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[關鍵詞]模具 設計能力 培養方法
[中圖分類號] TG76;G712 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)14-0039-02
高職院校模具設計與制造專業學生模具設計能力的培養除相關課程中專業理論知識基礎學習外,還必須經過設計應用訓練內化與升華的過程。一般分為四個部分,一是通過模具課程設計培養學生模具設計的基本應用能力;二是通過模具制作實訓提升模具設計的理性分析能力;三是學習計算機應用軟件,應用計算機軟件進行模具設計,進一步提高模具的計算機輔助設計能力;四是通過畢業設計,強化模具設計的綜合應用能力。模具設計能力的培養是一個從簡到繁、由易到難,循序漸進的系統化進程,需經過由理論基礎到應用訓練對知識和技能的綜合職業能力培養的過程。
一、模具設計能力的培養方法
注射模與沖壓模是當前高職模具專業中兩大主要模具設計與制造相關知識與技能培養的方向,其模具設計能力的培養在方法和過程上有一定的相似性,這里主要針對注射模課程設計與課程教學相融合進行模具設計能力的培養與大家探討。
為了適應高職模具專業對模具設計能力注重工學結合、理實一體、與企業無縫對接的培養特色,我們將注射模課程設計訓練和與之對應的專業核心課程《塑料成型工藝與模具設計》糅合在一起,以集中專周的形式展開教學,它們是在進行了相關的基礎課程學習、并在校內企業或校外企業進行了模具認識實習和專業實習的基礎上開設的。
在學習過程中,將塑料成型設備、成型工藝、模具結構與模具設計融合在一起,先進行注射模具的拆裝、測繪,在學生了解注射模具的基本結構、特點的前提下,按照設計順序進行講授、討論,同期開始設計訓練,在完成課程基本內容學習的同時完成注射模課程設計工作。
二、模具設計能力的培養過程
模具設計采用分組進行,原則上按優化組合,每小組3~5人,指定組長。在教學之初,向每個小組分發課程設計題目,并提供可以借閱的模具結構圖冊和模具國家標準作為自主學習的參考。
(一)開展模具拆繪,認知模具結構組成
在課程設計前期介紹基本模具結構組成后,即開展模具拆繪的訓練活動。通過對典型模具結構的拆裝和測繪,了解模具結構組成及其各部件間的工作關系,從而建立起對模具總體結構及其工作原理等的綜合認知。
(二)了解學習計劃,理清設計脈絡
課程基本內容的學習和設計訓練是按照設計順序進行的,教師講授內容和學生自主訓練內容計劃如下表。據此,可讓學生了解模具設計總體過程,理清設計脈絡,把握學習重點。
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在教學與訓練的過程中,強調各自的模具設計方案不能像模具成型產品那樣是一模一樣的,每個人的設計方案應該有自己的特點,有別于其他同學的設計方案。同時指出,任何一個塑料零件的模具結構并不是只有唯一的一種方案,只要所設計的模具結構合理、工作可靠,根據設計方案,能夠制造出模具,最終能夠成型合格的零件就行。所以,在教學過程中,特別要注意引導學生集思廣益,發散思維,分析不同的結構,做出不同的方案,逐步培養和提高學生的設計能力。
(三)探討優選設計方案,培養設計分析能力
在學習過程中,學生應自主完成訓練內容,對設計方案進行充分準備,在此基礎上,各小組在組長的組織下,指導教師參與,全組成員一起分析、討論各種不同的設計方案,總結各種設計方案的優缺點,優化出幾種可行的方案。在討論過程中,指導教師可適時進行講評。應根據學習內容分階段地多次進行討論。
例如,對于如圖1所示多用工作燈前蓋為方形塑件,所用材料為ABS,要求編制該塑件的成型工藝并設計模具結構。
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圖1 塑件
對于這個塑件,首先要分析所用材料ABS的使用性能和成型性能,然后分析塑件的結構特點、尺寸精度和表面質量要求,確定型腔數目、型腔布局和模具結構。
對于這個塑件,其內側凸臺的成型是難點,可能的成型方案有很多,如斜導柱內側抽芯、斜滑塊內側抽芯、斜導桿內側抽芯、活動鑲件等結構形式。同時,型腔數目可設計成一模一件或一模多件。還有澆口形式,可選擇側澆口、潛伏式澆口、點澆口或輪輻澆口。塑件的推出方式,可設計成推桿推出、推件板推出或活動鑲件推出等形式?;谶@樣的分析,組合起來就有很多種不同的設計方案,因此要進一步討論分析并從這些方案中選擇可行的、易于制造模具、易于成型塑件、易于保證塑件質量、易于控制模具制造成本的最佳方案。
由于每個人考慮問題的側重點不一樣,選擇的方案就會不一樣。例如,在討論內側凸臺的成型方案時,有同學建議采用活動鑲件的結構形式,其他同學提出如何脫模、如何取出活動鑲件的問題。有同學考慮斜導柱內側抽芯的結構形式,其他同學又提出內側抽芯時側型芯滑塊是否有足夠的運動空間的疑問。有同學提出斜滑塊內側抽芯時,其他同學則提出,斜滑塊推出行程和斜滑塊傾斜角度相互協調的問題,還有兩個斜滑塊在推出時是否會發生干涉以及如何解決的問題。另外塑件的推出方式和模具的復位方式也是需要考慮的問題。由此,可逐步推演出各類具體實施的設計方案,讓學生拓展思維去探求分析和解決問題的方案,最后小組成員每人選擇一種可行的方案進行計算和設計。
(四)結合模具制作,評價模具設計方案
在完成塑料模課程基本內容學習和注射模課程設計工作后,我們安排6周的時間分組進行模具制作實訓,各小組成員與模具設計小組相同。所要制作的模具圖樣是從各小組成員的課程設計中選取、并經指導老師審定的。根據模具制作過程中出現的問題,對原先的設計方案進行分析、評價,總結經驗教訓,以進一步提高模具設計能力。
幾年來,我們對模具專業學生按照以上過程展開教學實踐,最后每個同學都完成了課程設計任務,從平常的學習過程和最后交上來的課程設計分析,盡管仍有個別學生并不是自己獨立完成的,但總體來講,絕大部分學生所完成的設計方案是各不相同的,都有自己的特點、思想和解決方法。這充分說明,這種模具設計能力培養方法切實可行并且取得了較好的效果。
三、結束語
以上課程學習中對模具設計能力的培養,從認知模具結構、收集模具信息,到了解學習訓練計劃以熟悉模具設計的流程,再通過各種形式的討論活動對模具部件結構展開各種實現方式的分析,以逐步推演出優化的設計方案,在此基礎上自主進行模具的計算和設計,最后結合模具制作過程中出現的問題,對設計方案的合理性和可行性進行評價,并由此改進自己的設計方案。這一過程充分體現了工學結合、學做一體的高職課程教學特色,既參照了企業進行模具設計的實施進程,讓學生對模具設計能力要求有全方位的理解,同時通過對多種方案討論的優選分析及制作結果的驗證評價,拓寬了設計思路,找到了解決問題的辦法,極大地提升了學生自主設計能力。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 張信群.高職院校模具設計與制造專業課程體系研究[J].模具工業,2012,(4):61-65.
