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[关键词]模具 设计能力 培养方法
[中图分类号] TG76;G712 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)14-0039-02
高职院校模具设计与制造专业学生模具设计能力的培养除相关课程中专业理论知识基础学习外,还必须经过设计应用训练内化与升华的过程。一般分为四个部分,一是通过模具课程设计培养学生模具设计的基本应用能力;二是通过模具制作实训提升模具设计的理性分析能力;三是学习计算机应用软件,应用计算机软件进行模具设计,进一步提高模具的计算机辅助设计能力;四是通过毕业设计,强化模具设计的综合应用能力。模具设计能力的培养是一个从简到繁、由易到难,循序渐进的系统化进程,需经过由理论基础到应用训练对知识和技能的综合职业能力培养的过程。
一、模具设计能力的培养方法
注射模与冲压模是当前高职模具专业中两大主要模具设计与制造相关知识与技能培养的方向,其模具设计能力的培养在方法和过程上有一定的相似性,这里主要针对注射模课程设计与课程教学相融合进行模具设计能力的培养与大家探讨。
为了适应高职模具专业对模具设计能力注重工学结合、理实一体、与企业无缝对接的培养特色,我们将注射模课程设计训练和与之对应的专业核心课程《塑料成型工艺与模具设计》糅合在一起,以集中专周的形式展开教学,它们是在进行了相关的基础课程学习、并在校内企业或校外企业进行了模具认识实习和专业实习的基础上开设的。
在学习过程中,将塑料成型设备、成型工艺、模具结构与模具设计融合在一起,先进行注射模具的拆装、测绘,在学生了解注射模具的基本结构、特点的前提下,按照设计顺序进行讲授、讨论,同期开始设计训练,在完成课程基本内容学习的同时完成注射模课程设计工作。
二、模具设计能力的培养过程
模具设计采用分组进行,原则上按优化组合,每小组3~5人,指定组长。在教学之初,向每个小组分发课程设计题目,并提供可以借阅的模具结构图册和模具国家标准作为自主学习的参考。
(一)开展模具拆绘,认知模具结构组成
在课程设计前期介绍基本模具结构组成后,即开展模具拆绘的训练活动。通过对典型模具结构的拆装和测绘,了解模具结构组成及其各部件间的工作关系,从而建立起对模具总体结构及其工作原理等的综合认知。
(二)了解学习计划,理清设计脉络
课程基本内容的学习和设计训练是按照设计顺序进行的,教师讲授内容和学生自主训练内容计划如下表。据此,可让学生了解模具设计总体过程,理清设计脉络,把握学习重点。
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在教学与训练的过程中,强调各自的模具设计方案不能像模具成型产品那样是一模一样的,每个人的设计方案应该有自己的特点,有别于其他同学的设计方案。同时指出,任何一个塑料零件的模具结构并不是只有唯一的一种方案,只要所设计的模具结构合理、工作可靠,根据设计方案,能够制造出模具,最终能够成型合格的零件就行。所以,在教学过程中,特别要注意引导学生集思广益,发散思维,分析不同的结构,做出不同的方案,逐步培养和提高学生的设计能力。
(三)探讨优选设计方案,培养设计分析能力
在学习过程中,学生应自主完成训练内容,对设计方案进行充分准备,在此基础上,各小组在组长的组织下,指导教师参与,全组成员一起分析、讨论各种不同的设计方案,总结各种设计方案的优缺点,优化出几种可行的方案。在讨论过程中,指导教师可适时进行讲评。应根据学习内容分阶段地多次进行讨论。
例如,对于如图1所示多用工作灯前盖为方形塑件,所用材料为ABS,要求编制该塑件的成型工艺并设计模具结构。
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图1 塑件
对于这个塑件,首先要分析所用材料ABS的使用性能和成型性能,然后分析塑件的结构特点、尺寸精度和表面质量要求,确定型腔数目、型腔布局和模具结构。
对于这个塑件,其内侧凸台的成型是难点,可能的成型方案有很多,如斜导柱内侧抽芯、斜滑块内侧抽芯、斜导杆内侧抽芯、活动镶件等结构形式。同时,型腔数目可设计成一模一件或一模多件。还有浇口形式,可选择侧浇口、潜伏式浇口、点浇口或轮辐浇口。塑件的推出方式,可设计成推杆推出、推件板推出或活动镶件推出等形式。基于这样的分析,组合起来就有很多种不同的设计方案,因此要进一步讨论分析并从这些方案中选择可行的、易于制造模具、易于成型塑件、易于保证塑件质量、易于控制模具制造成本的最佳方案。
