《塑料成型工藝與模具設計》的課程教學探究

李萌崛 楊璐霏 陳營

成都工業學院材料與環境工程學院 四川 成都 611730

1 教學改革的背景和課程概況

課程及課程改革是人才培養的重要環節，是高校教育的核心內容。面對新時期新形勢下高校課程建設的系列問題，教育部印發了《關于狠抓新時代全國高等教育學校本科教育工作會議精神落實的通知》（高教函〔2018〕8號），《通知》要求各高校要全面梳理各門課程的教學內容，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量。2019年教育部印發《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》，教育部將實施一流本科課程“雙萬計劃”，從2019年到2021年，完成4000門左右國家級線上一流課程、4000門左右國家級線下一流課程、6000門左右國家級線上線下混合式一流課程、1500門左右國家虛擬仿真實驗教學一流課程、1000門左右國家級社會實踐一流課程認定工作[1-3]。教育部倡導高校建立以應用能力為導向，多層次、多模塊、相互銜接的課程體系，不斷深入并加強課程內涵，增強課程與實踐應用的銜接，是高校課程改革的重要目標[4-5]。

《材料成型與模具設計》是工科學校材料加工專業的核心課程，其本身具有很強的理論性、技術性和實踐性。與此同時該課程在兼具較強的綜合性，兼具《機械制圖》，《材料力學》，《流體力學》，《黏性流體力學》等知識，更多地體現在該課程與機械學科相互關聯。該課程的教學目的是為了讓學生掌握制品設計和模具設計的基礎知識，熟練掌握模具的結構分類和內部結構，建立制品與模具之間的一一對應關系。

2 疫情防控常態化背景下教學面臨的挑戰

《塑料成型與模具設計》對材料加工專業學生的工程素養進行培養，對理論基礎和實踐要求相對較高，在教學過程中面臨的問題及挑戰如下：

2.1 課程內容涉及的知識點更新滯后

從教學內容上而言，《塑料成型與模具設計》課程主要可以分為塑料制品設計，模具總體結構，模具功能化機構和模具特殊化設計機構4個板塊。國內經典的教材在這4個方面內容偏于陳舊，很多的模具設計方案在產品生產過程中缺乏穩定性，設計圖紙在現有的模具生產加工中已經不再采用。陳舊的內容在國內現有模具教材中進行大篇幅的贅述，導致了學生花費大量的經歷去學習，對核心設計方案了解不充分。此外，現代成型理論、成型方法和成型技術革新較快，大多數的前沿理論和成型方法在教材中尚未涉及，學生無法從學習過程中去獲取。

2.2 課程內容過多需要優化知識結構

《塑料成型與模具設計》課程的知識結構主要為塑料制件設計，塑料模具的分類，澆注系統，注塑模成型零部件，合模導向機構，塑件脫模機構，側向分型機構和模具溫度調節系統八個部分組成，從基礎理論和常用的機構設計方面對模具的結構進行分類講解。該種知識結構的優點在于分體統的將塑料模具進行講解，講解內容細致知識點較大。但是該種知識結構也有不利之處，很多學生學習完以后依然不知道模具結構應該如何進行選擇和搭配，更難以通過制件結構本身特點選擇模具結構設計。

2.3 教學手段相對單一

在教學方面，依然是課堂灌輸的方式進行教學，如在講解制件設計過程中，老師從塑件設計的原則出發對塑料件設計方案進行講解。由于教學手段單一，學生在學習過程中難以對塑料結構件設計方案進行直觀了解，很多設計方案依然停留在記背層面?？傮w而言，《塑料成型及模具設計》課程的動畫，視頻和3D模擬方面的教學資源相對較少，課堂上難以直觀的展示模具內部結構和零件構造。這樣使得課堂的教學單一且缺乏趣味，容易導致學生在后期缺乏思考和探索。