[2] 韓森和等.基于工作過程的高職模具專業課程體系[J].職教論壇,2012,(2):48-49.
[3] 蔣繼宏等.注塑模具典型結構100例[M].北京:中國輕工業出版社,2000:100-101.
Abstract: Through the investigation of mold design and manufacturing enterprises in China and the mold design and manufacturing specialty in higher vocational colleges, this paper concludes an enterprises mold manufacturing process and responsibility diagram and a mold specialty teaching execution diagram in higher vocational colleges. This paper aims to analyse the common features of mold manufacturing and specialty teaching, combine production with learning and build a sharing-type repository of higher vocational education mold specialty based on the production process.
關鍵詞: 生產流程;模具專業;高職教育;資源庫
Key words: production process;mold specialty;higher vocational education;repository
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)21-0281-03
0 引言
教學資源庫是利用信息化科技手段,對教育教學資源進行整合,最終建成互動化、多媒體化的共享式資源倉庫。教學資源庫為學校教學提供了強有力的支撐,為教師備課、學生自主學習提供了平臺[1]。本文調研我國模具設計與制造企業工廠,總結出企業模具生產線流程和生產崗位職責圖;對高職高專院校模具設計與制造專業調研,總結出高校模具專業開設的專業課程和教學執行現狀教學知識結構框架圖,據此構建以模具生產流程為基礎的高職教育特色模具專業的共享型資源庫。基于模具企業生產流程的模具設計與制造專業建設的研究國內尚屬空白,它以工廠中模具實際的生產流程為主線,將企業生產模具流程各工作部門作為資源庫的一級目錄,分別設置:項目部資源庫、業務部資源庫、設計部資源庫、仿真部資源庫、生產部資源庫、質檢部資源庫;根據企業生產模具工作內容:接受定制模具任務書、企業合同簽訂、模具設計與制圖、設計方案仿真模擬、成型零件加工、模具裝配、安裝設備并試模、出運后處理等相關資料過程添加到各工作部門資源庫;用沖壓模、塑料模、壓鑄模、鍛模、粉末冶金等類別典型模具為項目載體,完整展示企業模具設計與制造全過程,加入精品課程、實訓和課程設計等專業知識豐富完善上述資源庫模塊;同時引入模具行業協會、模具企業參與資源庫建設;突出行業指導和企業參與;加入行業標準,以此規范學生設計和生產,拓展行業知識,隨時了解模具行業前沿動態,基于企業生產流程模具專業教學資源庫構建對整個模具專業教學設計、現代遠距離教育、企業生產具有較高的實用性和指導意義。
1 模具行業生產流程
依據模具行業企業特點,系統搜集模具行業領域動態、行業政策信息、行業發展概況、行業專家信息;行業企業的人力資源基本情況及需求情況分析;知名企業信息、著名企業家信息;典型職業崗位、典型工作任務;新產品、新技術信息;職業資格、行業資格、行業標準、行業規范等。對全國模具設計與制造企業進行了調研,總結了企業模具設計與制造的生產流程、生產部、各部門工作內容、各部門專業人員、崗位職責能力與知識要求、工作內容及最終所提交成交客戶模具和各生產部門的儲存過程資料,現階段我國企業模具生產流程圖如圖1所示。
2 高職院校模具專業教學執行流程
通過對全國高職院校開設模具設計與制造專業課程標準、教學設計整體方案、說課視頻和課件、數字化教材、課程中每個單元教學設計方案、教學課件、實訓指導書、課程的考核辦法;對實訓、內容及學時和開設的順序進行了系統調研,并標示課程、實訓、課程設計、畢業設計占總調研院校開設比例,總結模具設計與制造專業教學執行流程圖如圖2所示。
3 基于生產流程模具專業資源庫構建過程及特點
通過對我國模具設計與制造企業的生產線流程和全國高職高專院校模具設計與制造專業開設的專業課程和教學執行計劃調研,總結出模具企業生產流程和高校模具專業教學進程。分析企業模具生產流程和高職專業模具教學進程的共同點,以企業各部門生產模具的知識能力要求穿插模具專業項目化教學內容,在相對應部門的資源庫下鏈接精品課程和實訓內容。本文據此構建模具行業生產流程為基礎的高職教育特色模具專業的共享型資源庫,模具專業資源庫結構框架圖如圖3所示,此次模具專業資源庫建設,以企業真實模具的設計、生產流程為主線,企業生產部門作為資源庫目錄,如(業務部)接受模具任務簽訂合同(設計部)設計模具繪制圖紙(仿真部)模擬方案出具報告(生產部)加工裝配試模(質檢部)模具質量檢測(業務部)模具后處理;同時將《模具價格估算》、《逆向工程》、《塑料模具設計》、《沖壓模具設計》、《壓鑄模具設計》、《模具CAD/CAM/CAE》、《模具零件的普通加工》、《模具零件的數控加工》、《材料成型設備》等專業精品課程;和塑料模具拆裝實訓、沖壓模具拆裝實訓、模具鉗工與裝配、拆裝(模擬)、電加工實訓等教學實訓環節作為資源庫的支撐材料,讓高職高專院校模具專業開設課程設計題目、內容、方法與企業模具設計生產流程一致,最終構建符合企業和院校實際需要,工學結合,職教統一,企業工作內容與模具專業教學專業課程對應雙體制資源庫。且在主頁面中即時更新模具協會、就業趨勢、模具行業前沿動態、知識論壇、共享資源、崗前培訓、資訊交流、技術資格證書查詢等資訊服務內容??赏ㄟ^資源庫隨時查詢模具企業各生產環節崗位人員的能力與知識要求和相關項目資源庫資料;教師、學生、企業員工和即將從事模具行業的人員可根據自己在模具企業的所在崗位查詢相關的教學課程資料,也可以在查詢專業課程知識同時找到企業生產的相關案例,隨著市場運行模具行業的發展,各部門資源庫中隨時添加新的典型案例帶動高職院校模具專業教學內容的項目更新,提升模具資源庫的前沿性并實現了遠距離的開放式教育。