由于每个人考虑问题的侧重点不一样,选择的方案就会不一样。例如,在讨论内侧凸台的成型方案时,有同学建议采用活动镶件的结构形式,其他同学提出如何脱模、如何取出活动镶件的问题。有同学考虑斜导柱内侧抽芯的结构形式,其他同学又提出内侧抽芯时侧型芯滑块是否有足够的运动空间的疑问。有同学提出斜滑块内侧抽芯时,其他同学则提出,斜滑块推出行程和斜滑块倾斜角度相互协调的问题,还有两个斜滑块在推出时是否会发生干涉以及如何解决的问题。另外塑件的推出方式和模具的复位方式也是需要考虑的问题。由此,可逐步推演出各类具体实施的设计方案,让学生拓展思维去探求分析和解决问题的方案,最后小组成员每人选择一种可行的方案进行计算和设计。
(四)结合模具制作,评价模具设计方案
在完成塑料模课程基本内容学习和注射模课程设计工作后,我们安排6周的时间分组进行模具制作实训,各小组成员与模具设计小组相同。所要制作的模具图样是从各小组成员的课程设计中选取、并经指导老师审定的。根据模具制作过程中出现的问题,对原先的设计方案进行分析、评价,总结经验教训,以进一步提高模具设计能力。
几年来,我们对模具专业学生按照以上过程展开教学实践,最后每个同学都完成了课程设计任务,从平常的学习过程和最后交上来的课程设计分析,尽管仍有个别学生并不是自己独立完成的,但总体来讲,绝大部分学生所完成的设计方案是各不相同的,都有自己的特点、思想和解决方法。这充分说明,这种模具设计能力培养方法切实可行并且取得了较好的效果。
三、结束语
以上课程学习中对模具设计能力的培养,从认知模具结构、收集模具信息,到了解学习训练计划以熟悉模具设计的流程,再通过各种形式的讨论活动对模具部件结构展开各种实现方式的分析,以逐步推演出优化的设计方案,在此基础上自主进行模具的计算和设计,最后结合模具制作过程中出现的问题,对设计方案的合理性和可行性进行评价,并由此改进自己的设计方案。这一过程充分体现了工学结合、学做一体的高职课程教学特色,既参照了企业进行模具设计的实施进程,让学生对模具设计能力要求有全方位的理解,同时通过对多种方案讨论的优选分析及制作结果的验证评价,拓宽了设计思路,找到了解决问题的办法,极大地提升了学生自主设计能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张信群.高职院校模具设计与制造专业课程体系研究[J].模具工业,2012,(4):61-65.
[2] 韩森和等.基于工作过程的高职模具专业课程体系[J].职教论坛,2012,(2):48-49.
[3] 蒋继宏等.注塑模具典型结构100例[M].北京:中国轻工业出版社,2000:100-101.
模具设计是一门既要有一定理论知识又具有很强实践性的专业课程,经过一段时间的实践探索后,发现任务驱动教学法在模具设计课程实施中同样存在着一定的问题,直接影响了任务驱动教学法的实施效果。
一任务驱动教学法在模具设计课程实施中存在的问题
1任务选取不合适
选取的任务难易程度不合适。选取任务太难,学生感觉吃力,容易打消学生的学习积极性;选取的任务太容易,使学生不易获得应有的知识,不易培养学生的综合能力。
选取的任务脱离生活,使用性不强,激发不起学生的兴趣。来源于生活、应用于生活。
2任课教师的工程实践能力和经历有待于进一步提高
在任务驱动教学法中,对任课教师的工程实践能力要求较高,不仅具备模具设计制造必须的理论知识结构,还要具备现代模具企业一线的工作经历和丰富、熟练的实践工作经验,否则,容易造成选取的任务实用性不强,讲授照本宣科,指导学生完成任务的过程不符合企业的生产流程、步骤、要求,学生完成任务的图纸成果存在图形表达不完整、尺寸漏标、尺寸标注错误、形位公差标注不合理、技术要求不会表达、装配结构不严密、零件结构工艺性欠佳等问题时,老师也不能及时提出来进行指导,导致学生的工程实践应用能力不能全面提高,因此就不能实现真正意义上的“任务驱动教学法”。
3任务驱动教学法的配套教材尚未开发
传统的模具设计教材基本上都是一个个理论知识点的罗列,没有涉及完整模具设计制造的真正流程、步骤等知识,更没有按照模具企业模具设计制造的流程、步骤安排知识顺序,缺乏模具设计中使用较多的模具国家标准、压力机型号选择及校核、文献资料检索查阅、模具设计成果正确表达等相关内容,因此不能满足任务驱动教学法的教学要求。
