沖壓工藝及模具設計課程改革研究

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沖壓工藝及模具設計課程改革研究

摘要:根據社會對模具人才的需求和材料成型及控制工程專業的培養目標,基于OBE工程教育模式,對《沖壓工藝模具設計》課程進行改革。根據畢業要求明確課程目標,圍繞課程目標設置教學內容,多種考核方式相結合,探索以學習產出為導向的課程模式,實現課程對畢業要求指標點的有效支撐,培養學生的專業能力。

關鍵詞:模具;OBE;課程;改革;畢業要求

0引言

在中國高校進行工程教育認證的趨勢下,我校材料成型及控制工程專業為提升教育質量,加快“雙一流”建設,針對各專業課程進行改革。課程改革基于學習產出的教育模式(OBE),以專業認證畢業要求達成度為指導,圍繞課程目標,重新構建課程體系,修訂和完善教學大綱,調整課時安排,使教學內容更加符合專業畢業要求,注重培養學生的專業能力,使學生能熟練掌握和靈活運用當前行業發展的新技術、新工藝,在工作后能盡快適應崗位需求,為今后的職業發展打好基礎[1,2]。

1專業培養目標

目前模具制造行業對人才的崗位要求和工作內容為:①能夠根據產品和工程要求進行系統優化、方案設計和工藝設計,熟悉沖模、鍛模、注射模等結構設計及其材料性能,熟練使用主流設計軟件完成上述設計任務,并能考慮成本、效益、環境、安全和健康等因素;②熟悉模具各零部件的加工工藝及裝配工藝,能按照要求安排生產,按時供貨;③熟悉模具成本和利潤計算,制作報價和投標文件;④能與客戶和供貨商進行良好地溝通。企業對人才的要求決定了學校的專業培養目標與畢業要求,即掌握機械制造、模具設計、材料性能和成本控制等基礎知識,并具備一定的工程素養和較好的專業能力,能在機械制造行業中從事工藝設計、模具技術開發、生產管理、質量控制、銷售服務等工作的應用型工程技術人才。培養目標與畢業要求進一步“導向”課程教學,需要課程有效支撐專業能力矩陣中的要求[3]。

2課程現狀

《沖壓工藝及模具設計》是材料成型及控制工程專業學生學習的一門專業課程,設置在大三下學期,課程改革前的總學時為48學時,其中理論教學為40學時,實驗教學為8學時,考核方式為閉卷考試。主要學習沖壓成形的概念和原理,沖裁、拉深、彎曲等沖壓工藝的成形過程及其極限,掌握模具的基本結構和設計方法以及模具CAD/CAM。前置課程有《制造技術基礎》和《金屬塑性成形原理》,后置課程有《塑料成型工藝及模具設計》[4]。根據過去幾年的學生反饋意見,該課程學習困難在于學生對沖壓成形工藝和模具結構設計沒有直觀的印象,課程理論內容較為抽象,實驗學時偏少,缺乏實踐操作,因此學生學習較為吃力,主要體現在無法清晰地理解沖壓工藝的過程和原理,看不懂PPT上的模具結構,難以完成課程設計要求的模具設計任務,只是死記硬背書本知識以應付考試。

3基于OBE模式的課程改革

OBE教學模式強調以學生為中心進行教學,以畢業要求為導向,滿足高等工程教育專業認證對課程的要求。因此,需要對課程目標、教學內容、教學方法和學時分配等作出調整,使課程達到畢業要求達成度。

3.1課程目標調整

根據工程教育認證的12條畢業要求標準,調整課程目標與畢業要求的對應關系如表1所示。調整后的課程目標注重學生的學習成果,使學生掌握沖壓工藝和模具的設計知識,具備在工作中分析問題、使用工程知識解決問題、制定解決方案的能力。課程目標的設定明確對應了畢業要求指標點,形成了對專業培養目標的有效支撐。