4 結束語
論文從企業模具生產流程出發,對模具設計與制造專業教學資源庫進行系統研究,構建了基于企業生產流程模具專業教學資源庫的建設,目標是通過校企合作、院校之間的合作,充分整合模具企業和院校之間的優勢資源,把資源庫建成具企業模具生產實操特色、滿足不同用戶需求的開放型共享型模具設計與制造專業教學資源庫,提高我國高等職業教育專業人才培養質量和社會服務能力,且為全國高職院校專業教學模式教學方法和職教改革的基本走勢提供一定的參考。
參考文獻:
[1]姜大源.世界職教課程改革的基本走勢及啟示[J].職業技術,2008.
【關鍵詞】提高學習興趣 模具課程設計 教學改革方法
Teaching reform method of Mould design to Improve students' learning interest
【Abstract】 The paper introduces a teaching reform method of mold manufacture design. Change the traditional design with boring calculation drawing. It could make the drawings of book vivid and moving into real using the 3Dmax software. Improve students' learning interest, at the same time, the students could have a comprehensive understanding of to mold manufacture design. And They could master the skill of 3D animation ,also.
【Keywords】Improve students' learning interest, Mould design CNC, Teaching reform method
引言
高校機械類專業在現代工業發展中起著舉足輕重的作用,目前,機械類專業又以其技術性強,就業前景好等優點廣泛地被考生接受,招生前景看好。模具設計與制造這門課程是高校機械類專業開設的一門重要的專業課程,隨著模具行業在國民經濟中的地位不斷加強,也使得企業對模具專業人才的需求不斷擴大,就業前景廣闊。目前各高校對于模具課程的培養方法主要是課堂教學、課程設計、現場實訓等環節,但因為模具專業領域廣闊,內容枯燥,不能引起學生的興趣,學習效率低下,學習效果不好,很多學生由于沒找到合理的學習方法,不能由淺入深循序漸進,學習每深入一步都困難重重,最終失去了學習興趣,產生厭倦,最后只能放棄,畢業時也就無法掌握應有的技能知識,不能適用于用人單位的需求,即便能夠進入企業工廠,也會經歷很長的一段培訓適用期,造成培訓成本的浪費。
隨著電腦的廣泛使用,現在的大學生對計算機也普遍具有信賴性,我們可以利用這一點,將模具課程設計增加一部分電腦設計的內容,在理論課上有了相關知識積累,更深層次掌握軟件也就水到渠成。如果方法正確,有教師指導,學習進展沒有了障礙,設計作品流暢而出,學生們看到自己每天的進步,就會充滿成就感,自然越學越入迷。再結合實際工程項目,妙趣橫生,可以有效地提高學習興趣。
1. 模具結構模型的創建
在實踐教學活動中適當降低理論課學時,相應地增加實踐課及課程設計的學時量,因前期的機械零件課程設計中已經有了手繪圖和計算機二維AutoCAD繪圖的訓練,所以將學生由教室設計改為計算機機房,每個學生分配一張已成型的模型二維平面圖,內容包括沖壓模具、塑料模具等皆可。
學生在課堂教學中已經看到很多演示模具動作過程的動畫,并且對動畫有著很高的興趣,我們可以通過課程設計,先讓學生利用三維軟件在計算機中建立起相應的模具模型,在建立三維模型的過程中對二維圖紙就會有了透徹的理解,建模軟件可以是ProE、UG,或是CAXA三維實體設計等。三維模型的建立是一項很精細的工作,需要對圖紙有著透徹的了解,必要時還要進行計算和設計,如何將一張平面的圖紙變成計算內的三維模型,將是考驗學生耐性和設計能力的一項重要工作。模型創建完成后,檢查各結構與圖紙是否完全吻合,這一步驟很重要,避免后期制作過程中不必要的重復模型處理,可以將學生分成幾個小組,以每一個小組為單位,分別對每一個學生所創建的模型進行集中校對檢查,以激勵的方法獎勵找出問題的學生,既提高了所有學生對各個模具結構的理解能力,又增加了學生間的溝通,使得整個過程充滿挑戰性。
模型經過檢查沒有問題后,就可以通過輸出功能轉化成*.3ds文件,這是一個各軟件通用的轉化格式,然后再打開3dmax軟件,將模型導入下一步也就是真正提高學生學習興趣的工作了——讓學生的模型動起來。
2. 三維動畫設置
無論哪一種模具結構,其動作過程一般都比較簡單,可以通過設置這些簡單的動作過程,讓模型在學生的手中“活”起來。