4任务驱动教学法的实施造成原课程学时数明显不足
按模具设计教学大纲的要求,课程学时总数为40学时,没有实验,只是纯理论讲授时间,涵盖的内容也较多,既有冲裁、弯曲、拉深等多种冲压工艺和模具设计知识,又有塑料成型工艺及塑料模具设计知识,还有模具制造基础知识等内容,知识点多、杂,探索实施任务驱动教学法后,要求学生边学边干、边干边学,因此学生学习理论知识只是一部分内容,关键是系统应用理论知识完成给定任务的工艺分析、方案拟定、工艺计算、装配图及零件图的设计绘制、模具零件的加工工艺规程编制及加工操作、装配等过程,使学生通过完成具体任务的锻炼过程系统掌握模具设计制造的完整流程,提高学生的工程实践能力;同时,每组大方案还要在课堂上讨论,以提升学生的口头表达能力、团结协作精神、对理论知识举一反三的应用能力,因此造成原定学时数明显不足。
5课程设计与理论课学习存在时间上的脱节
模具设计课程设计是学生在理论课程学完之后进行的一项实践教学环节,主要是应用所学理论知识,对给定的具体零件进行工艺分析、工艺计算、方案拟定、模具结构确定、模具零件设计等,是承上启下的必要教学环节,是课堂教学的必要补充,是综合应用基础知识和基本技能解决实际问题的一项模拟训练。但传统的课程设计都是安排在学期末,与理论课学习结束至少间隔1个月时间,很多学生已将部分理论知识遗忘,使理论学习和实际应用存在断档、脱节,学生在做课程设计时,需要重新复习理论知识,浪费时间,影响学习效果。
6缺乏模具制造实训环节
在实际模具企业,模具设计制造是一个完整的流程,模具制造是一个非常重要的环节。但在模具设计教学大纲中,分配给模具制造部分的时间只有4个学时,只能简单讲解模具制造基础知识、典型模具零件加工工艺和模具装配工艺等理论内容,缺乏模具制造实训环节,学生学完之后还是不知道具体模具零件加工工艺如何编制、如何加工,模具装配工艺如何编制、如何装配等,缺乏模具制造能力的锻炼和培养,造成与模具实际制造环节的严重脱节。
二关于任务驱动教学法在模具设计实施中存在问题的解决对策
1选取真实的、实用的、难易程度合适的任务
根据我校应用型本科毕业生面向地方企业、面向生产第一线的目标定位,模具设计课程的任务选取既要以课程教学大纲主要知识点为依据,参照教材内容,而又不完全拘泥于教材,同时还要与冲压模具企业实际工作中的具体任务为参考、来源,做到紧扣实际,面向运用,使任务具有很强的实用性、真实性和可操作性。
为激发学生的参与意识和兴趣,任务也可由学生从日常生活中接触到的零件中选取,但难易程度需经老师把关。
2增加教师的模具企业工作经历和实践工作经验
提高教师的模具企业工作经历和实践工作经验是推进“任务驱动教学法”的关键,可以选聘有模具企业工作经历的老师担任该课程的主讲老师,或聘任模具企业的设计人员作兼职教师,或组织专业教师到模具企业进行现场参观、考察学习、挂职锻炼或进行模具企业和模具任课老师的校企合作,经常性组织专业课老师和企业设计人员的经验交流,不断提升、增长任课老师的模具企业工作经验,真正了解模具设计制造的流程。同时在教学中,任课老师应注重塑造以渊博的知识、丰富的经验、高尚的师德为核心的人格魅力,感染学生,缩短师生之间的心理距离,使选取的任务来源于生活,应用于生活,引起学生情感上的共鸣,激发学生解决实际问题的兴趣和愿望,大幅提高任务驱动教学法在《模具设计》课程中的实施效果。
3开发适应任务驱动教学法的配套教材
教材建设是教学改革和创建新型教学体系的关键之一。成立以模具设计专业课老师、大型模具企业知名专家、模具企业设计人员为成员的教材建设队伍,依据模具设计必备的理论知识,按照模具企业模具设计、制造流程、步骤,编写与任务驱动教学法配套的模具设计教材,并增加相关模具标准及标准件选用、压力机型号选择及校核、符合企业要求的实际模具设计过程及实际模具装配图、零件图设计成果展示等内容,以提升教材知识的系统性、指导性、应用性,满足任务驱动教学法的教学要求。
4采用一体化教学模式
一体化教学模式,就是理论与实践紧密结合,教中学,学中做,教、学、做一体化的教学模式。具体措施为:
(1)教学内容的改进
