“塑料模具課程設計”實訓課程教學改革與實踐

劉 芳

(湖北科技職業學院，湖北 武漢 430074)

一、前言

隨著計算機輔助軟件的快速發展，模具CAD/CAE/CAM軟件徹底改變了傳統的模具設計與制造方法，現代模具企業已廣泛采用數字化的設計手段。高職模具專業主要為企業提供一線高素質技能型人才，應緊跟時代發展，將計算機輔助軟件融入專業課程中，讓學生掌握扎實的專業知識和技能，快速適應現代模具企業對高技能人才的需求。

“塑料模具課程設計”課程的教學目的是完成理論課程的應用與實踐，讓學生深刻理解塑料模具設計的思路，掌握中等復雜程度塑件的設計方法，是模具專業實踐性教學的重要環節[1]。本項課程設計側重于基本訓練，將普遍應用的繪圖軟件AutoCAD和傳統的手工繪圖共同融入模具設計中，強化模具核心崗位，如模具設計師、工程制圖員等崗位職業能力在知識和能力方面的實踐。

二、課程設計改革思路

結合筆者之前課程設計的做法，在教學過程中有兩種具體實施模式。

模式一：強調手工繪圖基本功的重要性。要求學生完成手繪模具總裝圖和零件圖、手寫模具課程設計說明書等。這種模式的優點在于，培養學生機械制圖的手繪能力，通過繪圖過程清楚理解模具的結構和設計方法，學生必須親自動手繪制才能完成，可以很好地防止拷貝抄襲。但實施過程中也發現一些問題，例如：大部分高職學生基礎知識不扎實，手繪能力普遍較弱，一周內能夠完成整套模具設計有一定難度，圖紙質量不高，而且學生學習興趣不大；另外，隨著數字化設計水平的提高，以及模具設計制造的數字化、自動化與智能化發展，除了手繪的基本功外，企業更希望畢業生掌握先進的數字化設計軟件等。因此，通過本次課程設計強化學生CAD軟件設計模具的能力是非常有必要的。

模式二：強調三維設計軟件在模具設計中的重要性。利用UG三維設計軟件完成整套模具結構設計[2]，并利用UG和AutoCAD軟件繪制出總裝圖和零件圖。這種模式的優點在于，與模具技能大賽模式和內容接軌，綜合性強，模具設計快速，并且與企業進行模具開發實際操作相一致。但經過嘗試后發現效果不太理想，主要存在以下兩個問題：一是學生作為模具設計的初學者，缺乏模具結構的空間想象力，全部依賴UG軟件完成模塊的設計，看圖識圖繪圖的能力得不到很好的鍛煉。查閱資料、尺寸計算與力學分析等內容應用較少，導致對模具結構設計的理解不夠深刻；二是學生按照UG注塑模向導可以快速完成型芯型腔的創建，但是他們在不同模具結構設計方法、模架結構組成、澆注系統(特別是澆口)的選用、側向抽芯結構的設計、總裝圖和零件圖繪制等方面還存在很多學習盲點。超過一半的學生覺得設計難度太大，在整周實訓時間內，很難將一套中等難度的塑件模具結構完整地設計出來。

通過對比分析以上兩種方式的優缺點，結合高職學生的學習特點，對課程設計進行教學改革，具體思路如下：選用AutoCAD軟件全程完成模具結構設計[3]。將AutoCAD繪圖與手繪相結合，鍛煉學生綜合繪圖能力，學生在設計過程中通過查閱資料、選用標準模架，加深對模具結構的理解，強化設計方法的運用。通過課程設計使學生能熟練使用AutoCAD軟件，掌握模具設計方法，規范繪制裝配圖、零件圖，使用辦公軟件如Word、PPT撰寫說明文。而運用UG軟件對復雜塑件結構進行設計，以及UG模具設計實訓環節放到后續的專業綜合實訓中完成。通過此次實訓教學改革，使得教學內容分布合理、難度循序漸進，達到讓學生學習思路清晰、設計由簡入難、教學效果更佳的目的。

三、“塑料模具課程設計”實訓教學改革

(一)確立課程設計的實訓項目

結合以往課程設計選題的教學情況，對設計題目進行了調整和篩選，根據學生學習的實際水平選擇難度適當的選題。本次課程設計選用生活中常見的一些物品作為設計對象，如摩托車尾燈罩、泡沫滅火器噴嘴等，均為中等復雜程度的塑件，符合課程設計教學目標的要求。另外選題還兼顧了學生的學習興趣，讓學生覺得模具設計不只是停留在紙上的作業，而是可以解決實際問題的一項技能。對接“塑料成型工藝與模具設計”課程的核心內容，要求學生設計完成一套典型注塑模具，如一模多腔式單分型面注射模、雙分型面注射模、側向抽心注射模等。設計時，要求學生針對實訓項目的復雜程度、尺寸大小與精度、生產批量、塑料品種及技術要求等，結合實際生產，設計出經濟合理的注塑模具。

(二)課程設計開展形式

課程設計采用分組形式開展，3個同學為一組。以中等復雜程度的塑件為設計對象，開展項目式教學[4]，突出體現以學生為主體，教師指導為輔的教學形式[5]，將塑料成型工藝與模具設計方法和思路融入整套模具的設計過程。要求學生在整周的課程設計中，完成討論設計方案、查閱參考書籍和模具設計大典，選用模架，采用手繪和AutoCAD軟件相結合的方式，完成整套模具的總裝圖、成型零件的零件圖和設計說明書，強調辦公軟件(如Word、PPT等)的熟練使用，要求課程設計說明書書寫規范化，并以小組的方式進行PPT展示和答辯。

