應用型人才培養模式下沖壓工藝及模具設計課程設計教學分析和改革

王呼和　閆亮明　李小飛

摘? 要? 為培養材料成型及控制工程專業應用型本科人才，聚焦沖壓工藝及模具設計課程實踐教學環節，通過分析沖壓工藝及模具設計課程設計教學方法、教學內容和考核方法等環節存在的問題，提出相應的教學改革措施，評價教學效果，為沖壓工藝及模具設計課程設計的教學改革提供建議和思路。

關鍵詞? 沖壓工藝及模具設計；課程設計；應用型人才；實踐教學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）03-0111-04

0? 引言

在大力推進應用型人才培養的背景下，內蒙古工業大學材料成型及控制工程專業展開了工程教育認證工作，其實質是增強專業教育與工程實踐的聯系，促進工程教育人才培養對行業發展的貢獻[1-3]。為培養符合工程教育認證的高級應用型人才，必須聚焦實踐教學和工程實踐訓練環節。在普通高等院校中，專業設計類課程的教學在工科實踐教育中具有較高的地位。沖壓工藝及模具設計課程是材料成型及控制工程專業（塑性成形方向）主干課程。根據該課程專業特點和就業方向，課程組目前設置了兩周時長的課程設計環節，這一環節在材料成型及控制工程專業人才培養中具有重要的意義。該實踐環節對理論知識的學習和應用有重要的鞏固作用，對沖壓工藝及模具設計課程建設有重要的實踐作用，對培養材料成型及控制工程專業應用型人才有重要意義。

1? 課程概況

沖壓工藝及模具設計課程設計是基于沖壓工藝理論知識，完成典型沖壓零件的工藝和模具設計。本課程包含沖壓件的工藝性分析、經濟性分析和模具結構和零件設計。課程設計過程中，指導教師要求學生對典型零件的工藝方案進行充分論證，形成有效的成型工藝方案，完成模具設計以及相關模具加工方案等工程實踐的封閉環節。通過本課程設計，培養學生一定的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力，使其能夠從事沖壓工藝設計實踐工作。

本課程與其他專業課程的關系如圖1所示，對于先修課程，應當掌握機械加工基礎基本知識，熟練掌握模具制造工藝基礎知識，了解材料成型設備課程專業知識，掌握沖壓工藝及模具設計課程的重點理論知識，掌握沖壓件工藝性分析方法和模具設計方法后學習本課程。對于后續課程，應具有編制沖壓工藝卡以及模具設計的能力，對今后畢業設計、畢業實習等課程以及從事沖壓生產類工作起到實際訓練作用。

2? 學情分析

本課程授課對象為材料科學與工程學院材料成型及控制工程專業（塑性成型方向）大四學生，開課學期為第七學期。這時學生具有一定的專業基礎知識，對專業課程和實踐類課程感興趣，有強烈的工程實踐期望。通過先修課程的學習，學生已經了解各類金屬成型工藝方法，掌握了金屬塑性成型原理，具有閱讀裝配圖和零件圖能力，具有模具制造工藝基本知識。同時，本課程開課學期學生正處于畢業前期，研究生考試和找工作等環節的壓力時常影響學生完成課程設計進度要求，因此，在課程設置時應著重考慮開課學期和課程設計學時等情況。

3? 課程教學中存在的問題分析

目前，內蒙古工業大學材料成型及控制工程專業培養方案為2016年制定，沖壓工藝及模具設計課程設計教學總體情況分析如下。

3.1? 教學方法

沖壓工藝及模具設計課程設計主要以傳統的分組式和輔導式為主，該輔導方法主要是通過指導教師將學生分成若干組，分發設計題目，在一定的時間內（一般兩周時間），以集中輔導的方式完成設計任務[4]。教學主要依靠學生自覺性和主動性。根據目前國內地方應用型工科院校學生的實際情況，上述教學方法已不符合當前應用型人才培養目標，再加之個別學生不善于積極主動交流，導致教學效果不佳。因此，需要加強教師在指導課程設計過程中的總體監控作用，采用不同的教學方法，分類指導，因材施教。課程設計屬于實踐環節，培養方案中其他理論基礎課程的內容與其銜接和聯系程度不足，課程設置問題凸顯，導致學生不知理論知識的運用之處，經常出現沖壓工藝分析不正確、不合理，設計圖紙的尺寸標注不規范，設計說明書不規范等現象。