以一個簡單的單分型面注塑模具為例,其動作過程包括:合模注射保壓定型開模推出制品,最后,再設計一個5秒左右的產品展示放置的動畫。由于設計時間有限,動畫設置只是模具的動作過程,不包括注射機部分,這些動作對于強大的3dmax軟件來說是最基本的設置,設計時間為20秒,以每秒30幀計算,總幀數為600,各時間段分配如下:
① 0~3秒,合模。
動模和定模分別設置移動的初始、終止位置。
② 3~6秒,注射。
流體的動畫設置是比較難的,在3dmax中,可以用loft方法創建一個圓柱,在流道中充當粘流態的塑料液體,并設置這個圓柱從無到變長的動畫(這個過程較為復雜,但是由于時間短暫,可以簡單表示即可)。
③ 6~10秒,保壓、定型。
這一過程在塑料的成型過程是非常重要的,但在這里卻不用設置任何動作,只要復制前面的動作保等合模位置即可。
④ 10~12秒,開模。
動模和定模分別設置與①動作相反的位置。
⑤ 12~15秒,推出制品。
這一動作是所有動作中相對來說最復雜的,需要設置的組件相對多些,可以把同時動作的零件如推桿、推桿固定板、推板組合(group)在一起設置一次動作,制品設置移動動作。
⑥ 15~20秒,制件旋轉展示。
這個動作在設置時,放置角度不能過大,否則旋轉速度過快看不清楚。
這樣,一個完整的動畫演示過程就設置完成了,再輸出動畫即可。做得快的同學,可以設置相對復雜一些的背景作為練習。
3. 課程設計時間安排
整個課程設計時間為兩周,第一周進行模型的建立,因前期學生們已經學習了相應的三維軟件,所以內容的重點在模型與圖紙的符合程度及模型的細節的創建上;第二周為動畫的設計,機械不開設3d動畫課程,因此前兩天最主要的內容是熟悉3dmax軟件,對導入的模型進行處理,分離開可動作和不可動作零件,賦予不同的材質以使動作更加明顯,最后三天,設置、輸出動畫。
4. 總結
通過這樣的課程設計,我們把一個枯燥的學習過程轉化為活靈活現的設置過程,既讓學生對模型有了透徹的理解,又使學生掌握了動畫的設計過程,為以后的工作、學習打下了堅實的基礎,提高學生興趣的同時也為就業增加了一份動畫技能,本項教學研究的廣泛深入開展,提高了教師的業務水平和業務能力,更新、充實了教學內容,對模具課程建設和整個教學工作起到了極大的促進和提高作用。
【參考文獻】
[1]李小海,王曉霞. 模具設計與制造. 電子工業出版社,2011.
[2]李集仁,翟建軍. 模具設計與制造(第二版). 西安電子科技大學出版社,2011.
模具設計是一門既要有一定理論知識又具有很強實踐性的專業課程,經過一段時間的實踐探索后,發現任務驅動教學法在模具設計課程實施中同樣存在著一定的問題,直接影響了任務驅動教學法的實施效果。
一任務驅動教學法在模具設計課程實施中存在的問題
1任務選取不合適
選取的任務難易程度不合適。選取任務太難,學生感覺吃力,容易打消學生的學習積極性;選取的任務太容易,使學生不易獲得應有的知識,不易培養學生的綜合能力。
選取的任務脫離生活,使用性不強,激發不起學生的興趣。來源于生活、應用于生活。
2任課教師的工程實踐能力和經歷有待于進一步提高
在任務驅動教學法中,對任課教師的工程實踐能力要求較高,不僅具備模具設計制造必須的理論知識結構,還要具備現代模具企業一線的工作經歷和豐富、熟練的實踐工作經驗,否則,容易造成選取的任務實用性不強,講授照本宣科,指導學生完成任務的過程不符合企業的生產流程、步驟、要求,學生完成任務的圖紙成果存在圖形表達不完整、尺寸漏標、尺寸標注錯誤、形位公差標注不合理、技術要求不會表達、裝配結構不嚴密、零件結構工藝性欠佳等問題時,老師也不能及時提出來進行指導,導致學生的工程實踐應用能力不能全面提高,因此就不能實現真正意義上的“任務驅動教學法”。
3任務驅動教學法的配套教材尚未開發
傳統的模具設計教材基本上都是一個個理論知識點的羅列,沒有涉及完整模具設計制造的真正流程、步驟等知識,更沒有按照模具企業模具設計制造的流程、步驟安排知識順序,缺乏模具設計中使用較多的模具國家標準、壓力機型號選擇及校核、文獻資料檢索查閱、模具設計成果正確表達等相關內容,因此不能滿足任務驅動教學法的教學要求。
4任務驅動教學法的實施造成原課程學時數明顯不足
按模具設計教學大綱的要求,課程學時總數為40學時,沒有實驗,只是純理論講授時間,涵蓋的內容也較多,既有沖裁、彎曲、拉深等多種沖壓工藝和模具設計知識,又有塑料成型工藝及塑料模具設計知識,還有模具制造基礎知識等內容,知識點多、雜,探索實施任務驅動教學法后,要求學生邊學邊干、邊干邊學,因此學生學習理論知識只是一部分內容,關鍵是系統應用理論知識完成給定任務的工藝分析、方案擬定、工藝計算、裝配圖及零件圖的設計繪制、模具零件的加工工藝規程編制及加工操作、裝配等過程,使學生通過完成具體任務的鍛煉過程系統掌握模具設計制造的完整流程,提高學生的工程實踐能力;同時,每組大方案還要在課堂上討論,以提升學生的口頭表達能力、團結協作精神、對理論知識舉一反三的應用能力,因此造成原定學時數明顯不足。
5課程設計與理論課學習存在時間上的脫節
模具設計課程設計是學生在理論課程學完之后進行的一項實踐教學環節,主要是應用所學理論知識,對給定的具體零件進行工藝分析、工藝計算、方案擬定、模具結構確定、模具零件設計等,是承上啟下的必要教學環節,是課堂教學的必要補充,是綜合應用基礎知識和基本技能解決實際問題的一項模擬訓練。但傳統的課程設計都是安排在學期末,與理論課學習結束至少間隔1個月時間,很多學生已將部分理論知識遺忘,使理論學習和實際應用存在斷檔、脫節,學生在做課程設計時,需要重新復習理論知識,浪費時間,影響學習效果。
6缺乏模具制造實訓環節
