競賽+課程融合的注塑模具CAD/CAE課程改革

摘? 要? 改革注塑模具CAD/CAE課程教學設(shè)計，將2021—2022年度廣東省高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽的任務(wù)書文件引入課程規(guī)范，以大賽為引領(lǐng)，重構(gòu)課程規(guī)范。將大賽文件相關(guān)要求納入課程教學，讓所有2020級模具班的學生都能參與大賽并在學習中不斷完善自己的知識技能。課程設(shè)計完全按照大賽的要求，引入任務(wù)競爭機制，鼓勵學生良性競爭。這樣的教學方式解放了教師，同時培養(yǎng)了學生的職業(yè)人格。

關(guān)鍵詞? 模具設(shè)計與制造專業(yè)；注塑模具CAD/CAE；課程改革；教學設(shè)計；技能大賽

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）21-0110-04

0? 引言

注塑模具CAD/CAE課程強調(diào)注塑模具設(shè)計和模流分析，是模具設(shè)計與制造專業(yè)的核心課程。通過該課程的學習，學生可以掌握塑料注射成型工藝的相關(guān)知識和學會設(shè)計典型注塑模具。在學習過程中，對于模具設(shè)計和注塑生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題，學生應(yīng)該具備分析和解決的能力。完成該門課程后，學生應(yīng)該具備獨立設(shè)計較復(fù)雜模具的能力。該門課程以三維建模與工程制圖、機械設(shè)計與體現(xiàn)、注塑模具設(shè)計為先修課程，共修課為數(shù)控加工工藝與編程。

1? 課程改革前存在的不足

注塑模具CAD/CAE課程在改革前已經(jīng)實施多年的項目式教學，教學內(nèi)容基本沒有大的變化；基于成果導(dǎo)向的SOC（預(yù)期學習成果）考核模式也已經(jīng)定型，教學設(shè)計也是基于工作過程由簡單到復(fù)雜、由點到面逐步展開。表1是課程改革前的課程規(guī)范SOC設(shè)計，從教學過程來看沒有太大的問題，基于工作過程的模具設(shè)計也是從簡單模具設(shè)計到較復(fù)雜模具設(shè)計這樣一個流程。在教學過程中，教師從布置任務(wù)到知識點的講解以及軟件操作技能的演示會占用較長的時間，課堂上留給學生實操的課時相對較少；學生逐步學習實操過程中，知識接受相對比較被動，知識和技能的融會貫通較差。很多學生課后基本不會再學習，下一次來上課，前堂課的知識點和操作技能又有所遺忘，教師還需要抽出寶貴的課堂時間適當復(fù)習，導(dǎo)致課堂教學效率比較低，難以調(diào)動學生主動學習的積極性。

隨著模具產(chǎn)業(yè)的升級，企業(yè)對模具人才的要求越來越高，不僅需要學生掌握基本的模具設(shè)計知識和技能，而且在模具設(shè)計創(chuàng)新方面提出更高的要求。課程改革強調(diào)將工匠精神培育與專業(yè)課程教學相融合，有利于實現(xiàn)專業(yè)知識技能、崗位能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)相結(jié)合的育人目標[1]。課程改革前按部就班的教學模式已無法適應(yīng)模具設(shè)計發(fā)展的需要，基于此，智能制造學院模具設(shè)計與制造專業(yè)率先在學校進行課程體系改革。

截至2021年底，改革已歷經(jīng)三個學期的實踐，2019級模具班、2020級模具班、2021級模具班都接受了課程改革的洗禮。教學設(shè)計基于工作過程的專業(yè)課程群模式，希望通過改革讓學生能夠在工作過程中學習、在學習過程中工作，縮短學習與工作的距離，在學校期間就能真正掌握崗位技能和專業(yè)知識，實現(xiàn)與將來的工作無縫對接。大力推行模塊式教學，把能力培養(yǎng)貫穿教學全過程，把知識傳授與技能培養(yǎng)緊密結(jié)合起來[2]。

2? 注塑模具CAD/CAE課程設(shè)計采用競賽+課程融合教學模式

2021—2022年度廣東省高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽，以及前兩年的大賽，廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學院的學生取得較好的成績，但每次參賽的隊伍只有一支，平時備戰(zhàn)也只有2～3個學生在練習，如何讓更多的學生體驗到競賽的氛圍以及學到過硬的實戰(zhàn)本領(lǐng)，這個問題一直縈繞在模具設(shè)計與制造專業(yè)教師的心頭。2022年春季學期，有針對性地對注塑模具CAD/CAE課程教學進行改革，將2021—2022年度廣東省高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽的任務(wù)書文件引入課程規(guī)范，以大賽為引領(lǐng)，重構(gòu)課程規(guī)范。把大賽文件相關(guān)要求納入課程教學，讓所有學生都能參與大賽并在學習中不斷完善自己的知識技能。課程設(shè)計完全按照大賽要求，從創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計→模具3D設(shè)計→模具2D設(shè)計→模流分析→模具設(shè)計說明書。