围绕模具设计课程实践性强、重点培养学生工程实践能力的要求,根据学生完成给定任务的实际需要,结合模具企业设计、制造模具的具体步骤、流程,调整、改进理论教学内容和顺序,如增加具体零件的结构工艺性分析知识,模具结构、尺寸确定后增加压力机型号校核内容,增加现代模具设计中较为重要的标准模架及标准件选取知识,将压力机简介及压力机型号选择内容调整到冲压工序力计算之后,增强知识学习目的性和连贯性;将冲压工艺设计部分从最后总结讲解调整穿插到前期及具体设计过程中讲解,针对性强,学生便于理解和应用。
(2)教学模式的改进
为使学生边学边干、边干边学,传统的、分散的、纯理论式的课堂教学模式,显然不能满足要求,因此从时间安排上,一改传统的每周4学时、需要10周才能讲授完的纯课堂教学模式,而采用集中4周时间上这一门课程,并将理论教学、课程设计、模具制造实训有机融合在一起的教学模式改进。4周时间安排为:前2周,老师一边讲,学生一边练,完成分配给的设计任务,后2周时间,学生根据老师讲解的模具制造工艺知识,完成设计图纸的工艺编制、具体加工、装配等实际操作。这种教学模式改进,使理论讲授学时与课程设计时间有机地柔和、连贯在一起,时间衔接紧凑,使学生所学理论知识能及时得到实际应用,使学生感到学有所用,增加知识连贯性,增强学习兴趣,提升学习效果,有效解决了原来学时数不足的问题;同时学生一气呵成、真刀真枪地完成给定任务的设计工作,亲身经历了一次企业实景训练,增加了成就感,使任务完成具有连续性、完整性,有效克服了课程设计环节与理论教学的脱节问题;后2周时间的工艺编制、具体加工、装配等实际操作练习,既锻炼了学生的动手能力,增强教学直观性,又让学生亲身体验了结构设计过程中的工艺性优劣问题,及时验证了自己的设计成果,增强了学生的成功感,更为重要的是学生亲身经历了一次企业实景训练,大幅提升了学生的工程实践能力,
这种一体化教学模式采用理论教学与实践能力培养相互结合、相互穿插,较好解决了实践性较强课程的理论教学和实践教学脱节问题,减少理论课之间及理论与实践课之间知识的重复,充分体现学生主体参与作用,有助于教学质量的提高和应用型高技能人才的培养。
模具设计是一门实践性很强的专业课程,采用“以任务为驱动、教师为引导、学生为主体,使学生边学边干,边干边学”的任务驱动教学法后,学生学习目标明确,主动性增强,学习兴趣浓厚,工程实践能力提高,是一种行之有效的方法。针对任务驱动教学法在模具设计课程实施过程中存在的任务选择不合适、任课教师本身工程实践能力不高、相配套的课程教材尚未开发、课程教学大纲学时数明显不足、实践环节与理论课学习存在时间上脱节、缺乏模具制造实训环节等问题,直接影响了实施效果,经过一段时间的实践探索后,分析了问题产生的根源,找到了相应的解决对策:提升任课教师工程实践能力,开发相配套的课程教材,采用一体化教学模式等,这些措施可以有效提升任务驱动教学法在模具设计课程中的实施效果。
参考文献
[1]朱仁盛,申倚洪.任务驱动教学法在数控专业教学中的探索[J].装备制造技术,2007(3):100102.
课程设计的题目可以根据学生的能力进行差异化安排,做到因材施教。形状简单、无侧抽芯塑件或中等复杂程度、带侧孔的塑件等。通过2~4周的时间,完成装配图纸1张、零件工作图纸4~8张、设计说明书1份。对学生要耐心指导和鼓励,帮助学生慢慢养成自主学习的好习惯。具体设计步骤如下。
1.设计准备———初选设备。接到任务书后对图纸进行详细分析和消化,掌握塑料品种、批量大小、尺寸精度等要求,这时可用Pro/E等软件对塑件进行三维建模来获得制件的原始数据,明确设计任务。准备好所需的设计资料、绘图用具及图纸等。对塑件的原材料进行性能分析,对塑件进行结构工艺性分析,对塑件进行成型工艺参数分析,估算塑件的体积和质量,初选注射机设备。对设计初的准备内容有了全面的认知。
2.设计方案论证。根据塑件质量、投影面积、批量大小以及经济效益考虑型腔的个数及布局,选择合理的分型面及确定浇口的形式、位置,然后进行最佳分型面的论证和论证组成浇注系统的四个部分的形状、尺寸、精度是否能达到和满足使用要求。模具零件设计的第二部分是考虑成型零件的结构形式是整体式、组合式还是镶拼式及成型零件的固定方式。这个部分的设计需要从塑件原材料的工艺性、塑件的表面粗糙度和精度的要求来考虑成型零件的强度、刚度、硬度和耐磨性,进而选择合适的钢材和热处理方式。接着设计的零部件有导向定位机构、推出机构、侧抽芯机构、温度调节系统等。在模具的这些组成部分的设计中,针对一些标准件的选用要能熟练地从技术资料、设计手册从查阅到。在论证设计方案的过程中,学生应能逐步清晰地勾画出模具机构大致的配合情况,考虑好模具各个组成部分的表达方法,完成模具结构草图。