在實際模具企業,模具設計制造是一個完整的流程,模具制造是一個非常重要的環節。但在模具設計教學大綱中,分配給模具制造部分的時間只有4個學時,只能簡單講解模具制造基礎知識、典型模具零件加工工藝和模具裝配工藝等理論內容,缺乏模具制造實訓環節,學生學完之后還是不知道具體模具零件加工工藝如何編制、如何加工,模具裝配工藝如何編制、如何裝配等,缺乏模具制造能力的鍛煉和培養,造成與模具實際制造環節的嚴重脫節。
二關于任務驅動教學法在模具設計實施中存在問題的解決對策
1選取真實的、實用的、難易程度合適的任務
根據我校應用型本科畢業生面向地方企業、面向生產第一線的目標定位,模具設計課程的任務選取既要以課程教學大綱主要知識點為依據,參照教材內容,而又不完全拘泥于教材,同時還要與沖壓模具企業實際工作中的具體任務為參考、來源,做到緊扣實際,面向運用,使任務具有很強的實用性、真實性和可操作性。
為激發學生的參與意識和興趣,任務也可由學生從日常生活中接觸到的零件中選取,但難易程度需經老師把關。
2增加教師的模具企業工作經歷和實踐工作經驗
提高教師的模具企業工作經歷和實踐工作經驗是推進“任務驅動教學法”的關鍵,可以選聘有模具企業工作經歷的老師擔任該課程的主講老師,或聘任模具企業的設計人員作兼職教師,或組織專業教師到模具企業進行現場參觀、考察學習、掛職鍛煉或進行模具企業和模具任課老師的校企合作,經常性組織專業課老師和企業設計人員的經驗交流,不斷提升、增長任課老師的模具企業工作經驗,真正了解模具設計制造的流程。同時在教學中,任課老師應注重塑造以淵博的知識、豐富的經驗、高尚的師德為核心的人格魅力,感染學生,縮短師生之間的心理距離,使選取的任務來源于生活,應用于生活,引起學生情感上的共鳴,激發學生解決實際問題的興趣和愿望,大幅提高任務驅動教學法在《模具設計》課程中的實施效果。
3開發適應任務驅動教學法的配套教材
教材建設是教學改革和創建新型教學體系的關鍵之一。成立以模具設計專業課老師、大型模具企業知名專家、模具企業設計人員為成員的教材建設隊伍,依據模具設計必備的理論知識,按照模具企業模具設計、制造流程、步驟,編寫與任務驅動教學法配套的模具設計教材,并增加相關模具標準及標準件選用、壓力機型號選擇及校核、符合企業要求的實際模具設計過程及實際模具裝配圖、零件圖設計成果展示等內容,以提升教材知識的系統性、指導性、應用性,滿足任務驅動教學法的教學要求。
4采用一體化教學模式
一體化教學模式,就是理論與實踐緊密結合,教中學,學中做,教、學、做一體化的教學模式。具體措施為:
(1)教學內容的改進
圍繞模具設計課程實踐性強、重點培養學生工程實踐能力的要求,根據學生完成給定任務的實際需要,結合模具企業設計、制造模具的具體步驟、流程,調整、改進理論教學內容和順序,如增加具體零件的結構工藝性分析知識,模具結構、尺寸確定后增加壓力機型號校核內容,增加現代模具設計中較為重要的標準模架及標準件選取知識,將壓力機簡介及壓力機型號選擇內容調整到沖壓工序力計算之后,增強知識學習目的性和連貫性;將沖壓工藝設計部分從最后總結講解調整穿插到前期及具體設計過程中講解,針對性強,學生便于理解和應用。
(2)教學模式的改進
為使學生邊學邊干、邊干邊學,傳統的、分散的、純理論式的課堂教學模式,顯然不能滿足要求,因此從時間安排上,一改傳統的每周4學時、需要10周才能講授完的純課堂教學模式,而采用集中4周時間上這一門課程,并將理論教學、課程設計、模具制造實訓有機融合在一起的教學模式改進。4周時間安排為:前2周,老師一邊講,學生一邊練,完成分配給的設計任務,后2周時間,學生根據老師講解的模具制造工藝知識,完成設計圖紙的工藝編制、具體加工、裝配等實際操作。這種教學模式改進,使理論講授學時與課程設計時間有機地柔和、連貫在一起,時間銜接緊湊,使學生所學理論知識能及時得到實際應用,使學生感到學有所用,增加知識連貫性,增強學習興趣,提升學習效果,有效解決了原來學時數不足的問題;同時學生一氣呵成、真刀真槍地完成給定任務的設計工作,親身經歷了一次企業實景訓練,增加了成就感,使任務完成具有連續性、完整性,有效克服了課程設計環節與理論教學的脫節問題;后2周時間的工藝編制、具體加工、裝配等實際操作練習,既鍛煉了學生的動手能力,增強教學直觀性,又讓學生親身體驗了結構設計過程中的工藝性優劣問題,及時驗證了自己的設計成果,增強了學生的成功感,更為重要的是學生親身經歷了一次企業實景訓練,大幅提升了學生的工程實踐能力,
這種一體化教學模式采用理論教學與實踐能力培養相互結合、相互穿插,較好解決了實踐性較強課程的理論教學和實踐教學脫節問題,減少理論課之間及理論與實踐課之間知識的重復,充分體現學生主體參與作用,有助于教學質量的提高和應用型高技能人才的培養。
模具設計是一門實踐性很強的專業課程,采用“以任務為驅動、教師為引導、學生為主體,使學生邊學邊干,邊干邊學”的任務驅動教學法后,學生學習目標明確,主動性增強,學習興趣濃厚,工程實踐能力提高,是一種行之有效的方法。針對任務驅動教學法在模具設計課程實施過程中存在的任務選擇不合適、任課教師本身工程實踐能力不高、相配套的課程教材尚未開發、課程教學大綱學時數明顯不足、實踐環節與理論課學習存在時間上脫節、缺乏模具制造實訓環節等問題,直接影響了實施效果,經過一段時間的實踐探索后,分析了問題產生的根源,找到了相應的解決對策:提升任課教師工程實踐能力,開發相配套的課程教材,采用一體化教學模式等,這些措施可以有效提升任務驅動教學法在模具設計課程中的實施效果。
參考文獻