3.2? 教學內容

沖壓工藝及模具設計課程設計內容包括：分發設計題目、沖壓零件工藝性分析、必要的工藝計算、模具結構設計、繪制模具總裝配圖、繪制模具零件圖紙、編寫設計說明書等。分析往屆課程設計題目可知，課程設計題目偏簡單，不同形狀類型冷沖壓零件偏少，同一組中指導教師人數少，而學生人數較多，出現了冷沖壓模具設計結果類似的現象。設計過程中對零件的工藝分析方法單一，只是從沖壓工藝理論上進行分析，未與實踐過程相結合，理論和實踐脫節，無法完成既定的教學目標。多數學生沖壓模具設計根據CAD二維圖紙完成，對行業內部模具設計方法了解較少，模具CAD/CAM/CAE軟件在設計過程中的運用偏少，因此，導致學生對所設計的模具結構是否能夠運用于工程實踐產生較大的懷疑，整個設計過程只停留在二維紙面上。

3.3? 考核方法

沖壓工藝及模具設計課程設計考核方式為直接考核，考核內容由平時表現、圖紙質量、設計說明書、答辯成績組成。目前，課程設計中平時表現主要考核學生按時出勤情況。分析往屆學生成績可知，平時表現成績由出勤率決定，具有一定的片面性，因此，有必要采取一定的措施改革平時表現成績的考核。圖紙和設計說明書的成績評價主要由指導教師通過查閱圖紙、設計說明書以及答辯時回答問題情況進行綜合評價，但目前存在的問題是個別指導教師由于缺乏工程實踐經驗，對學生所設計模具結構合理性、經濟利用率及成本評價不能完全與行業接軌，對實現應用型人才培養目標有一定的影響。

4? 擬采取的改革措施

4.1? 教學方法

針對上述教學方法中課程設置問題，課程組采取了理論課程學習過程中分發課程設計題目和任務，隨著理論課程的深入使學生能夠提前考慮課程設計環節中遇到的重點和難點問題，做到理論課程聯系實際設計環節。該方法涉及的理論課程有沖壓工藝及模具設計、模具制造工藝、材料成型設備等課程，后續可結合專業創新實踐課程對所設計的模具進行實操加工以及裝配試驗，使設計環節不再停留于二維圖紙。

針對教學方法單一問題，在課程設計中期環節，指導教師組織并增加了小組討論環節，使每個學生參與合作完成設計中期任務，培養了協調團隊工作的能力，并在最終考核和成績中體現這一部分完成情況[5-6]。

同時，課程組預期增加線上輔導以及線上資源共享，通過MOCC和網絡沖壓五金模具設計資源分享典型沖壓模具設計案例，使學生設計思路更加清晰，運用各類資源更加熟練，促進課程設計更好地完成。在沖壓工藝及模具設計課程理論知識講解過程中，任課教師增加材料成型CAD/CAM分析方法等內容，學生自學AutoForm 4.0軟件，充分領會典型零件工藝分析方法，促使沖壓工藝方案的確定更貼近工程實際，提高工藝方案可行性。

4.2? 教學內容

優化課程設計內容，明確設計過程中的重點和難點。具體措施為：根據教學需要可通過鼓勵專業教師到生產實習單位參與產品開發和技術改造等工作。加強學習和交流，增強創新意識，將行業和工程實際中典型沖壓產品的模具設計作為該課程設計題目來源。增加設計類題目數量，盡可能做到不同類型沖壓件的選取，設置必做題目（基礎題目）和選做題目（能力提升類題目），提供不同難度題目選項，滿足不同層次學生對課程設計內容的要求，充分發揮學生主觀能動性，并制定考核方案[7-8]。增加前期CAD/CAM分析內容，促進學生與生產實際的聯系程度，利用AutoForm軟件分析典型拉伸類零件沖壓工藝過程，使工藝計算和數值模擬相結合，更加準確制定沖壓工藝方案。

