基于OBE的沖壓工藝與模具設計教學改革研究及實踐

聶文忠 李國華 劉青海

（[1]上海應用技術大學 上海 201418；[2]上海春創金屬制品公司 上海 201918）

0 引言

OBE（Outcomes-based Education）最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革，是指基于學習產出的教育模式，OBE強調人人都能成功、強調個性化評定、強調精熟、強調績效責任、強調能力本位。可見，OBE要求學校和教師應該先明確學習成果，配合多元彈性的個性化學習要求，讓學生通過學習過程完成自我實現的挑戰，再將成果反饋來改進原有的課程設計與課程教學。教育應該提供學生適應未來生活的能力，教育目標應列出具體的核心能力，每一個核心能力應有明確的要求，每個要求應有詳細的課程對應。其核心理念是“學生中心、成果導向、持續改進”。

沖壓工藝與模具設計課程是材料成形及控制工程專業的一門核心課，其先修課程包括材料科學基礎、材料力學、理論力學、機械原理、機械設計、金屬塑性成形原理等多門課程。本課程主要介紹各種沖壓工序的成形原理和受力特點；成形工藝方案的制定及其模具設計的基本方法和在生產實踐中的應用。課程的任務是使學生了解沖壓工藝在工業生產中的應用、現狀和今后的發展方向，并掌握沖壓工藝與沖壓模具設計的基本方法，并能運用本課程所學的內容，正確設計出具有一定復雜程度的沖壓模具。本課程應強調理論聯系實際，教學中要求加強實驗、實踐和科技活動等實踐性環節的訓練，教學要融入產教融合，從而拓展學生的創新能力。

1 目前教學中的不足

（1）學生學習積極性不高。因為目前大學生入學率高，生源總體素質下降，疊加浮躁社會大環境，導致課堂上聽講學習的學生比率顯著下降。

（2）學生基礎知識薄弱。學生對沖壓工藝與模具設計先修課程普遍掌握不牢，不能融會貫通。另外學生空間想象力和看圖能力較差，看到模具的裝配圖腦海中想不出模具的三維模型。

（3）學生后期與本課程配套的課程設計能力不足。一些學生對沖壓模具課程設計不重視，僅理解為用CAD軟件畫圖，而沒有把設計的重點放在成型工藝性分析，模具的結構選擇，工藝計算等方面。

（4）學生對沖壓工藝與模具設計知識和設計能力連續性不夠。沖壓工藝與模具設計主要講解不同的沖壓類型及常見的模具結構，而沖壓模具的課程設計要求學生針對某個指定的制件完成模具設計。兩者之間稍欠成型工藝對比分析和模具結構選擇等知識。

因此，采用基于OBE理論的培養方案，教學內定與評價方法有利于學生系統掌握沖壓成形技術和模具設計的內容，在后面的工作中根據技術發展和社會需要不斷學習，成為能夠適應社會需求的現代化建設人才。通過近些年基于OBE模式的沖壓工藝模具設計教學改革探索與實踐，總結出了教學過程堅持以學生為主體和中心，堅持以學生學習效果為導向的持續改進和發展的課程教學模式。

2 基于OBE的沖壓工藝與模具設計教學改革思路

2.1 理清課程知識學習特點及其課程與課設間的關系

沖壓成形工藝與模具設計由沖壓成形工藝與模具結構設計兩部分內容然后再加一個沖壓模具課程設計組成。成形工藝設計主要介紹零件成形工藝方案設計與選擇，而模具設計主要介紹模具結構的不同組成部分及作用。此外還需要考慮設計制造的經濟性、壽命、安全性等因素。沖壓模具課程設計則包括工程材料、材料力學、材料成形設備、機械設計與制造、特種加工等多學科的知識，具有綜合性強、涉及面廣、工程背景明顯等特征，屬于工程知識的范疇。因此，該課程難以通過單純的課堂教學，而必須以實際的工程項目為背景，通過工程項目實踐，使學生在做實際項目的過程中逐步構建相關知識和掌握設計方法，培養模具設計能力。為此，采用項目教學法，以項目實踐為導向，基于真實項目的實踐訓練，促進學生學習模具設計的相關知識，逐步培養模具設計能力。