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由于歷史原因,我國大部分企業均設有模具車間,但處于本廠的配套地位,自70年代末才有了模具工業和生產專業化這個概念。模具工業主要生產能力分散在各部門主要產品廠內的工模具車間,所生產的模具基本自產自用。我國模具工業現有能力只能滿足需求量的60%左右,還不能適應國民經濟發展的需要。一般模具國內可以自行制造,但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模、大型精密塑料模、復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口,近年來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量。改革開放30年,我國內地的模具工業獲得了飛速的發展,設計、制造加工能力和水平、產品檔次都有了很大的提高。
按照中國模具工業協會的劃分,我國模具基本分為10大類,其中,沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。從總體上來講,與發達國家的技術水平,還有較大的差距。目前僅有約10%的模具在設計中采用了CAD技術。在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面,也才處于試用和動畫游戲階段;在應用CAM技術制造模具方面,缺乏先進適用的制造裝備,在應用CAPP技術進行工藝規劃方面,基本上處于空白狀態,需要進行大量的標準化基礎工作;在模具共性工藝技術,如模具快速成型技術、拋光技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM也才剛起步。中國模具行業中的技術人員,只占從業人員的8%~12%左右,使得我國模具設計、制造的技術水平難以提高。 (一)模具的發展趨勢
1.模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發展。傳統的模具結構設計已越來越不適應現代化生產和集成化技術要求。新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具,所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。隨著模具在企業競爭、合作、生產和管理等方面的全球化、國際化,以及計算機軟硬件技術的迅速發展,網絡使得在模具行業應用虛擬設計、敏捷制造技術既有必要,也有可能 。
2.快速經濟制模技術??s短產品開發周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統模具加工技術相比,快速經濟制模技術具有制模周期短、成本較低的特點,精度和壽命又能滿足生產需求,是綜合經濟效益比較顯著的模具制造技術,具體主要有以下一些技術。
(1)快速原型制造技術(RPM)。
(2)表面成形制模技術。
(3)澆鑄成形制模技術。
(4)冷擠壓及超塑成形制模技術。
(5)無模多點成形技術。
(6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術。
(7)模具毛坯快速制造技術.
3.模具工業新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同。在成形工藝方面,主要有沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成形技術等。
二、課程設置是品牌專業的關鍵
講實際.超越時空局限一切從實際出發、理論聯系實際,根據實際情況來制訂政策、解決問題是高職教育在激烈競爭中立于不敗之地的一個法寶。具體來說,高職教育在調整專業設置時,要充分考慮到社會、學校、學生等各方面的實際情況,切實保證學校的一切出發點都符合實際需要.在世界經濟日趨一體化的今天,職業教育在本著著眼于當地經濟建設.從當地實際出發,突出地方特色的同時,在空間上不能過分強調只為本地經濟建設服務,在立足為當地經濟建設和社會發展培養人才的前提下,根據全國經濟發達地區對人才需求面向經濟發達地區設置專業,以需定培,向經濟發達地區搞勞務輸出,乃至走出國門。向國際勞動力市場進行勞務輸出。這樣才能培養走向世界的人才,與經濟全球化、教育國際化、文化多元化、勞動力市場世界化的時代相適應。
高職教育是根據生產建設管理和服務第一線的實際需要,培養既有一定專業理論知識,又有較強實踐能力的實用性人才。企業和用人單位對這類人才的一個重要標準就是“實用”,即職校學生畢業就要能“上崗”頂崗。所謂“實用”就是要能在實際中應用。專業課程內容既不能過時,又不能超現實太遠;知識和專業技能既要夠用,又要有一定發展潛力。從人才合格性的角度和職業學員就業的角度出發,高職教育在專業設置的調整過程中與人文教育加以整合是高職教育發展的必然選擇。
求實效,超越急功近利。在追求效益最大化的目標指引下調整高職教育的專業設置,當然是個正確的思路和方向。但在辦學實踐中,迫于現實的競爭壓力和就業壓力,高職教育人才培養模式僅是單純地被動適應勞動力市場的需求培養大批的就業者,對專業的設置、調整工作也出現了某些短期行為和急功近利的心態,缺乏可持續發展的理念,這對于專業設置的完善和高職教育的長遠發展是極為不利的。因此,高職教育的專業設置在調整、優化的過程中必須在求實效的基礎上超越急功近利,力圖創新,確立可持續發展的理念。將可持續發展的理念具體體現在人與自然、社會的關系上、高職院校的可持續發展上和學生個人的可持續發展上。
三、建設專業教師隊伍是打造品牌專業的核心
教師專業發展已成為世界教師教育改革的趨勢,也是當前職教改革實踐提出的一個具有重大意義的課題。高職院校教師專業發展旨在通過對教師專業意識的養成和專業素質的培養來促進教學能力的發展與提升其職業地位。伴隨著高職教育的發展和變革,高職院校教師專業發展作為一個內涵不斷獲得豐富和充實的過程,也是不斷從專業不成熟逐步走向專業成熟的動態生成過程.
