塑料成型工藝與模具設計教學改革研究

劉曼利，王 波，李增松

(滁州學院 機械與電氣工程學院，安徽 滁州 239000)

隨著塑料成型技術的飛速發展，我國對模具行業的發展以及模具專業的人才培養越發重視，塑料成型工藝與模具設計課程已被列為各高等院校模具專業的主干課程[1-2]。該課程內容涉及高分子材料、塑料成型工藝特性、塑料制品的結構工藝性、塑料成型原理與工藝特性和注射成型設備結構設計等多方面專業基礎知識，具有較強的實踐性，因此在教學過程中既要注重理論知識的培養，也要重視理論聯系實際，提高學習者的設計能力和解決實際問題的能力，為后續課程設計、畢業設計及就業打下堅實基礎。

1 優化教學內容

塑料成型工藝與模具設計課程內容較多，涉及面較廣，在學習過程中需要用到模具制造工藝學、工程材料、機械制圖、公差與配合等多門課程的相關知識。該課程具有很強的系統性和綜合性，在教學過程中可利用這一特點合理優化教學內容，突出重點。課程內容大致可分為塑料及其成型基礎知識、注射成型工藝與模具設計和其他成型模具設計三部分，如圖1所示。

圖1 課程內容劃分圖Fig.1 Map of course content division

研究發現，塑料注射成型采用最廣泛，注射模具的應用已占據主導地位。因此，該課程教學重點將圍繞注射模具設計進行展開，首先對注射成型所需材料——塑料進行簡單概述，其次對注射成型工藝過程進行詳細分析，最后系統地介紹注射模基本結構與注射機，以及注射模基本零部件設計方法。受課時所限，對于其他成型模具僅作簡單介紹，鼓勵學生靈活運用所學知識自主學習。

2 教學方式改革

2.1 多媒體輔助教學

針對本門課程二維結構圖和原理圖既多又復雜的特點[3]，教學過程中將大量采用動畫、視頻及實物等直觀、生動、形象的方式來降低學生的理解難度[4]，激發其學習積極性，同時提高課堂教學效率。隨著“互聯網+”教育時代的到來，教師應與時俱進，合理采用多媒體進行教學，增強對學生的吸引力，如利用泛雅、雨課堂和慕課等平臺創建和完善網絡課程(見圖2)，為學生提供優質教學資源，包括基本的教學課件、大綱和試題庫，以及與課程內容相關的課外學習視頻、文獻資料、實體造型案列和學習網址等。通過人機交互的方式，實現學生課下也能隨時查閱課件、做習題和觀看視頻，加深對所學內容的理解，拓展課外知識。

圖2 超星網絡課程Fig.2 Super star online course

2.2 案例式教學連首尾

本課程是一門實踐性很強的課程。教學過程中除了采用板書、多媒體和動畫等教學方式外，新增了工程案例分析。教師通過對課程內容進行模塊劃分，并結合不同模塊精選出符合教學要求的實際案例，由淺入深地把課本知識融入到具體案例設計中，組織學生圍繞案例中的相關問題進行分析、設計，鼓勵學生主動思考有關問題，并通過查閱資料努力解決問題。教師負責對所有問題進行總結、歸納，對重點知識進行提煉，保證知識的系統性和完整性。例如，在塑料基礎知識模塊設置如下案例：某公司欲設計生產一塑料水壺，要求環保無毒，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。針對該案例，教師可通過以下幾點去引導學生：A.作為家用且直接接觸飲用水的器具，應是無毒材料。B.注入100℃熱水時不變形，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。通過以上設計分析，使學生在實際應用過程中掌握了相關材料的性能，并了解了應結合產品設計要求和材料特性進行選材。對于注射成型工藝與模具設計模塊，將引入綜合性設計案例(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教學過程中，使學生在完成對應章節的理論學習后，圍繞該案例進行分析與設計，并最終獲得一套完整的塑料模具設計過程。通過這一過程使學生領悟了注射模設計的工藝流程，如圖3所示。

圖3 注射模設計流程圖Fig.3 Injection mold design process

實驗是整個教學環節中不可或缺的重要組成部分[5]。為了克服理論教學環節中存在的實踐和創新等方面的不足，將利用實驗來驗證理論設計結果，即在課程相關內容即將結束時，結合學生的個人興趣及綜合能力，向學生下發任務，組織學生以2～3人為一組，綜合運用所學理論知識對具體問題進行初步分析、設計，結合實驗環節對設計內容進行檢驗和完善，并將最終設計結果作為實驗考核的主要依據，以此鍛煉學生的設計能力和綜合解決實際問題的能力，實現理論知識向工程設計的過渡。

3 合理構建考核制度

為促進教學改革，督促學生自主學習，將根據學生對案例的分析情況、討論積極性、網絡資源的學習情況、視頻和網址的訪問量等進行評分，實驗教學環節主要考察學生的實際操作和綜合設計能力，并將以上兩項與期末考試成績相結合，綜合衡量學生對知識的掌握和應用情況。

4 結語

通過合理采用多媒體和網絡教學資源，以及在教學過程中增加案例分析、綜合設計等環節，激發了學生的學習興趣，活躍了課堂氣氛，促進師生間的交流和互動，增強了學生的自主學習能力和團隊合作能力。通過理論實踐的有機結合，切實提高了學生的實際應用能力。