3.尺寸计算与校核。计算过程首先是对成型零件的成型尺寸进行计算,分析塑件图中未注公差的尺寸,会利用“入体原则”修改公差,合理选用原材料收缩率。接着根据模具强度和刚度的计算公式,得出所需要的型腔的壁厚,采用经验数据结合设计手册确定模具的外形尺寸,再依照数据选用标准模架。然后进行抽芯机构中抽芯距、抽芯力、斜导柱的倾斜角、直径及总长度的计算,推出机构是否选用标准的推杆、推出距离等设计计算。最后是从注射压力、注射量、锁模力、安装尺寸、推出方式、开模行程等六个方面对注射机进行校核。
4.绘图工作。有了零部件的所有尺寸数据,结合合理选择的标准件,进行模具装配图的绘制工作。需先确定各结构之间的尺寸位置关系、各动作的协调、运动部件是否存在干涉等问题。可采用三维造型软件进行辅助设计得到爆炸图进行校核,以避免设计失误、提高设计效率。标注主要尺寸,公差配合及零件序号,选择材料热处理等技术要求,编写零件明细表,在零件图的绘制过程中,还得绘出必要的视图和剖面图。最后还可描述模具的运动过程与工作原理。在绘制装配图、零件工作图时须按照《制图国家标准》中的相关规定绘制准确、清晰的表达模具的基本结构及零部件间的装配关系。从一张图纸必备的四要素来对图纸的质量进行考核。
5.整理设计资料———准备答辩。通过前面几个主要步骤的完成,根据计算校核的草稿进行内容的整理和布局,并辅加必要的插图及说明,将设计任务书、设计题目及说明书全文装订成册进而编写完成了设计计算说明书的整个过程。设计计算说明书是对整个设计过程的提炼和归纳,也是图纸设计的理论依据和审核设计的主要技术文件之一。其内容包括:目录;设计任务书;塑件成型工艺分析;分型面及浇注系统确定;设计方案论证;主要零部件尺寸计算与校核;设计体会与收获;参考资料目录。编写设计说明书的基本要求包括:编写的规范化;计算的正确性;内容的完整性。整理完设计资料后就可以进行总结和答辩。对设计结果进行总结性和全面性地分析可以帮助学生进一步掌握塑料模具设计的方法,提高分析、解决实际问题的能力。
二、教学效果与意义
1.检验专业核心课程的理解掌握程度。由于初次进行模具设计,对于学生来说,出现一些不合理或错误的地方是正常的,但在总结设计时应重点对这些问题进行分析,并提出新的设想并加以改进,从而达到对学生是否真正掌握了《塑料成型工艺与模具设计》这门专业核心课程进行检验。在设计时,既要借鉴前辈们的优秀的设计经验,又要发挥自己自主学习、独立思考的能力,大胆创新和改进。
关键词:中职;模具专业;教学实践
随着高新技术产业的发展,模具行业对模具技术人员的素质和能力要求越来越高.现阶段在模具专业人才的培养模式上存在两大误区:一是重理论,轻实践;二是教学与生产岗位脱节,导致学生毕业后还需要接受工厂较长时间的再培训,延缓了上岗的时间。面对模具制造业对“零距离”应用型人才的迫切需求,应优化课程体系、教学内容和教学方法,进行一些探索与实践。
一、改革培养模式,确立培养目标
思想观念的转变是一个根本性的转变。要进行专业教学改革,就必须要以教育思想、观念改革为先导,摒弃传统的教学理念和方法,把理论与实践、教学与生产紧密地结合起来,确立正确的培养目标和培养模式。一是“引进来”, 以专业教师、省市模具行业知名专家和大型模具厂家代表的建议和意见,来指导专业的发展方向。制定培养方案、教学计划,实训基地、师资队伍、教材建设;二是“走出去”, 组织专业教师到兄弟学校、多个模具厂家现场参观考察,了解中职模具专业的办学特点、岗位能力、要素和岗位需求情况;三是“再总结”, 组织教师对中职教育与普通专科教育在办学性质、培养目标、教学内容、课程设置等方面进行讨论,弄清专业的目标定位。中职教育有着特殊的内涵和特征,既不能把它办成高职教育的“压缩饼干”,也不能把它办成中学教育的“延伸”,要根据模具专业技术领域和职业岗位的要求,培养理论知识适度,技术应用能力强,服务于生产、建设、管理第一线的技术应用性人才。学生动手能力强应是中职教育的显着特征,应以“对准岗位设课程,对准实践抓教学”的思路来设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案,切实优化课程设置、教学内容、教学方法等方面,建立良好的中职人才特色培养模式。
二、优化课程设计,构建教学体系
(一)优化课程设计