2.2 積極引入多維現代教學方法

以多媒體技術為主，結合現代計算機輔助設計軟件及其相應的沖壓模具設計模塊，課堂教學視頻中包含金屬塑性變形理論基礎、典型模具結構分析、仿真視頻演示、生產現場錄像，讓學生真正掌握沖壓零件（或產品）生產和模具設計制造的各個環節所需要的知識和技能，實現理論和實踐的真正有機結合。

在講授的過程中綜合講解沖壓工藝、計算、設計、分析與仿真。可以使學生在前期課程中學習到的內容應用到本課程學習中，使學習模具設計知識不空洞乏味。并且收集制作不同成形方法的動畫和生產企業的實際加工視頻，增強學生的感性認識。開展校企合作課程，共同參與課程建設和教學的模式，積極與模具企業聯系，爭取把企業的模具工程師請進教室為學生講解沖壓成形的相關知識，并且與企業工程師一道設計一些與企業工程實際接近的課程設計題目，提高課程設計的質量，縮小課堂教學與企業實際間的距離。

2.3 課程教學與課程設計一體化的項目式教學

在課程教學中針對不同的沖壓類型選擇典型的工件，結合教學內容逐步完成成型工藝分析、模具結構對比分析與選擇、工藝計算、模具設計與裝配等流程，這樣理論與實際制件相結合，學有所物，有的所用，變空洞理論為實際制件可以提高學生學習積極性。

2.4 采用科學合理的評價方法

為了培養學生的自主學習的能力，教學方法采用教師講授，課堂練習，課后查找資料，課堂課后利用計算機設計和課內實驗多樣化的靈活方式。在教學過程中，將學生分成4-5人的小組，根據沖壓工藝與模具設計的授課內容，針對不同的章節，布置大作業，以小組為單位完成。對模具設計計算類作業，必須通過三維CAD軟件完成，并且用word完成設計說明書，最后作成PPT上臺演講，小組提問交流。以期培養學生合作精神和表達能力。

對不同的章節采用不同的方法進行過程化考核，具體如下：

（1）對第一章沖壓的基礎知識和第二章沖壓變形理論基礎，要求學生查找文獻，了解沖壓成形工藝的發展現狀及趨勢，整理文獻資料后撰寫過程流體沖壓成形的前沿綜述報告，作為一個大作業。

（2）第三章為本課程重點之一沖裁工藝與模具設計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設計整套模具并且編寫設計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（3）第四章為本課程重點之一彎曲工藝與模具設計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設計整套模具并且編寫設計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（4）第五章為本課程重點之一拉深工藝與模具設計，每組安排一個制件，為沖壓該制件設計整套模具并且編寫設計說明書，制作PPT演講，小組間提問，交流和討論。

（5）本課程有實驗兩個，分別是沖裁間隙實驗和模具拆裝實驗，分組進行。根據學生實驗報告質量進行評價。

整個本課程的過程考核包括以下內容：（見表1）。

表1

最后成績評分方案如下：

出勤：占總成績15%，曠課、遲到、請假按照總學時比例扣分。

大作業：占總成績15%，每次5%，要求在規定時間內必須提交，避免學生上課時間做作業在課前遞交，作業未按時提交本次不得分，嚴禁抄襲。

課內練習：占總成績12%，共4次，每次時間10-15分鐘，題目課堂上由PPT給出，并提供1次重考機會（包含因請假錯過測驗的同學），重考不占用課堂時間，內容區別于前一次測驗，考核成績按照測驗成績的80%計算。

PPT演講：占總成績15%，共3個，每個占5%，按小組得分和組內學生互評來給分。

大作業設計項目提供1次重做機會，期末考試之前完成并單獨答辯，考核成績按照所得成績的80%計算。

實驗報告成績：根據做實驗的表現和實驗報告質量評分，考核時占總成績的13%。

期末考試：考試閉卷，占總成績30%，考核內容為全部授課內容，若期末總評成績不及格，可申請二考，成績所占比重仍為30%。

3 小結

結合沖壓工藝與模具設計的課程特點，進行了以OBE為導向對沖壓工藝及模具設計課程進行了教學改革。實踐證明該方法能夠提高教學效果，調動學生積極性，有利于達到培養高素質、創造型、綜合型、應用型人才的目標。