“材料成型工藝及模具設計”課程教學改革*

夏榮霞 ， 陳 可 ， 林盡染 ， 劉 平

（南京農業大學工學院，江蘇 南京 210031）

“材料成型工藝及模具設計”這門課程是材料成型及控制工程專業的核心專業課程，主要講授的內容包括兩個方面：其一是沖壓成型工藝及各種沖壓模具設計，其二是塑料成型工藝以及塑料模具設計。而每部分內容又包括原理、成形方法及設備、典型工藝、工程應用等幾部分內容。這使得這門課程在教學中出現了內容多、章節繁、知識點難、原理深等問題[1]。通過本課程的學習，學生熟練掌握材料成型工藝分析以及模具設計的基礎知識，具備中等復雜程度模具的設計能力。本課程著重培養學生的材料成型工藝分析及相應的模具設計能力。由此可見，該課程內容較為復雜，學習難度較大，該課程教學改革及實踐勢在必行。在互聯網背景下，該課程教學改革在教學內容和教學模式上應突出課程的實用性和先進性，提高教學效率，增強教學效果，達到教學目的[2]。

1 優化課程內容，實施案例教學

優化課程內容是課程教學模式改革建設的依據，在原有教學內容的基礎上進行優化，突出典型的材料成型工藝及模具設計內容，主要包含沖裁、彎曲、拉深、注射成型工藝及設計，并且根據各部分需要掌握的重點知識形成典型案例，以便教學模式改革；對其他非典型成型工藝及設計內容進行必要的組合。對此，需要在以下方面進行精心的組織和安排：結合材料成型及控制工程的專業課程、相關研究領域，圍繞典型成型工藝及設計內容組織教學，重點在于培養學生分析和處理問題的能力；重點提高教學理論內容與實際的聯系性，努力提高學生的主動性和創新能力；讓學生掌握“材料成型工藝及模具設計”專業問題的原理、解決方法和手段，提高學生的專業素質。

隨著機械、汽車、電子等行業的快速發展，對材料加工、成形工藝、模具設計和過程控制等方面的人才培養，提出了重工程、重應用的新要求[3]。在優化課程教學內容的基礎上實施案例教學，“材料成型工藝及模具設計”課程是一門綜合性和實踐性很強的課程，根據材料成型及控制工程專業人才培養目標要求、社會對應用型高級人才的需求，在該課程教學過程中，堅持以基礎理論的必需性及專業技術知識的實用性為主，突出重點，培養學生分析問題和解決實際問題的能力。案例教學法是在學生初步掌握了相關基礎知識、具備了基本分析能力的基礎上，教師根據教學目的和任務，選用合理的案例材料使學生從實際案例的情況出發，通過查找相關資料，獨立思考或集體協作，對案例進行積極主動的探究活動，從而提高學生解決實際問題能力的一種教學模式[4]。

通過引入的動畫及視頻內容講解案例，激發學生的學習興趣，并引出新的知識點及概念等；總結案例中涉及的重要知識點和概念，要讓學生深入理解，使學生將所學知識融會貫通，提高靈活應用知識的能力；通過對一些相關的案例進行歸納總結，對教學內容進行階段性應用和總結，讓學生了解和掌握相應階段的基本知識點。實施案例教學，鼓勵學生獨立思考，互相交流，使學生在學習具體案例的過程中，通過課前自學、課中分析討論及總結，熟練掌握專業知識，提高解決材料成型工藝分析及模具設計過程中實際問題的能力。