根据模具专业培养目标要求,从课程内容的基础性、学生综合能力的发展和生产岗位的需要,通过认真调查、专家认证,在教学计划、课程设置、教学内容及教学质量评价体系等方面做调整与改进,减少一些课程上的理论重复,将一些理论知识有机地融人到实践教学中去。 在教学计划的安排上,将理论课与实践课的比例由原来的1∶0.8调到1∶1,加大实践教学比重。在质量评价中,实践课与理论课同等对待,实践技能考核不及格的应延缓毕业,保证优化课程的落实。
(二)推行模块教学
模具技术的发展对模具行业技术人员的素质和能力提出了更高的要求,在教学内容上直接反映出模具专业内涵的多样化和技术发展要求。应打破了“先学基础理论再进行实践实习”的传统教学方法,大力推行模块式教学方法,把能力培养贯穿于教学过程的始终,把知识的传授与技能的培养紧密结合起来。将整个教学内容分为两大模块,即教学内容模块和综合能力模块。模块确定后,对每一模块又提出具体要求,这样,专业针对性明显增强.学生对专业学习目的更为明确,学习的积极性大大提高。
(1)模具设计模块的要求:能运用常规设计手段和专业模具设计软件进行中等复杂程度的冲压模具、塑料模具设计。
(2)模具制造模块的要求:①普通机械加工模块。能熟练地编写模具零件加工工艺.并能熟练地使用普通机床加工出合格的模具零件;②数控编程加工模块:能熟练地使用和编写数控加工程序,并能熟练地操纵数控机床加工出合格的模具零件;③模具特种加工模块:能合理地选择电极材料,并能熟练地使用电火花成形机床及线切割机床加工出合格的模具零件;④模具装配调整模块:熟悉模具装配、试模、调整及维修的全过程,能熟练地使用模具钳工常用机械设备、辅助设备和相应的工装、工具进行模具装配,具备在现场分析、处理模具加工与装配工艺问题的能力。
为提高学生的综合能力,应专门设计职业综合能力模块,采用启发式、讨论式、案例式、现场教学等方式进行,提高学生的综合素质能力,以满足模具专业内涵的多样化和模具行业就业技术发展的要求。学生毕业后能从事模具设计、模具生产管理及模具企业管理工作。
(三)强化实践教学
改变教学方法变单一“灌输式”为现场教学、案例式教学、讨论启发式教学.在模具实习实训场地进行教学。使学生对所讲述内容有完全的了解和真正的认识,促使学生将所学理论与实践紧密地结合起来.以实践巩固理论,以理论指导实践,同时结合职业技能鉴定进行训练,使学生通过训练、经过考核考试获得相应的职业资格证书。在训练中,采取“三层次”的实训教学法;即基本技能训练、专业技能训练、综合能力训练。三个层次循序渐进.由简单到复杂,由单项操作训练到综合系统设计。每―层次都贴近工厂工程实际。例如,技能操作实训就是让学生在初步掌握机械加工理论知识后,在教师的指导下进行的多种实训,主要包括普通机械加工(铣、磨、钻、车、刨)、模具特种加工(线切割、电火花),通过实训,使学生能独立使用上述加工方式加工出合格的模具零件和产品.同时在实训中以工厂的标准和要求对学生进行管理,使学生在掌握技术的同时,也通过了岗前培训,毕业时能独立操作,做到“零距离”上岗。
三、加强师资建设,落实工作目标
关键词:模具专业方向;综合实践教学;人才培养
Exploring and practice of comprehensive practical course for mould specialized direction
Sun Lingyan1, Luo Duyu2
1.Jiangsu teacher university of technology, Changzhou, 213001, China
2.Guangdong polytechnic college, Guangzhou, 510520, China
Abstract: The development of comprehensive practical course were put forward based on the analysis of talent development status in mould specialized direction. Aiming to improve engineering literacy of student, the idea of course, range of course, operation and management of course and grade evaluation were discussed in this study.
