摘要:分析了塑料成型工藝與模具設(shè)計的課程特點及當前教學過程中存在的問題,從教學方法、教學手段方面進行了探討,提出了綜合采用任務(wù)驅(qū)動教學、項目導向教學、啟發(fā)、互動式問題討論與總結(jié)教學4種教學方法,并進行了教學實踐。教實踐表明,4種教學方法的綜合應(yīng)用,在提高了教學效果、激發(fā)學生興趣和自信心的同時,也提升了學生的專業(yè)能力和素質(zhì),拓寬了就業(yè)面。
關(guān)鍵詞:教學改革;模具;任務(wù)驅(qū)動;項目導向
塑料模具在塑料成型加工中占 有重要地位,其模具數(shù)量達到國內(nèi)模具總量的40%。塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。為了發(fā)展模具工業(yè)及適應(yīng)工業(yè)需求,我校的機械設(shè)計及其自動化專業(yè)本科生在大四的上學期開設(shè)了塑料成型工藝與模具設(shè)計課程。大四的學生因面臨著就業(yè)、考研、專業(yè)課學習、畢業(yè)設(shè)計等多重任務(wù),學生平日事情多、時間緊、壓力大,上課經(jīng)常遲到或缺課,且上課積極性不高、對專業(yè)內(nèi)容的學習往往提不起興趣,教學效果較差。針對以上情況,如果還是采用圍繞大綱系統(tǒng)地滿堂灌式授課,就很難調(diào)動學生學習的積極性和主動性,尤其對于一些復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu),如果學生沒有強烈的求知欲望是很難讀懂結(jié)構(gòu)、理解動作原理的。塑料模具設(shè)計作為一門理論性、實踐性很強的專業(yè)課,該課程模具圖例多、結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系復(fù)雜,對圖形結(jié)構(gòu)的空間想象力要求高;課程內(nèi)容枯燥,授課難度大,學生理解較吃力,對教師的能力和經(jīng)驗要求高。近年的教學實踐表明,學生對該門課程的理解和應(yīng)用能力并不理想。究其原因主要是對模具結(jié)構(gòu)、原理不甚了解。
1課程教學過程中存在的問題
以往的教學方法多是采用多媒體幻燈片(PPT)配合部分模具結(jié)構(gòu)的動畫演示授課,這種授課方式存在一定的局限性,表現(xiàn)在以下幾方面。(1)幻燈片上的模具圖例是靜態(tài)的,學生很難將靜態(tài)的模具結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成模具各零部件之間的動態(tài)關(guān)系。如對模具分型面內(nèi)容的學習是理解模具結(jié)構(gòu)及動作順序的基礎(chǔ),但僅依據(jù)靜態(tài)的模具結(jié)構(gòu)很難準確地判斷出分型面的位置,特別是一些具有雙分型面和多分型面的復(fù)雜模具,更是無從著手。(2)Flash動畫演示具有較好的教學效果,但對復(fù)雜的塑料模具結(jié)構(gòu),學生是在瞬間內(nèi)被動地接受模具結(jié)構(gòu)件的運動信息,在思維轉(zhuǎn)換上會存在一定時間段的思維盲區(qū),隨著動畫動作過程的往復(fù)進行,似乎恍然了解了模具結(jié)構(gòu)運動原理,實問則似是而非;尤其是對于具有兩個以上分型面或具有側(cè)抽芯的復(fù)雜模具結(jié)構(gòu),分型面每一次分型完成的工序內(nèi)容、分型和側(cè)抽芯的運動關(guān)系、頂出和復(fù)位的實現(xiàn)等工序內(nèi)容,學生看過動畫后大多是懵懵懂懂,回答問題不知所以然。綜合以上情況,這種通過被動方式接受的圖像、文字信息存在以下不足:接受快,理解不夠具體深入;動畫本身就簡化了模具結(jié)構(gòu),因而對模具總體結(jié)構(gòu)、工作過程的理解和認識不夠全面。
2課程教學改革實施
2.1教學方法和教學手段改革