2.4 缺乏實踐認識

《塑料成型及模具設計》課程是一門實踐性很強的學科，從模具的認識到模具的研發制件存在著較大的距離。《塑料成型及模具設計》實踐環節的課時數不超過10學時，并且在實踐過程中學生主要是以參觀記錄和書寫實踐報告為主，缺乏真正的設計模具和加工安裝模具。由于上述原因導致學生對模具的設計加工停留在認識層面上，不能夠對模具研發細節和加工流程深入了解，實踐經驗嚴重不足。

2.5 教學考評體系尚未健全

《塑料成型及模具設計》的考評體系中，期末考試占比為60%，實驗實踐部分占比10%，課堂考勤占比10%，作業占比10%。在傳統的考評體系中。對實驗實踐的考評占比較低，比較不受學生的重視?！端芰铣尚图澳＞咴O計》對是一門工科被背景的設計課程，對實驗實踐的要求較高，僅僅通過記背來掌握是遠遠不夠的。因此需要對教學考評體系進行優化設計，加大實驗和實踐方面的比重。與此同時，還需要對考評方法進行優化設計，使其能夠客觀地反映學生的綜合能力。

3 疫情防控常態化背景下課程教學的改革

針對以上教學過程中存在的問題，緊緊圍繞產業發展動向和發展趨勢，成果導向的教育理念（Outcome Based Education,OBE），充分考慮辦學定位和辦學條件，確定《塑料成型及模具設計》課程的人才培養目標，明確了學生在知識結構、設計能力和社會責任感方面的具體要求。根據人才培養目標對課程內容進行調整和更新，對課程資源進行整合，增加了現代成型技術、模具設計新方法新標準等課程，加強實踐環節教學，優化課程考評體系，開展如下的課程優化和改革。

3.1 對教學內容進行優化改革

課程教研組根據企業和設計院的需求變化，以及國內外新興的模具設計方案，以學生為中心，圍繞學科建設和人才培養，通過企業和學校合作共同建設課程。在課程內容改革中，適量精簡傳統的成型理論和傳統的制品設計理論，將現有的制品成型理論進行優化，使其教學內容與國內外企業的生產技術相吻合。在成型零件設計方面，將傳統的設計原則講解進行優化，通過企業設計案例以及三維呈現技術將設計原則進行講解，避免了傳統教學中對設計案例學習停留在記背層面。對模具成型結構講解方面，比如模具構造和合模導向機構方面，由于兩個部分在現代模具加工中已經實現了工業化標準生產，因此在兩個部分授課內容方面進行優化調整，將國內外模具生產標準進行講解，分析不同的模具之間選擇差異，深入了解模具生產的精度指標。在澆注系統，脫模結構，側向分型和模具溫控系統方面，由于四個模塊根據制品結構特點在結構方面差別較大，四個部分既需要單獨進行介紹也需要通過案例進行講解，并且依據最新的設計標準進行內容優化。

除了以往教學內容教學以外，《塑料成型及模具設計》課程內容設計中將引入對新技術、新成型方法和新檢測評估方法的介紹，通過擴充前沿的成型方法以及計算方法使教學的過程與時俱進。同時在實習實踐環節引導學生了解增材制造，快速凝固，高精度數控加工，極限火花放電等，通過現場的參觀和實踐操作，進一步拓寬學生的視野，增加課程學習的廣度和深度。將理論學習的知識引入實踐過程中，幫助學生加強課程與實踐練習，充分調動學生對模具學習的積極性。

3.2 引入混合教學手段進行教學改革

面對疫情防控常態化，《塑料成型及模具設計》的教學模式可以采用混合式教學模式，提高教學效果，強化知識應用。課堂教學和線上教學將應用多種教學手段，豐富課堂學習的內容，強化學生對知識的理解，促進學生思考和探索模具成型和模具加工的系列問題。線上課堂最大的優點在于資源的整合，通過多平臺多軟件將模具的結構進行最大程度的展現。目前較為成熟的線上平臺有慕課、在線課堂等，網絡教學資源非常豐富。與此同時，網絡教學相比線下教學，還更能夠及時反應學生的問題，便于老師對學生學習過程的管理和監督，量化對學生的考核和評價。老師能夠通過線上平臺直接掌握學生的學習情況和交流情況，可以獲取學生的學習時長，可以發布和提示學生學習的難點和重點。