2 靈活運用多種教學形式

課堂教學效果與先進的現代化教學手段關系日益緊密，多媒體課件、動畫及生產現場視頻等資源已經廣泛應用于專業課程的教學過程中。一段簡短的生產現場視頻即可讓學生身臨其境，迅速了解注射設備的成型原理與基本結構[5]。本課程主要講授的內容包括兩個方面：其一是沖壓成型工藝及各種沖壓模具設計，其二是塑料成型工藝以及塑料模具設計。針對不同的教學內容，靈活運用多種教學形式，促進學生對各個知識點的理解，增強教學效果。例如，對于材料成型過程、模具內部結構和脫模方式等內容，如果采用傳統教學手段則難以表達，此時可以運用多媒體教學，應用各類素材，如2D和3D圖片、模具動畫和一些材料成型現場視頻等，通過動畫、聲音、圖像等直觀形象地展現在學生面前，易于學生理解。對于較為復雜的教學案例，可采用增加研討課時間的方式，訓練學生獨立思考、積極交流，最終解決問題的能力。學生預習、查閱資料和設計討論課題是對課堂教學必要的準備過程，教學方式多樣化，能充分調動學生學習的主動性和積極性，提升學生的學習能力。

3 模具CAD/CAE技術輔助教學

由于我國制造業的快速發展，材料成型工藝及模具設計已離不開計算機技術。這就要求學生在具有扎實的理論基礎的同時，能夠與時俱進地掌握材料成型工藝及模具設計的新技術和新方法。因此，需要采用模具CAD/CAE技術輔助教學過程的進行。采用CAE開發模式，模具的合理性通過有限元分析進行驗證，驗證過程在計算機中進行，大大降低了試模成本，縮短了開發周期[6]。在教學過程中將模具結構知識的講授和模具CAD/CAE技術的應用緊密結合，可進一步加強實踐教學，彌補課堂講授的不足。以三維造型軟件為基礎平臺，使教學內容更加形象逼真，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，通過三維建模、動畫裝配和分解，學生可清楚地看到模具中每個零件所處的位置和具體結構。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設計要點，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，運用模流分析軟件，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，通過直觀的畫面可以展示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。

4 配套課程網站建設

近年來，教育信息化技術高速發展，給課程建設與改革帶來了機遇[7]，基于移動互聯網絡環境，進行信息化教學改革，在超星教學服務平臺創建網絡課程，應用線上資源輔助教學。信息化教學是通過運用現代信息技術手段，開發教育資源，優化教育過程，以培養和提高學生信息素養為重要目標的一種新的教育方式[8]。

課程網絡平臺建設包括資料庫、習題庫、試卷庫、作業庫，以及所有章節的教學視頻、課件、單元測驗等，還提供了前沿學術文獻、應用技術經驗資料等教輔資料。在課程學習平臺上，學生需要完成單元學習和相應的課程活動。單元學習包括課前任務、課后作業、章節自測、教學課件、模具動畫演示、課外拓展項目。課程活動主要包括課程作業、在線測試答疑討論、課程問卷、試題庫[9]。信息化教學過程中，應用在線網絡教學平臺和學習通智慧教學工具，采用靈活的教學方式：課前通知并布置預習任務，學生自學及教師導學；課中教師有的放矢地講解知識點和相關案例，學生利用智慧教學工具以及網絡平臺資源進行學習；課后深化知識技能要求，教師提出拓展應用內容以便學生進一步研究討論。教師可以通過教學平臺了解學生在線討論的情況：主動發起討論及回應老師或學生發起在線討論的情況；利用資源學習的情況，如根據教師發布的導學信息瀏覽教學資源的情況[10]。

5 結論

通過實行“材料成型工藝及模具設計”課程教學改革，提高了學生學習的積極性和主動性，培養了學生的實際動手能力和參與意識，因此，該課程的教學改革取得了較好的教學效果。首先，從課堂來看，學生能夠處于注意力集中的狀態。其次，從課程的考核成績對比來看，實行教學改革后，學生成績比以往有了較大幅度的提高，說明學生對于該課程基本知識的掌握程度及綜合應用基礎知識解決問題的能力有了較大的提高。最后，通過學生反饋可知，大部分學生認為該課程學習內容豐富有趣，教學方式新穎，學習興趣得到明顯提升。綜上，積極推進和進一步完善“材料成型工藝及模具設計”課程教學改革非常重要，并且需要進一步完善課程網站建設，引導學生主動構建自己所需要的知識體系。