基于以上情況,根據(jù)筆者多年的教學經(jīng)驗和教學實踐,決定將授課方式由學生單一、被動接受方式向手腦并用的主動接受方式轉(zhuǎn)變、將教學手段由“口授、PPT幻燈片”向“實物建模、多媒體、網(wǎng)絡(luò)化”轉(zhuǎn)變。讓學生在學習理論知識的同時進行模具的三維建模,以獲得感性認識,激發(fā)學習熱情,提升專業(yè)技能。配合上述教學改革方式,在教學中綜合采用任務(wù)驅(qū)動教學法、項目導向教學法、啟發(fā)、互動式教學方法,調(diào)動學生學習的積極性和主動性,提高教學效果。
2.2任務(wù)驅(qū)動和項目導向教學方法的實施
(1)學生分組將學生按學習成績和專業(yè)能力不同進行分組,將不同級別的學生劃分到一個小組,這樣有利于學生在項目活動中發(fā)揮各自優(yōu)勢,便于學生間相互學習、交流和合作[1]。(2)項目、任務(wù)分配及實施項目分類及每項任務(wù)的內(nèi)容見表1。各小組圍繞著項目任務(wù)展開工作,在產(chǎn)品成型工藝分析、模具關(guān)鍵參數(shù)的校核計算、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零部件的結(jié)構(gòu)及工藝性設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計、導向系統(tǒng)與模架的選擇、排氣及冷卻系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用CAD/CAM軟件進行三維及二維工程圖的繪制等任務(wù)環(huán)節(jié)中,圍繞工作任務(wù)和時間要求展開討論,制定出詳細的工作步驟和成員分工,小組成員圍繞任務(wù)進行設(shè)計工作。在這一過程中,教師不灌輸理論知識,而是參與和引導學生進行積極地探索,使學生通過實踐積累增長知識[1,2]學生每完成一個項目的任務(wù)后,教師在課堂上展示他們的階段成果和最終成果,肯定取得的成績和進步,找出缺點和不足。
2.3啟發(fā)互動式問題討論與總結(jié)
啟發(fā)、互動式教學能充分調(diào)動學生思考問題的主動性,激發(fā)創(chuàng)新式思維,變消極、被動的學習為積極、主動學習,在教學中起到事半功倍的效果。(1)階段性互動討論根據(jù)表1中的“問題討論與總結(jié)”中的相關(guān)問題進行大討論,讓組內(nèi)成員根據(jù)自己的設(shè)計任務(wù),圍繞“問題”展開討論,形成組內(nèi)答案。集體討論時,各小組推出組內(nèi)代表,表達組內(nèi)答案,最后由教師協(xié)助梳理知識點,概括各項目中的重點和難點內(nèi)容,并總結(jié)設(shè)計方法和經(jīng)驗。(2)課終啟發(fā)式知識升華塑料成型模具中,雙分型面注射模具和側(cè)向抽芯注射模具是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的兩種模具,如圖1和圖2所示。弄清楚這兩種類型的模具結(jié)構(gòu)和工作原理是學好模具設(shè)計課程的基礎(chǔ)。在完成表1中的各項目任務(wù)后,學生對常見塑料注射成型模具已經(jīng)建立起比較系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架,對其工作過程也有深入的了解。在此基礎(chǔ)上,教師對每組學生布置如下任務(wù)。(1)比較圖1、圖2(另:提供動畫演示)中兩種模具結(jié)構(gòu)的相同點。(2)根據(jù)圖1,說明圖2所示的模具在結(jié)構(gòu)上如何實現(xiàn)側(cè)抽芯功能。
摘 要:對于題目1,學生經(jīng)組內(nèi)比較分析后很快即能匯總出答案,而題目2將模具結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提升到了新的高度,學生會感到困惑、茫然,此時,教師可啟發(fā)學生通過分析圖1和圖2中不同的模具結(jié)構(gòu)部分分析其能實現(xiàn)的功能,通過