對于民辦高職院校來說,要把專業教師隊伍建設作為頭等大事來抓。當前,首要的任務是重視學科帶頭人的選用、培養和提高。有些學科可以直接引進學科帶頭人,有些學科可能需要自己培養。學科帶頭人不僅對學科和專業建設及發展至關重要,同時對教師隊伍建設也具有帶動意義。民辦高校要逐步做到多數學科或全部學科都有帶頭人,還要有一定比例的骨干教師,以形成學術梯隊。教師的年齡結構、學歷結構、職稱結構等,同樣需要經過建設和調整,逐步趨于合理。專職教師是民辦高職院校教學的主力軍、辦學的主要依靠力量,對他們應加大重視和培養力度,特別是應擴大中、青年教師中“雙師型+管理型”教師所占的比例。 為此,不僅需要為他們提供理論學習的環境,更需要為他們提供現代工業、信息產業和服務業的實踐學習場所,鼓勵和引導教師積極開展對高等職業技術教育的教學法、課程內容和教材等方面的研究,擺脫陳舊教學模式的影響,使之更貼近高職院校學生,貼近實際,貼近社會需求,逐步提高教學質量。 兼職教師應多從企業、公司等一線聘請有實踐經驗的各類專業技術人才,補充專職教師在講授應用性課程方面的不足,擴充授課內容,加強針對性和實踐性,加強與社會的聯系。
民辦高校教師的首要任務就是苦練教學基本功,加強自身的知識儲備,提高駕馭課堂的能力,以便能夠從容地站在講臺上“傳道、授業、解惑”。教學方法要靈活多樣,授課要生動有趣,力爭最大限度地吸引學生,使他們在課堂上能夠汲取更多的知識。民辦高校的教師還應該具備較強的學習能力,在學習中接受新知識、借鑒新方法,逐步完善提高自己,這樣才能不斷提高自身的能力,以適應工作的挑戰。
四 、沖壓模具設計程序及步驟
(一)沖壓模設計的準備工作 根據課程設計目的,設計課題由指導教師用“設計任務書”的形式下達,課題難度以輕度復雜《沖孔落料復合模》為宜。設計工作量根據課程設計時間安排情況,由指導教師酌定。
1.研究設計任務
學生應充分研究設計任務書,了解產品用途,并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析,對于一些沖壓件結構不合理或工藝性不好的,必須征詢指導教師的意見后進行改進。在初步明確設計要求的基礎上,可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。 第一步,醞釀沖壓工序安排的初步方案,并畫出各步的沖壓工序草圖; 第二步,通過工序安排計算及《冷沖壓模具結構圖冊》等技術資料,驗證各步的沖壓成型方案是否可行,勾畫該道工序的模具結構草圖。 第三步,勾畫模具的結構草圖,進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。 第四步,沖壓工序安排方案經指導教師過目后,即可正式繪制各步的沖壓工序圖,并著手按照“設計任務書”上的要求進行課程設計。
2.資料及工具準備 課程設計開始前必須預先準備好《冷沖模國家標準》《模具設計與制造簡明手冊》《冷沖壓模具結構圖冊》等技術資料,及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設計全部或部分工作安排在計算機上用Auto CAD等軟件來完成,相應地需事前調試設備及軟件、準備好打印用紙及墨盒等材料。
3.設計步驟 沖壓模課程設計按以下幾個步驟進行
(1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設計模具的排樣圖(階段考核比例為15%)。
(2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設計模具的有關結構要素、選用模具典型組合等,初選壓力機噸位(25%)。
(3)確定壓力機噸位(5%)。
(4)設計及繪制模具裝配圖(25%)。
(5)設計及繪制模具零件圖(25%)。
(6)按規定格式編制設計說明書(5%)。
(7)課程設計面批后或答辯(建議對總成績在10%的范圍內適度調整)。
4.明確考核要求
根據以上6個階段應該形成的階段設計成果實施各階段的質量及考核,從而形成各階段的考核成績。其中課程設計面批或答辯不僅有助于當面指出學生的各類設計錯例,也是課程設計考核的重要手段。最終的考核成績在6個階段考核成績的基礎上,由指導教師結合考勤記錄及面批或答辯記錄對總成績在10%左右的范圍內適度調整。
五、總結
進入21世紀,我們已經進入了一個新的充滿機遇與挑戰的時代。而我國的高等教育體制正經歷著一場深刻的革命。以高等職業教育為主導的各種形式的培養應用型人才的教育發展到與普通高等教育等量齊觀的地步,也就是我們長期以來所關注的教育目的的問題。在目前經濟全球化的形勢下,隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合,我國裝備制造業在加入WTO以后,已成為世界裝備制造業的基地。而在現代制造業中,無論哪一行業的工程裝備,都越來越多地采用由模具工業提供的產品。為了適應用戶對模具制造的高精度、交貨期短、低成本的迫切要求,模具工業正廣泛應用現代先進制造技術來加速模具工業的技術進步,滿足各行各業對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。
參考文獻:
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[3]魏正平.《模具設計與制造基礎》
Abstract: Based on the features of higher vocational education and the constructing demand of state-grade model college, for mold manufacture technique curriculum as an example, the process of specialty construction and curriculum reform is introduced in this paper. The process consist of analysis of market needs, analysis of working post, analysis of working ability demand, curriculum development, curriculum design, put into practice the curriculum, summing up and improvement and so on. So we developed a method of teaching reform for training excellent talents.
