壓工序內(nèi)容講授的最后，再調(diào)出該圖進(jìn)行串講，使學(xué)生對全部工序建立起系統(tǒng)的、詳細(xì)的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加深對沖壓工序知識的理解和記憶。

圖3 沖壓工藝分類導(dǎo)圖

2.2 思維導(dǎo)圖在課堂教學(xué)中的教學(xué)實(shí)效

使用思維導(dǎo)圖提高了教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。思維導(dǎo)圖有助于教師組織教學(xué)，提高教師的教學(xué)效率和教學(xué)效果；有助于學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)、全面、深入的學(xué)習(xí)和理解，易于提高學(xué)生的記憶力、理解力。

使用思維導(dǎo)圖便于快速記憶。文字記憶的方式需要讀者先理解內(nèi)容再記憶。利用思維導(dǎo)圖的圖像記憶卻不同，它抓取的是圖像信息，而人的右腦是專門用來進(jìn)行圖像信息處理的，記憶潛能比左腦高100 萬倍，所以人的記憶方式更利于圖像記憶，思維導(dǎo)圖這類圖形化工具的使用，可以幫助學(xué)生快速記憶和理解。

繪制思維導(dǎo)圖的過程即是主動學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)的過程。讓學(xué)生課后復(fù)習(xí)或考前復(fù)習(xí)時整理思路制作導(dǎo)圖，導(dǎo)圖的制作過程是學(xué)生由被動機(jī)械式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)的過程，加深了對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和把握，大幅提高學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生作品展示。“沖壓工藝與模具設(shè)計”課程理論教學(xué)結(jié)束后，給學(xué)生布置繪制“沖壓模具設(shè)計一般流程”的思維導(dǎo)圖作業(yè)。將全班學(xué)生分成4 組，組內(nèi)協(xié)商討論、優(yōu)化改進(jìn)，最后提交作品，教師組織學(xué)生進(jìn)行評比，成績計入個人課程積分。

圖4 為學(xué)生制作的沖壓模具設(shè)計流程思維導(dǎo)圖的獲優(yōu)作業(yè)。圖中系統(tǒng)、全面地展示了沖壓模具設(shè)計的一般過程，包括從一開始的沖壓零件的工藝分析到生產(chǎn)方案指定、沖壓設(shè)備選擇、工藝規(guī)劃及相關(guān)計算、模具典型零件（凸凹模、定位、推件、卸料等）設(shè)計及最后機(jī)架的確定，完整地體現(xiàn)出沖壓模具設(shè)計所涉及的全部內(nèi)容。

圖4 沖壓模具設(shè)計流程思維導(dǎo)圖

以上教學(xué)實(shí)踐證明，“沖壓工藝與模具設(shè)計”課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾胨季S導(dǎo)圖，能夠促進(jìn)教學(xué)，提高教與學(xué)的效率和效果。

3 結(jié)束語

在新工科建設(shè)的大背景下，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院師生通過近3年的改革和探索，對考核模式和評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初步嘗試；在課堂教學(xué)中，創(chuàng)作一系列思維導(dǎo)圖進(jìn)行輔助教學(xué)，創(chuàng)新了教學(xué)方法。通過改革和創(chuàng)新教學(xué)，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)信心，提高了學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，取得了較好的教學(xué)效果。