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對于題目1,學生經(jīng)組內(nèi)比較分析后很快即能匯總出答案,而題目2將模具結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提升到了新的高度,學生會感到困惑、茫然,此時,教師可啟發(fā)學生通過分析圖1和圖2中不同的模具結(jié)構(gòu)部分分析其能實現(xiàn)的功能,通過比較模具結(jié)構(gòu),尋求、發(fā)現(xiàn)問題的答案。以上通過利用啟發(fā)式教學方法,層層深入、循序漸進地引導學生認清兩種模具結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別、聯(lián)系,深入、透徹地理解兩種模具結(jié)構(gòu)的工作原理、動作順序和模具功能,使學生對注射模具結(jié)構(gòu)的理解和實現(xiàn)方法的途徑達到了更高的認知層次。
3課程教學改革實踐效果
3.1變被動為主動提高了教學效果
以往教學中,教師是主導,學生是被動接受知識的客體,這種以教師為中心的授課方式,客觀上限制了學生潛能的發(fā)揮;而任務(wù)驅(qū)動和項目導向教學方法的綜合應(yīng)用,使學生成為教學活動中的主動者,教師由原來主導者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑д吆蛥f(xié)作者,指引學生掌握完成項目所需知識,協(xié)調(diào)項目訓練。這極大地激發(fā)了學生自主學習、求知探索的欲望和興趣,使學生在自主學習環(huán)境中,學習潛力得到充分發(fā)揮,學習積極性顯著提高;小組成員之間分工協(xié)作,共同解決問題,使學生的創(chuàng)造性得以充分的發(fā)揮[1]。由此,通過項目導向和任務(wù)驅(qū)動教學方法使學生在完成項目過程中極大地提高了學習能力、自信心及團隊協(xié)作能力,顯著地提高了教師講授、學生接收的教、學效果。
3.2應(yīng)用
CAD/CAM軟件于模具設(shè)計中拓寬知識面、增強專業(yè)技能塑料模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,僅借助教材上的圖例,很難準確把握模具裝配圖的結(jié)構(gòu),即便是從教多年的教師一時也很難講清楚模具的結(jié)構(gòu)及原理。在項目導向和任務(wù)驅(qū)動教學法中,借助于Pro/E,UG,SolidWorks,Cimatron等三維軟件,要求學生按任務(wù)要求,自行繪制模具中每個零件的三維結(jié)構(gòu)圖,確定運動關(guān)系和安裝位置,再進行模具裝配圖的總裝設(shè)計和干涉檢查,經(jīng)過對零件圖的三維設(shè)計和總裝圖的裝配設(shè)計,學生對模具結(jié)構(gòu)不再陌生,對模具中各零件的裝配關(guān)系、運動關(guān)系及模具的工作原理逐漸明了[3]。
3.3模具方面就業(yè)率顯著提高
據(jù)我校大學生就業(yè)跟蹤調(diào)查結(jié)果顯示,教改前學生選擇、從事塑料模具方面工作不足2%,教改后達到12%左右。教改實踐表明,學生對塑料模具的工藝分析、模具設(shè)計及計算、工程圖的繪制等專業(yè)知識和能力的儲備極大地提高了學生的自信心和學習能力,使學生敢于接受和挑戰(zhàn)具有高端技術(shù)的模具研發(fā)工作。
4結(jié)束語
教學實踐表明,項目導向、任務(wù)驅(qū)動、啟發(fā)、互動式教學方法的有機結(jié)合、同時借助CAD/CAE三維繪圖軟件,成功地激發(fā)了學生的學習興趣和信心,培養(yǎng)和提高了學生的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能,取得了較好的教學效果。
參考文獻
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[2]黃曉峰.案例教學在模具設(shè)計與制造課程中的應(yīng)用研究與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(15):75-77.
[3]張洋,段磊.基于任務(wù)驅(qū)動的模具CAD/CAM技能實訓教學研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,201*(1):93-95.
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