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塑料成型工艺与模具设计的教学改革
塑料成型工艺与模具设计的教学改革 摘要：分析了塑料成型工艺与模具设计的课程特点及当 前教学过程中存在的问题，从教学方法、教学手段方面进行 了探讨，提出了综合采用任务驱动教学、项目导向教学、启 发、互动式问题讨论与总结教学4种教学方法，并进行了教 学实践。教实践表明，4种教学方法的综合应用，在提高了 教学效果、激发学生兴趣和自信心的同时，也提升了学生的 专业能力和素质，拓宽了就业面。关键词：教学改革；
模具；
任务驱动；
项目导向 塑料模具在塑料成型加工中占有重要地位，其模具数量 达到国内模具总量的40%。塑料制品在汽车、机电、仪表、 航天航空等国家支柱产业及生产、生活的各个领域中得到了 广泛应用。为了发展模具工业及适应工业需求，我校的机械 设计及其自动化专业本科生在大四的上学期开设了塑料成 型工艺与模具设计课程。大四的学生因面临着就业、考研、 专业课学习、毕业设计等多重任务，学生平日事情多、时间 紧、压力大，上课经常迟到或缺课，且上课积极性不高、对 专业内容的学习往往提不起兴趣，教学效果较差。针对以上 情况，如果还是采用围绕大纲系统地满堂灌式授课，就很难 调动学生学习的积极性和主动性，尤其对于一些复杂的模具 结构，如果学生没有强烈的求知欲望是很难读懂结构、理解 动作原理的。塑料模具设计作为一门理论性、实践性很强的 专业课，该课程模具图例多、结构和运动关系复杂，对图形结构的空间想象力要求高；
课程内容枯燥，授课难度大，学 生理解较吃力，对教师的能力和经验要求高。近年的教学实 践表明，学生对该门课程的理解和应用能力并不理想。究其 原因主要是对模具结构、原理不甚了解。
1课程教学过程中存在的问题 以往的教学方法多是采用多媒体幻灯片(PPT)配合部分 模具结构的动画演示授课，这种授课方式存在一定的局限性， 表现在以下几方面。(1)幻灯片上的模具图例是静态的，学 生很难将静态的模具结构转换成模具各零部件之间的动态 关系。如对模具分型面内容的学习是理解模具结构及动作顺 序的基础，但仅依据静态的模具结构很难准确地判断出分型 面的位置，特别是一些具有双分型面和多分型面的复杂模具， 更是无从着手。(2)Flash动画演示具有较好的教学效果，但 对复杂的塑料模具结构，学生是在瞬间内被动地接受模具结 构件的运动信息，在思维转换上会存在一定时间段的思维盲 区，随着动画动作过程的往复进行，似乎恍然了解了模具结 构运动原理，实问则似是而非；
尤其是对于具有两个以上分 型面或具有侧抽芯的复杂模具结构，分型面每一次分型完成 的工序内容、分型和侧抽芯的运动关系、顶出和复位的实现 等工序内容，学生看过动画后大多是懵懵懂懂，回答问题不 知所以然。综合以上情况，这种通过被动方式接受的图像、 文字信息存在以下不足：接受快，理解不够具体深入；
动画 本身就简化了模具结构，因而对模具总体结构、工作过程的理解和认识不够全面。
2课程教学改革实施 2.1教学方法和教学手段改革 基于以上情况，根据笔者多年的教学经验和教学实践， 决定将授课方式由学生单一、被动接受方式向手脑并用的主 动接受方式转变、将教学手段由“口授、PPT幻灯片”向“实 物建模、多媒体、网络化”转变。让学生在学习理论知识的 同时进行模具的三维建模，以获得感性认识，激发学习热情， 提升专业技能。配合上述教学改革方式，在教学中综合采用 任务驱动教学法、项目导向教学法、启发、互动式教学方法， 调动学生学习的积极性和主动性，提高教学效果。