表2是本學期課程規(guī)范SOC設(shè)計。課程設(shè)計采用競賽+課程融合教學模式，讓學生在每堂課的學習中都感受到大賽的緊張氛圍，知識點的學習也不是碎片式的被動吸收。學生因為已經(jīng)在上學期學習了模具設(shè)計基礎(chǔ)，具備一定的模具設(shè)計知識儲備，為解決競賽中的每一個分任務(wù)，會主動搜尋資料和提出解決方案，所以主動學習的積極性被充分調(diào)動起來，知識和技能的融通能力也得到強化。

3? 課程教與學的具體設(shè)計

3.1? 廣東省高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽總體要求

1）根據(jù)給定競賽任務(wù)、賽題提供產(chǎn)品的部分零件的2D/3D圖，完成包括創(chuàng)新設(shè)計與給定零件配合的塑料件、注塑模具分析設(shè)計、模具主要零件CAM編程制造、模具裝配等內(nèi)容，并由選手完成試模，注塑制件。

2）整個比賽過程考核文明生產(chǎn)、職業(yè)素養(yǎng)、規(guī)范操作、綠色環(huán)保、循環(huán)利用等職業(yè)素養(yǎng)和信息化應(yīng)用水平。

3.2? 課程設(shè)計

注塑模具CAD/CAE課程對接大賽要求中“創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計”“模具分析設(shè)計”“2D/3D模具設(shè)計”三大部分內(nèi)容，課程總體設(shè)計思路完全基于工作過程導(dǎo)向構(gòu)建項目（學習情境）。本門課總課時96學時，每周六學時，由五個項目構(gòu)成，項目完全按照廣東省高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽任務(wù)書要求搭建。2020級模具班學生上學期已經(jīng)學習模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，有一定的模具設(shè)計知識和技能積累。

教學團隊決定在本門課的教學中完全采用以學生為主體、教師為主導(dǎo)教學方式，在課堂教學過程中充分發(fā)揮學生主觀能動性，積極調(diào)動學生學習積極性。對于每項任務(wù)，教師不會像以前一樣教學，即教師仔細講解后，學生再依葫蘆畫瓢進行練習。本學期教學，教師只提要求，學生作為假想的參賽個體，自己去解讀任務(wù)要求以及決定采用什么方式去達成任務(wù)。在這個過程中，教師把時間還給學生，把思考還給學生。教師在整個教學過程中只是任務(wù)的布置者和答疑者，學生在完成任務(wù)過程中產(chǎn)生疑問可以咨詢教師，教師給予解答，如是共性的問題，教師可以控屏作簡短講解。這樣的教學方式既解放了教師，也培養(yǎng)了學生的職業(yè)人格，把“要學生學”轉(zhuǎn)變成學生自己“我要學”的良好狀態(tài)。引入任務(wù)競爭機制，根據(jù)學生完成的情況和完成的過程，采用課堂點名表揚、記錄平時成績打分、請學生上臺講述自己的設(shè)計心得等方式，形成一種良性的競爭氛圍，最大限度調(diào)動學生自主學習和探索的積極性。

3.3? 具體項目教學設(shè)計

以項目2前蓋注塑模具設(shè)計（3D）為例，介紹教學設(shè)計思路和具體教與學的做法，教與學的過程體現(xiàn)學生主體、翻轉(zhuǎn)課堂、基于工作過程的特點。

3.3.1? 課前預(yù)習? 課前，教師在學校得實平臺注塑模具CAD/CAE課程網(wǎng)站布置預(yù)習任務(wù)和發(fā)布課堂教學PPT微視頻等，學生提前自學完成預(yù)習任務(wù)，其間有疑問可以通過網(wǎng)站互動平臺提問，教師答疑。

3.3.2? 課中競賽式賽課融合教學? 在課堂教學中，教師提出任務(wù)要求，簡要講解重難點，介紹項目成果考核細則。學生自主進行產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計過程中自主查閱相關(guān)資料，遇到無法解決的問題可向教師提問咨詢。按照六步法組織教學，依據(jù)咨詢、決策、計劃、實施、檢查、評價實施教學，學生為主體參與教學活動，真正融理論與實踐為一體。

