塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)教學(xué)改革研究

劉曼利，王 波，李增松

(滁州學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，安徽 滁州 239000)

隨著塑料成型技術(shù)的飛速發(fā)展，我國對(duì)模具行業(yè)的發(fā)展以及模具專業(yè)的人才培養(yǎng)越發(fā)重視，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程已被列為各高等院校模具專業(yè)的主干課程[1-2]。該課程內(nèi)容涉及高分子材料、塑料成型工藝特性、塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性、塑料成型原理與工藝特性和注射成型設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此在教學(xué)過程中既要注重理論知識(shí)的培養(yǎng)，也要重視理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)習(xí)者的設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)課程內(nèi)容較多，涉及面較廣，在學(xué)習(xí)過程中需要用到模具制造工藝學(xué)、工程材料、機(jī)械制圖、公差與配合等多門課程的相關(guān)知識(shí)。該課程具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和綜合性，在教學(xué)過程中可利用這一特點(diǎn)合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)。課程內(nèi)容大致可分為塑料及其成型基礎(chǔ)知識(shí)、注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)和其他成型模具設(shè)計(jì)三部分，如圖1所示。

圖1 課程內(nèi)容劃分圖Fig.1 Map of course content division

研究發(fā)現(xiàn)，塑料注射成型采用最廣泛，注射模具的應(yīng)用已占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，該課程教學(xué)重點(diǎn)將圍繞注射模具設(shè)計(jì)進(jìn)行展開，首先對(duì)注射成型所需材料——塑料進(jìn)行簡單概述，其次對(duì)注射成型工藝過程進(jìn)行詳細(xì)分析，最后系統(tǒng)地介紹注射模基本結(jié)構(gòu)與注射機(jī)，以及注射模基本零部件設(shè)計(jì)方法。受課時(shí)所限，對(duì)于其他成型模具僅作簡單介紹，鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自主學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)方式改革

2.1 多媒體輔助教學(xué)

針對(duì)本門課程二維結(jié)構(gòu)圖和原理圖既多又復(fù)雜的特點(diǎn)[3]，教學(xué)過程中將大量采用動(dòng)畫、視頻及實(shí)物等直觀、生動(dòng)、形象的方式來降低學(xué)生的理解難度[4]，激發(fā)其學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)提高課堂教學(xué)效率。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時(shí)代的到來，教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，合理采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生的吸引力，如利用泛雅、雨課堂和慕課等平臺(tái)創(chuàng)建和完善網(wǎng)絡(luò)課程(見圖2)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，包括基本的教學(xué)課件、大綱和試題庫，以及與課程內(nèi)容相關(guān)的課外學(xué)習(xí)視頻、文獻(xiàn)資料、實(shí)體造型案列和學(xué)習(xí)網(wǎng)址等。通過人機(jī)交互的方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生課下也能隨時(shí)查閱課件、做習(xí)題和觀看視頻，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，拓展課外知識(shí)。

圖2 超星網(wǎng)絡(luò)課程Fig.2 Super star online course

2.2 案例式教學(xué)連首尾

本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。教學(xué)過程中除了采用板書、多媒體和動(dòng)畫等教學(xué)方式外，新增了工程案例分析。教師通過對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行模塊劃分，并結(jié)合不同模塊精選出符合教學(xué)要求的實(shí)際案例，由淺入深地把課本知識(shí)融入到具體案例設(shè)計(jì)中，組織學(xué)生圍繞案例中的相關(guān)問題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考有關(guān)問題，并通過查閱資料努力解決問題。教師負(fù)責(zé)對(duì)所有問題進(jìn)行總結(jié)、歸納，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行提煉，保證知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。例如，在塑料基礎(chǔ)知識(shí)模塊設(shè)置如下案例：某公司欲設(shè)計(jì)生產(chǎn)一塑料水壺，要求環(huán)保無毒，可以倒入100℃熱水不變形，冷藏在零下20℃不開裂，符合家用要求。針對(duì)該案例，教師可通過以下幾點(diǎn)去引導(dǎo)學(xué)生：A.作為家用且直接接觸飲用水的器具，應(yīng)是無毒材料。B.注入100℃熱水時(shí)不變形，該材料一定要耐高溫，且溫度需大于100℃。C.零下20℃不開裂，即材料需有一定韌性，不能過硬。通過以上設(shè)計(jì)分析，使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用過程中掌握了相關(guān)材料的性能，并了解了應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和材料特性進(jìn)行選材。對(duì)于注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)模塊，將引入綜合性設(shè)計(jì)案例(如確定給定尺寸和材料的方盒塑料件成型模具)，并將案例穿插在整個(gè)教學(xué)過程中，使學(xué)生在完成對(duì)應(yīng)章節(jié)的理論學(xué)習(xí)后，圍繞該案例進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，并最終獲得一套完整的塑料模具設(shè)計(jì)過程。通過這一過程使學(xué)生領(lǐng)悟了注射模設(shè)計(jì)的工藝流程，如圖3所示。

圖3 注射模設(shè)計(jì)流程圖Fig.3 Injection mold design process

實(shí)驗(yàn)是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中不可或缺的重要組成部分[5]。為了克服理論教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的實(shí)踐和創(chuàng)新等方面的不足，將利用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)結(jié)果，即在課程相關(guān)內(nèi)容即將結(jié)束時(shí)，結(jié)合學(xué)生的個(gè)人興趣及綜合能力，向?qū)W生下發(fā)任務(wù)，組織學(xué)生以2～3人為一組，綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)對(duì)具體問題進(jìn)行初步分析、設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)和完善，并將最終設(shè)計(jì)結(jié)果作為實(shí)驗(yàn)考核的主要依據(jù)，以此鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)向工程設(shè)計(jì)的過渡。

3 合理構(gòu)建考核制度

為促進(jìn)教學(xué)改革，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，將根據(jù)學(xué)生對(duì)案例的分析情況、討論積極性、網(wǎng)絡(luò)資源的學(xué)習(xí)情況、視頻和網(wǎng)址的訪問量等進(jìn)行評(píng)分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)主要考察學(xué)生的實(shí)際操作和綜合設(shè)計(jì)能力，并將以上兩項(xiàng)與期末考試成績相結(jié)合，綜合衡量學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用情況。

4 結(jié)語

通過合理采用多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，以及在教學(xué)過程中增加案例分析、綜合設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，促進(jìn)師生間的交流和互動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過理論實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，切實(shí)提高了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。