2.2任务驱动和项目导向教学方法的实施 (1)学生分组将学生按学习成绩和专业能力不同进行分 组，将不同级别的学生划分到一个小组，这样有利于学生在 项目活动中发挥各自优势，便于学生间相互学习、交流和合 作[1]。(2)项目、任务分配及实施项目分类及每项任务的内 容见表1。各小组围绕着项目任务展开工作，在产品成型工 艺分析、模具关键参数的校核计算、浇注系统的设计、成型 零部件的结构及工艺性设计、脱模机构设计、侧抽芯机构设 计、导向系统与模架的选择、排气及冷却系统设计、应用 CAD/CAM软件进行三维及二维工程图的绘制等任务环节中， 围绕工作任务和时间要求展开讨论，制定出详细的工作步骤 和成员分工，小组成员围绕任务进行设计工作。在这一过程中，教师不灌输理论知识，而是参与和引导学生进行积极地 探索，使学生通过实践积累增长知识[1,2]学生每完成一个 项目的任务后，教师在课堂上展示他们的阶段成果和最终成 果，肯定取得的成绩和进步，找出缺点和不足。
2.3启发互动式问题讨论与总结 启发、互动式教学能充分调动学生思考问题的主动性， 激发创新式思维，变消极、被动的学习为积极、主动学习， 在教学中起到事半功倍的效果。(1)阶段性互动讨论根据表1 中的“问题讨论与总结”中的相关问题进行大讨论，让组内 成员根据自己的设计任务，围绕“问题”展开讨论，形成组 内答案。集体讨论时，各小组推出组内代表，表达组内答案， 最后由教师协助梳理知识点，概括各项目中的重点和难点内 容，并总结设计方法和经验。(2)课终启发式知识升华塑料 成型模具中，双分型面注射模具和侧向抽芯注射模具是结构 比较复杂的两种模具，如图1和图2所示。弄清楚这两种类型 的模具结构和工作原理是学好模具设计课程的基础。在完成 表1中的各项目任务后，学生对常见塑料注射成型模具已经 建立起比较系统的结构框架，对其工作过程也有深入的了解。
在此基础上，教师对每组学生布置如下任务。(1)比较图1、 图2(另：提供动画演示)中两种模具结构的相同点。(2)根据 图1，说明图2所示的模具在结构上如何实现侧抽芯功能。对 于题目1，学生经组内比较分析后很快即能汇总出答案，而 题目2将模具结构和功能的关系提升到了新的高度，学生会感到困惑、茫然，此时，教师可启发学生通过分析图1和图2 中不同的模具结构部分分析其能实现的功能，通过比较模具 结构，寻求、发现问题的答案。以上通过利用启发式教学方 法，层层深入、循序渐进地引导学生认清两种模具结构的本 质区别、联系，深入、透彻地理解两种模具结构的工作原理、 动作顺序和模具功能，使学生对注射模具结构的理解和实现 方法的途径达到了更高的认知层次。
3课程教学改革实践效果 3.1变被动为主动提高了教学效果 3.2应用 CAD/CAM软件于模具设计中拓宽知识面、增强专业技能 塑料模具结构复杂，仅借助教材上的图例，很难准确把握模 具装配图的结构，即便是从教多年的教师一时也很难讲清楚 模具的结构及原理。在项目导向和任务驱动教学法中，借助 于Pro/E，UG，SolidWorks，Cimatron等三维软件，要求学 生按任务要求，自行绘制模具中每个零件的三维结构图，确 定运动关系和安装位置，再进行模具装配图的总装设计和干 涉检查，经过对零件图的三维设计和总装图的装配设计，学 生对模具结构不再陌生，对模具中各零件的装配关系、运动 关系及模具的工作原理逐渐明了[3]。
3.3模具方面就业率显著提高 据我校大学生就业跟踪调查结果显示，教改前学生选择、 从事塑料模具方面工作不足2%，教改后达到12%左右。教改实践表明，学生对塑料模具的工艺分析、模具设计及计算、 工程图的绘制等专业知识和能力的储备极大地提高了学生 的自信心和学习能力，使学生敢于接受和挑战具有高端技术 的模具研发工作。
4结束语 教学实践表明，项目导向、任务驱动、启发、互动式教 学方法的有机结合、同时借助CAD/CAE三维绘图软件，成功 地激发了学生的学习兴趣和信心，培养和提高了学生的综合 素质和专业技能，取得了较好的教学效果。
参考文献 [1]叶巍,魏蓉.基于塑料模具设计项目教学法的探索与 实践[J].华章,2012(9):206. [2]黄晓峰.案例教学在模具设计与制造课程中的应用 研究与实践[J].中国现代教育装备,2010(15):75-77. [3]张洋,段磊.基于任务驱动的模具CAD/CAM技能实训 教学研究[J].中国现代教育装备,2014(1):93-95.