以冷卻系統(tǒng)的設(shè)計為例，課程改革前的教學方法是通過教師的理論講解，把整個冷卻系統(tǒng)的特點、結(jié)構(gòu)、工藝、冷卻水量的計算等灌輸給學生，然后通過一個實操案例使用UG軟件給學生實操演示，再讓學生根據(jù)教師的演示過程照貓畫虎般做一遍，算是完成一個SOC。學生真正掌握了模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計的技能嗎？答案是否定的。課程改革后，本項目教學設(shè)計提前在網(wǎng)站布置任務(wù)，學生提前預(yù)習并咨詢；課堂上小組討論決策確定方案；計劃和實施過程中主動查閱資料和咨詢教師，有針對性地學習和解決問題，完全基于工作過程；檢查和評價通過組內(nèi)完成和教師總結(jié)的方式，對項目完成過程和項目成果不斷修正，實現(xiàn)螺旋式提升的效果。

通過教學實踐，學生為完成模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，會主動查閱資料（主要是國家級規(guī)劃教材），在查閱資料的過程中主動學習冷卻系統(tǒng)的特點、結(jié)構(gòu)、工藝、冷卻水量的計算方法和相關(guān)公式，不懂的地方會主動向教師提問；確定了冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布置形式、流量大小后，使用UG軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件使用過程中有些功能不會用，也會主動向教師提問，最終的目標是正確完成一套冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，以3D圖的形式展現(xiàn)出來。在項目完成的過程中，學生的學習主動性得到強化，思維更加活躍，實現(xiàn)了課程教學改革的預(yù)期目標。

每個學生的設(shè)計進度可以不一樣，如有先完成的學生，經(jīng)教師檢查考核后可以進行另一個難度更大的產(chǎn)品設(shè)計。項目設(shè)計以人為本，適應(yīng)不同學生學習的需求，在完成基本任務(wù)的前提下，更好地利用課堂時間去學習更多的知識和技能。課堂教學的整體節(jié)奏由教師掌握，盡量把有限的課堂時間還給學生，讓他們“動”起來，讓教師“閑”下來。項目2設(shè)計流程如圖1所示：產(chǎn)品→分模→外側(cè)抽芯→模架澆注系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)→標準件。

4? 考核答辯

課程平時成績占60%，期末考核占40%。考核采取項目考核和期末設(shè)計任務(wù)書答辯兩種方式相結(jié)合的形式，采用多元化考核方式來綜合評價學生的學習情況。學習的過程即考核的過程，促使學生全身心投入學習，變被動學習為主動學習，增強學習效果[3]。每個項目考核包含平時出勤、課堂表現(xiàn)、產(chǎn)品任務(wù)量完成多少等指標。在教與學過程中，教師有更多的時間觀察學生平時課堂表現(xiàn)，結(jié)合學生產(chǎn)品完成質(zhì)量的高低，平時教學中就能準確給出學生的平時成績。考核總體指標細則如表3所示。

5? 結(jié)束語

模具設(shè)計與制造專業(yè)課程改革經(jīng)過三學期的探索和實踐，以學生為主體、教師為主導(dǎo)，基于工作過程的教學模式深深植入模具設(shè)計與制造專業(yè)師生心中。學生通過努力學習，積極參加廣東省模具設(shè)計與制造專業(yè)技能大賽、全國3D創(chuàng)新大賽，取得優(yōu)異成績；師生共同創(chuàng)新，取得多項實用新型專利；教師參加省級、校級教學能力大賽，獲得多項獎項。

如何提高學生的學習積極性以及最大限度利用好課堂時間，是學校模具設(shè)計與制造專業(yè)教師一直探索的課題。為此，模具設(shè)計與制造專業(yè)教師申報了多項省、校模具設(shè)計與制造專業(yè)教改項目，總結(jié)了不少探索經(jīng)驗。相信隨著教學改革的進一步推進，會涌現(xiàn)出更多更好的教學理念和思路，模具設(shè)計與制造專業(yè)課程改革的步伐會不斷加大，專業(yè)辦學水平會不斷提高。

參考文獻

[1] 任天娟.基于工匠精神培育的高職模具綜合實訓課程教學改革與實踐[J].模具制造，2022（5）：91-93.

[2] 張琳，孫曉燕.模具專業(yè)“產(chǎn)教、賽教”雙融合的課程體系構(gòu)建[J].內(nèi)燃機與配件，2020（20）：237-238.

[3] 王赟.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的塑料成型工藝與模具設(shè)計課程教學改革探析[J].農(nóng)業(yè)工程與裝備，2020，47（3）：66-69.

*項目來源：2021年廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學院精品開放課程《模具設(shè)計基礎(chǔ)》（基金編號：JPKC202131）。

作者：鄭鋼，廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學院，副教授，研究方向為機械工程、職業(yè)教育（511500）。