根據學生對繪圖軟件以及基礎理論課程的掌握程度，有針對性地制定課程設計題目和任務。對有三維軟件和模擬仿真基礎的學生（選擇能力提升類題目的學生），制定三維軟件出圖和數值模擬相結合的任務。將傳統的模具結構設計和裝配圖和零件圖繪制等程序均在CAM軟件上完成，并編寫相應的設計說明書，總體改革措施如表1所示。

根據課程目標的要求，增加指導教師對行業內標準的學習，對學生進行標準零件以及零件圖畫法的針對性輔導。同時，每一個題目指定一名企業指導教師，協助指導教師完成各項設計過程以及必要的模具成本核算等工作，使學生的設計更貼近冷沖壓行業內部標準和規范，一般情況下，企業指導教師指導時間不少于10學時，并對組內學生進行有效的考核評價。

4.3? 考核方法

考核方式制定總體思路是將成績量化指標分散到平時各個階段任務完成情況。根據課程設計任務書要求的步驟和程序，可分別在前期、中期、后期、答辯四個環節進行成績考核評價。將以上幾個環節統稱為平時表現，針對以往平時表現的考核方法過于主觀化、不具體，個別學生的評價和成績與實際不符的現象，制定了詳細的平時表現考核內容以及方法。平時表現包括：沖壓手冊以及各項參考資料準備情況；考勤情況；是否按時與指導教師溝通設計思路，包括沖壓工藝方案確定、模具結構確定以及后續各零件的設計以及制造過程的完成情況。與此同時，進一步細化圖紙和設計說明書的考核標準，以提高圖紙質量和設計說明書撰寫規范性。總體考核方法如表2所示。

5? 教學效果評價

本文改進傳統沖壓工藝及模具設計課程設計教學方法，將改進的教學方法、內容以及考核措施引入2017級和2018級學生沖壓課程設計。對比2016級課程設計成績，改革后，2017級和2018級課程設計成績總體情況良好，低分學生數量明顯降低，中高分學生數量明顯提高。筆者認為產生這一變化的主要原因是設計過程中選題內容擴大化、教學方法多樣化、考核方式更細化。本文所述理論與實踐教學改革措施讓學生掌握專業理論知識的同時，提高了本專業學生自主學習能力和解決實際問題的能力，為同類實踐課程教學改革提供了有效的建議和思路。

6? 參考文獻

[1] 李更新.現代教育技術在《沖壓工藝及模具設計》課程教學中的應用[J].教育教學論壇，2014（39）：83-84.

[2] 李既白，余世浩，賀晶，等.《沖壓工藝與模具設計》課程教學改革的探索與實踐[J].教育教學論壇，2012（18）：25-26，18.

[3] 賈平.《沖壓工藝及模具設計》課程多元混合模式教學?探索[J].科技風，2021（6）：59-60.

[4] 張先滿.沖壓工藝與模具設計課程教學改進探索[J].教育教學論壇，2018（12）：119-120.

[5] 趙志忠，伍復發，孟力凱.提高沖壓工藝課程設計質量的研究[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2016，18（6）：122-124.

[6] 李運福，楊圓圓.大學生在線學習投入對學習績效的影響研究：以西部某新建師范院校為例[J].教學研究，2022，45（1）：8-14.

[7] 張洋，段磊，于強，等.有限元分析方法在沖壓模具設計課程教學中的應用[J].中國現代教育裝備，2010（22）：86-88.

[8] 閆潔，陳丹青.Logopress3在“沖壓工藝與模具”課程設計教學中的應用[J].中國電力教育，2021（11）：92-94.