Key words: mould specialized direction; comprehensive practical course; engineer talent development
作为一种特殊的工艺装备,模具已成为现代工业发展的基础,许多新产品的开发都依赖于模具。没有高水平的模具,也就没有高水平的工业产品,因此欧美发达国家将模具誉为“工业之母”[1],而国务院出台的《装备制造业调整和振兴规划》将其加工技术和设备列入了重点支持项目[2]。随着国际资本向国内的转移,我国的模具行业进入了快速发展阶段,模具的生产从传统的技艺型手工生产方式时代进入采用数字化、信息化设计的现代化工业时代。但国内的模具产品以中低端为主,在高端市场的占有率还非常低[2]。与发达国家相比,国内的模具产业在设备和材料方面并没有太大的差距,主要原因是模具人才的培养,尤其是应用型人才的培养无法跟上行业发展的需求。以技术密集为特征的模具行业需要高素质的人才,不仅要具备系统观念,还要具备综合能力。在高等教育大众化的今天,如何能既满足社会对人才的能力需求,又适应多元化生源的求学需求,这是工程教育急需解决的课题。
1 模具专业(方向)的教学现状
模具设计及制造是材料成型及控制专业下的一个专业方向,主要为模具行业培养能从事模具设计、加工及模具企业管理的专业人才。为满足行业发展的需要,各大院校以占模具生产总量85%以上的冲压、塑料及压铸模具设计与制造作为专业能力培养的核心。江苏技术师范学院自2004年开始设置模具专业(方向),经过若干年的探索,逐步形成了“平台+模块”的人才培养方案:在必修课平台上设置通识教育、专业基础和专业核心课程,选修课模块中设置公共选修课和专业拓展课程。这样既能保证课程的完整性和稳定性,又能跳出课程的束缚,较好地满足学生个性发展的需要。自招生以来,学生的就业情况良好。
从企业的反馈信息来看,我校毕业生尽管动手能力较强,但从学校到企业仍需要较长时间的过渡期。高新技术广泛、深入的应用,使专业能力的范围得到拓宽或提升,但不可否认,学生在工程素养和综合能力方面确实存在着欠缺。现代制造业分工精细,环环相扣,要求从业人员除了精通专业技术外,还要具备良好的工程素养。工程素养不仅意味着实践能力,还意味着广阔的专业视野以及团队合作精神,而这恰恰是目前学生所欠缺的,这从目前缺乏高水平的毕业设计方面也可见一斑。国内高等教育招生规模的扩大,加剧了生源素质的差异性,保障制度和政策支持的缺乏导致企业实习流于形式。在这样的背景下,如何通过教育教学改革来缩短学校培养与企业需求间的差距?
2 综合性课程的建设
在原有课程体系中,尽管培养学生核心专业能力的课程被组合成课程群,但每门课程由不同的教师在不同时间分别讲授,课程间的逻辑性和系统性更多地隐含在教学内容中。学生在学习过程中容易出现“只见树木而不见森林”的问题,容易将注意力集中在各门课程的知识点上,而忽视了知识之间的内在联系,因此很难形成对专业的整体认知。此外,与工程实践能力培养相关的课程设计和专项技能训练以单项为主,难度不高且综合性差,单项训练很难在思维能力和综合能力培养方面取得满意的效果。在此基础上,要想高水平地完成毕业设计尚且不易,适应企业的快节奏工作就更难了。鉴于此,江苏技术师范学院对2009级模具专业(方向)的人才培养方案进行了修订,在原有课程的基础上增设了一门综合课程,旨在通过课程的交叉提高学生知识整合能力,使学生学会综合性地解决问题[3]。
2.1 课程建设的思路
设置综合课程时,要注意3个问题:(1)在避免关联知识简单、机械拼盘与混合的同时,帮助学生完成知识之间的相互交叉、渗透和融合;(2)在照顾知识间横向联系的同时,避免学生浅尝辄止式的学习;(3)在校外实习基地无法满足学生实践能力训练需要的情况下,怎样才能为专业知识与技能的训练提供结合点,使学生在校期间就能接受面向工程的实际训练。据此,我们将课程设定为基于产品开发过程的综合性实践环节,通过在其中内嵌模具产业的具体生产流程,为学生提供接近全真的职业化情景。通过与工作相结合的学习(work integrated learning),学生能够打破课程间的界限,将关联课程的知识拼接起来,形成对专业的系统认识,进而实现知识到能力的转化。考虑到这一环节需要的理论知识和实践技能储备,该课程被安排在专业核心课程结束后进行,并要求在毕业设计开始之前结束。
2.2 课程内容的选择