3.2教學內容及方法與學時調整

根據課程目標,教學內容分為3個模塊:沖壓加工基本理論、工藝規程制定和沖模設計計算。教學形式上改變過去課堂講授和實驗分離的形式,采取以學生為主、教師引導和以實驗為主、結合理論講解來完成課程設計任務的方式,如表2所示。在沖壓加工基本理論及過程模塊先用0.5學時進行講授,通過圖片和視頻介紹沖壓的基本概念、分類及其在機械工業中的地位與作用。然后進行15.5學時的實驗環節,通過對設備認知,了解液壓機、普通沖床、折彎機等沖壓設備的結構和工作原理,認識模具的分類和用途;通過板料變形試驗,了解沖壓成形的基本原理、沖壓材料及其沖壓成形性能;通過沖裁、拉深、彎曲等試驗,學習沖裁基本知識,掌握沖裁模間隙、凸模與凹模刃口尺寸的確定,沖裁件的工藝性、沖模分類及典型結構分析、沖模主要部件和零件的設計與選用。通過該模塊的學習完成課程目標1、2。工藝規程制定模塊共2學時,主要講解工藝文件的編制規范和步驟,學生在教師的指導下,模仿范例進行沖壓工藝規程的編寫,通過動手練習,能根據設計方案完成工藝文件的編制,完成課程目標1、3。沖模設計計算模塊共30學時,按照模具種類分為5個實驗,每個實驗又分為“拆裝”和“設計”2個環節。在“拆裝”環節,學生以3人一組,在教師的指導下進行典型結構模具的拆裝,模具的三維和二維圖紙被制作成掛圖放置在工位上,學生邊拆裝邊與模具圖紙對照,學習模具的結構、工作原理,掌握設計細節,如沖裁間隙、彎曲?;貜椊堑倪x擇等知識。通過“拆裝”訓練,培養了學生的創造性思維、理論聯系實際的態度,提高了動手能力;在“設計”環節,學生根據教師提供的沖壓零件圖紙,完成工藝方案設計,編制工藝規程,設計模具的三維模型,并轉換成二維圖紙,標注各處尺寸和公差,注明技術要求,形成完整的工程圖紙。在這個過程中,學生將前階段所學到的知識運用到實際中,通過實踐訓練掌握這些知識,并形成系統的知識體系,提升專業能力,達到課程目標1、2、3,部分學生的優秀設計成果如圖1所示[6]。

3.3課程考核

課程考核方式由過去的試卷成績評定改為教學過程、試驗、設計任務、知識點掌握、試卷成績結合的綜合考核。綜合考核方式注重學生的學習過程、專業能力培養、課程目標的實現程度。課程考核方式重視學生對知識的掌握和運用以及解決問題的能力。在試驗環節,90%以上的學生能較好地完成模具拆裝工作,試驗報告內容詳盡;在設計任務環節,75%的學生能完成工藝規程和模具設計圖紙;在知識點掌握環節,80%的學生能在課程答辯中闡述設計方案和分析報告,并較好地回答教師和同學提出的問題[6,7]。通過綜合考核,改變了期末考試定成績的方式,促使學生重視學習過程和學習成效,提升專業能力,達到畢業要求,為今后的職業發展奠定基礎。

4結束語

基于OBE模式對《沖壓工藝及模具設計》課程進行改革,將課程目標、教學內容、考核方式緊密結合,有效地實現了對專業培養目標和畢業要求指標點的支撐,為其他課程的改革提供了經驗,為本專業通過工程教育認證起到了一定的作用。

參考文獻:

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[2]吳清.德國高等工程教育認證機構ASIIN的研究[J].當代教育實踐與教學研究,2016(2):213.

[3]韓同樣,劉志明,胡燕士,等.開放式工程訓練與OBE教學模式探索[J].實驗技術與管理,2016(5):174-177.

[4]孫明,鄭文翔,王超,等.基于工程教育專業認證采礦工程專業課程體系改革探析[J].當代教育實踐與教學研究,2017(5):80.

[5]李恒梅,王震,萬志龍,等.工程教育認證背景下應用型地方本科院校《大學物理》課程教學改革研究[J].高教學刊,2017(5):53-54.

[6]蔣昌華.以能力導向改革《塑料模具設計》課程教學[J].模具工業,2018,44(10):74-77.

[7]許爐生,林春綿,呂伯昇,等.OBE導向下的環境工程個性化生產實習模式初探[J].高教學刊,2017(10):9-11.

作者:王勇 賴思琦 單位:西南科技大學

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