在發展線上教學的同時，《塑料成型及模具設計》在教學手段的改革方面將3D動畫、3D仿真和3D成型等最新技術進行融合，利用現在較為成熟的Moldflow，ANSYS，Coretech Moldex3D，3DTIMON，3dmax等軟件對制品生產過程進行預測分析，模擬仿真。學生通過3D仿真和3D動畫，了解模具設計結構對制品成型的影響，有助于深入了解模具系統的設計方案和存在的問題，并且做出進一步的優化。

3.3 進行創新實踐教學改革

對模具知識學習的基礎上，還應注重對學生綜合實踐能力進行培養。實踐環節的教學改革是課程改革的重要組成部分，實踐起到課程教學與企業生產進行銜接作用，能夠實現課程標準，企業標準和創新標準的“三重融合”。教學實踐環節的改革主要有以下幾個方面：

3.3.1 搭建“校企共同育人”平臺高校與國內或者地區知名的模具企業共同搭建實踐平臺，鼓勵老師和學生參加企業的生產實踐。從制品設計、模具設計、模具生產和模具調試四個環節對老師和學生進行生產實踐培養，引導學生養成尊重勞動、崇尚技能意識，培育學生工匠精神。

3.3.2 鼓勵師生參加職業競技積極鼓勵老師和學生參加國內知名職業競技，如3D建模大賽，鉗工技能大賽，車工技能大賽等。在學校專業內開展專業技能競賽活動，專業宣傳，專業特點亮點展示系列活動，同步邀請企業工程師進行指導和講解，同學也通過競賽提升實踐能力。

3.3.3 引導學生參與導師的研究項目開放性的設立一些關于模具設計相關的課題，引導學生積極參加模具的設計和課題研究，進一步拓寬實踐教學，幫助學生豐富和完善學習知識點。課程教學改革積極鼓勵學生積極參與教師的課題和研究內容，引導學生了解模具設計中面臨的問題，積極幫助導師提出相應的解決方案。

3.4 優化課程考評體系

傳統的課程考評體系主要是以簽到成績，課后作業，課堂回答，實踐成績和期末考試五個部分組成，根據一定的占比計算所得最終的成績。每個高校在各個考評環節上制定的比重不完全統一，但是通常情況下比重最高的部分是期末成績。在考評體系制定過程中，對學生考試成績比較看重，對實踐能力和思維認知方面相對比較薄弱。學生在學習過程中，往往只重視知識點的掌握和記背，忽視了對思考能力和設計能力。對課程的考評體系的改革有如下幾個方面：首先，課程優化體系改革中，要加大對實踐成績的考評力度和成績占比，改變傳統的考評方式，有效地避免學生將主要的精力用于應對期末考試上。其次，建立實踐成績一票否決制度，實踐成績不合格的學生，課程的最終成績將視為不合格，由此推動和激勵學生重視實踐環節，積極進行專業實踐。最后，轉變傳統的評分方式，實踐成績不再由學校任課老師根據實踐報告給出分數，建議由所在實踐企業和工程師共同給出。任課老師只參與實踐環節學生管理，不參與對學生實踐分數的評定。

4 疫情防控常態化下教學改革的思考

這次疫情防控常態化給《塑料成型及模具設計》的課程教學帶來了挑戰，同時也激勵課程改革的進場和教學手段多元化轉變，為探索工科類大學教學方法改革帶來了機遇。筆者在本文中，通過對教學內容改革，教學手段改革，創新實踐改革和課程考評體系改革等方面，針對課程所面臨的挑戰提出課程改革方案，推動課程教學的不斷完善。隨著《塑料成型及模具設計》課程教學改革的不斷推進，將不斷培養出綜合型、應用型專業人才，為國家的基礎工業提供有力支撐。