(三)課程設計教學實施過程

教學過程中采用項目式教學法，把塑料模具設計的理論知識與實際應用相結合，強化學生的模具設計能力。內容具體安排見表1。

表1 課程設計內容的具體安排(30課時)

1.教師下達任務書

教師為每組同學下達一份任務書，任務書涵蓋塑件零件圖、技術要求、塑料品種等內容，要求同組的3位同學共同討論，制定3套模具設計方案，即同組每位同學設計的模具結構要有不同點。這樣分組完成設計的目的是讓學生充分討論、自由發揮，一題多解，培養學生團隊合作、分析問題和解決問題的能力，培養學生的想象力和創新能力。

2.學生分組查閱資料、繪制模具草圖

同組學生討論與分析任務書上的塑件品種、技術要求、批量等信息，查閱相關設計資料，確定注塑機類型、型腔數量、澆口類型、推出機構等重要部位的設計，選定標準模架類型及尺寸，并手繪模具草圖。教師審核草圖設計方案是否合理。學生在此環節可相互討論，以自主設計為主，教師輔導學生解決設計難題。手繪模具總裝圖不僅訓練了學生的空間想象力和繪制二維圖紙的能力，同時加深了學生對模具結構的理解和對模具設計難點的掌握，如選擇分型面位置、確定澆口類型和推出元件等內容，為后期CAD軟件繪圖做好準備工作。

3.完成整套模具的軟件繪圖

確保草圖設計方案正確的前提下，利用AutoCAD軟件完成模具總裝圖和零件圖的繪制。在總裝圖中重點考核學生對主視圖結構的表達、俯視圖中型腔及澆注系統分布、標題欄、明細表及技術要求等的規范化繪制。在零件圖中重點考核學生對零件圖結構的表達、尺寸標注、尺寸及位置精度的表達、技術要求等內容。

4.撰寫課程設計說明書

課程設計說明書是學生模具設計思路的表達，培養學生規范書寫說明文的能力，語言文字表達能力等，重點考核學生設計思路是否清晰、設計內容是否完整、表達和陳述是否符合說明文要求等。

(四)課程設計考核方式改革

1.注重過程性考核

有效的考核方式主要表現在能科學合理地評價學生課程設計作品，能夠激發學生的學習動力。以此為目標，對考核方式進行改革。采用過程性考核的方法，針對學生課程設計過程中查閱資料、討論、提問等情況進行考核打分，而不是只看繪圖結果，這樣可防止學生相互拷貝而導致打分不客觀不公平。

2.考核標準與分值分配

重點從考勤、設計過程中的表現、手繪草圖、模具總裝圖、成型零件的零件圖、課程設計說明書、小組答辯等幾方面考核學生，具體考核標準和分值分配見表2。

3.小組答辯

同組同學共同完成PPT制作，展示內容涵蓋團隊分工、多種模具方案講解、設計過程中遇到的難題、收獲與體會等。要求PPT制作突出重點、清晰美觀，答辯時講解思路清晰、表達有條理性。通過答辯環節，鍛煉學生辦公軟件的應用能力、語言表達和展示自我等能力。

4. 學生自評與互評，評價主體多元化

表2 考核方式與考核標準

評價主體多元化，主要包括教師評價、學生自評和互評等形式，讓學生參與考核評價。每隊推選一位學生作為評分裁判，在小組答辯展示設計方案環節中，公平合理地為自己組和其他組打分，完成學生的自評和互評，作為小組答辯的成績。在學生自評與互評環節中，學生態度認真嚴謹，參與感和興趣都很強，體現了學生的主體地位，同時也達到了相互學習和交流的目的。

(五)課程設計教學改革的效果

在之前的課程設計中采用手繪設計時，學生學習興趣不大，缺乏成就感，甚至出現部分學生抄襲的現象。完全利用UG軟件完成課程設計時，學生對模具設計理解不深刻，UG軟件設計模塊學習應用不全面，為了學生能夠完成設計，選題有一定的局限性，部分設計要點沒有考核到。本次課程設計通過對選題和設計形式進行改革，將之前的做法取其精華、相互融合，取得了較好的教學效果，主要體現在以下幾個方面：

1. 學生的學習興趣明顯增強，課堂氣氛活躍，學生自由討論激烈；

2. AutoCAD軟件繪圖能力和模具設計能力明顯提高，規定時間內高質量地完成了圖紙繪制；

3. 深刻理解模具標準化、繪制圖紙的標準化；

4. 學生查閱資料、應用辦公軟件能力明顯增強；

5. 學生發現問題解決問題能力、團隊協作能力、創新能力、語言文字表達能力得到很大的提升。

四、結語

通過此次對“塑料模具課程設計”課程的教學改革，發現學生并不是不愛學習，而是教師在設定實訓教學目標和教學內容時，要充分了解學生掌握的知識基礎，讓學生在知識和能力方面逐步提高。如果設定目標過高或是教學內容過多，學生就會表現出缺乏興趣，不配合實訓，抄襲拷貝等現象。通過調整課程設計的選題和設計思路，在充分考核學生掌握模具設計要點的基礎上，能更充分地培養學生識圖繪圖能力、模具結構設計能力、CAD軟件繪圖能力，同時培養學生團隊合作、創新能力和使用辦公軟件的能力。本次教學改革雖然取得了一定的成效，但是在教學實施過程中仍然存在一些問題，需要在今后的教學中逐步改進和解決，比如選題范圍不夠寬，需要根據學生掌握知識的情況，組建課程設計題庫；考核方式需要更全面和客觀，提供更多學生展示和交流的機會，激發學生的學習興趣。