综合实践课程的教学目标是学生职业能力的拓展,并非模具设计能力的大幅度提高,因此并不需要高难度的任务,1个小型模具项目即可。通过经历典型模具生产的全过程,学生很容易就能将知识点关联起来,并在知识与自身的认知结构之间建立起必然的联系,完成专业知识体系的构建。考虑到教学资源和学生的学习差异,项目由易到难分为3个层次:(1)原有课程设计任务的凝练,要求在现有设备、加工能力以及给定成本的条件下完成,真题真做,大大激发学生求新的欲望和兴趣;(2)毕业设计任务的节选和简化,以此加强课程设计与毕业设计的衔接力度。(3)科研项目的子课题,将教师科研项目进行分解,从中选取适合学生 完成的任务的,可进一步展示学生的才华。
2.3 课程的组织与实施
模具生产是一项系统工程,从产品工艺分析到模具结构设计,再到模具制造、装配、试模和修模等,既要考虑模具性能,也要考虑成本控制、生产周期,离开团队合作很难完成。为了锻炼学生的团队意识、协作互助精神,学生以组为单位参与课程,若干组学生又组成一个团队。在合作完成项目的过程中,同一团队的工作组将实行轮岗制,以便学生能对产品研发过程及企业运作方式有清晰的认识。通过这种换位思考,也能帮助学生跨越独生子女的“自我”障碍,学会理解他人以及正确评价自己。为便于管理和指导,每组以3~5人为宜,以协商方式组合,学生将在不同的项目中轮流担任组长。在担任组长期间,除管理组内工作、协调组间关系外,学生组长还要协助指导教师掌握项目的执行状况。这对学生的管理能力、沟通能力等综合素质都是很好的锻炼。
在内嵌模具企业实际生产流程中,课程保留了企业内部运作的全部流程,仅取消与客户的外部交互(包括订单确认、交货服务和售后服务),如图1所示。1个项目将由同一团队的3组学生共同完成:第一组为工程组,承担产品确认、模具结构设计和3D分模及制作零件散件图的工作,同时还要填写采购单;第二组为工模组,主要完成模具的制造、装配和调试等任务,所涉及的工序大致有车、铣、热处理、磨、CNC、电火花(EDM)、线切割(WEDM)、坐标磨、抛光等;第三组学生为品质组,承担着保证模具质量和生产周期的任务,除了完成成形部件、模具以及试制产品的检测工作外,还负责项目进行过程中协调设计、生产、试模和修模等任务。通过学以致用,学生加深了对知识的理解,积累了一定的模具经验,这对提高应用专业知识分析问题和解决问题的综合能力非常有益。
为了保证实践活动的顺利推进,教师需要在项目进行过程中不断转换角色。在项目下达之前,作为任务下达者,要对项目的可行性进行通盘考虑,使学生能在现有条件下顺利完成教学任务。在项目进行之初,作为引导者,要帮助学生根据自身情况选择合适的项目和岗位,制定合理的工作计划。在项目进行过程中,作为技术支持者,要对学生适时进行指导,同时推广数字化技术,让高效率、高速度、高精度、高性能、低成本、节省资源的工程理念扎根于学生内心。在项目节点上,作为技术主管者,教师要在保证工作进度的前提下,帮助学生发现自身的问题,并寻求解决方案。在项目结束时,作为评价者,教师要在不失公平的前提下对项目进行得失分析和评估总结,并对学生工作进行评判。
2.4 课程评价与考核
对综合实践环节进行评价,不仅是学生广泛、公平参与教学的保障,更是保证教学质量的关键。课程评价采用过程考核和成果考核相结合的方式进行,过程考核着眼于个体评价,主要考量学生的能力和综合素质;综合评价则着眼于团队评价,主要考量协作状况以及团队合作成效。过程考核在项目推进过程中完成,包括学生自评、组员他评和教师评价,分别按15%,10%和15%计入总分。评价依据是师生讨论完成的考核标准,包括项目实现目标、能力目标、任务目标、时间节点目标以及成绩评定原则等内容。综合评价则在项目全部完成后进行,包括团队内部评价和成果评价,分别按20%,40%计入总分。在课程结束后的集中展示上,学生除了展示项目成果(模具、试产产品、项目涉及的技术文件)外,还要用PPT对项目的完成情况进行汇报,并接受教师和其他学生的提问。在对教学过程全面总结的基础上,团队内部对各小组在项目中的表现进行评价,成果评价则由师生共同完成。
3 结束语
综合实践教学的出现是模具专业(方向)为了提高人才培养质量、缩短学校与企业之间的距离而进行的教育教学改革。从课程的实施情况来看,仍然有很多问题有待解决:(1)在教学资源增量有限的情况下,如何保证教学效果?(2)在生源素质差异较大的情况下,如何保证教学内容以满足学生个性发展的需要?(3)如何设定课程考核指标,使之能全面、直观地检验出教学过程中每一个环节的执行情况?
参考文献
[1] 探析:“工业之母”模具业迅速崛起的契机[EB/OL].[2012-06-10].http://im2m.com.cn/Item/39376.aspx.