關鍵詞: 高等職業教育;模具制造技術;工作過程;課程設計
Key words: higher vocational education; mold manufacture technique; work process; curriculum design
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)13-0239-02
0 引言
高技能人才是國家核心競爭力的體現,是我國人才隊伍的重要組成部分,是技術工人隊伍的核心骨干,在加快產業優化升級、提高企業競爭力、推動技術創新和科技成果轉化等方面具有重要的作用?!案叩嚷殬I教育作為高等教育發展中的一個類型,肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才的使命,在我國加快推進社會主義現代化建設進程中具有不可替代的作用”(教育部[2006]16號文件)。我國的高職教育走過了30年的發展歷程,期間根據形式的發展進行過幾次重要的改革,但隨著改革開放的深入和經濟形勢快速發展,高職高技能人才培養還存在一些問題,主要表現在:課程體系不能自成一類,課程體系與職業教育目標脫節,是本科教育的縮影,是基于學科完整的學習;實訓條件與高技能培養要求不匹配沒有真實的情境,不參加真實的生產,無法練就企業需求的技能,高技能形成受到實訓條件限制。本文以模具制造技術課程為例,在多年課程開發與建設的基礎上,結合國家級示范校建設,進行高職教育課程改革的探索。
1 人才培養模式的改革
1.1 人才培養模式 要培養高素質技能型人才首先要確定人才培養模式。人才培養模式強調要在實踐教學、校企合作、工學結合、頂崗實習、雙證書制度、訂單式培養等各方面創新,其中最重要的是強化學生實踐能力的培養。而人才培養模式改革與創新的重點是教育教學過程的開放性和職業性,這就必須重視校內學習與實際工作的一致性,校內評價與企業評價相結合,探索課堂與實習地點的一體化。以筆者所在學校模具專業為例,學習德國的“雙元制”模式,以模具專業的就業市場為導向,確定模具專業對應的崗位群,界定崗位的核心能力,形成專業培養的核心能力和核心課程,從而構建課程體系。在人才培養過程中,積極推行“訂單式”培養,探索任務驅動、項目導向等教學模式,強調企業不但提供場地和設備,還派專業技術骨干參與實踐教學及管理評價。
1.2 人才培養方案 人才培養方案是學校實現人才培養目標和總體計劃的實施方案,是學校組織和管理教育教學過程的主要依據,是學校對教育教學質量進行監控和評價的基礎性文件,是各種人才培養模式的具體體現。人才培養方案的制訂步驟:①在充分調研的基礎上,界定本專業的畢業生就業范圍和就業崗位。②根據就業崗位,借助于企業工程技術人員的力量,界定這些崗位所需要的能力。③針對以上技能要求,將技能分解為形成技能構成要素,也就是說針對一個技能,通過怎樣的知識點才能形成。④將以上的知識點歸納,形成課程,并將這些課程進行有機整合,形成課程體系。⑤根據課程體系的銜接關系和學校資源情況,編寫教學進程表,從而形成最終人才培養方案。在人才培養方案制定過程中,應根據專業課程的性質和完成這些課程所需要的條件,確定實踐教學、校企合作、工學結合、頂崗實習、雙證書制度、訂單式培養等各方面的靈活運用。
2 課程體系的構建
高職課程不是系統化的學科知識,也不是簡單化的學科知識應用,而是依靠工作過程串聯起來的源于實際工作、高于實際工作的應用性知識系統或工作過程系統化的知識體系。高職課程體系本質上是一個開放的系統,并由理念、模式和技術三個關鍵要素構成。在新的課程體系中,將過去知識儲備的學習過程改變為基于工作過程的完整學習過程。其特點如下:
2.1 以就業為導向,突出針對性 以就業為導向,就是針對地區、行業經濟和社會發展的需要,按照技術領域和職業崗位(群)的實際要求設置課程。以筆者所在學校模具專業為例,專業教師到天津及周邊地區的模具行業企業開展模具設計與制造專業就業崗位及核心能力的廣泛調研,了解模具行業人才結構現狀、專業發展趨勢、人才需求狀況,工作過程、崗位對知識能力的要求、相應的職業資格、學生就業去向等,取得模具專業就業崗位及核心能力需求的第一手資料,為確定教學改革思路,制定更加貼近就業市場的課程大綱和人才培養方案提供可靠的依據與基礎。調研表明,模具設計與制造專業所對應的崗位,主要可分為三大類:模具設計,模具制造,模具裝配。對應的工作任務包括:模具設計,模具加工設備操作,模具裝配、安裝、調試等。應具備的職業能力包括:機械制圖,設計軟件使用,加工工藝編制,數控機床操作,鉗工技能等。
2.2 以國家職業標準為依據,突出技能性 國家職業標準是以職業活動為導向、以職業技能為核心的國家職業標準體系,是實施職業資格證書制度的基礎,是開展職業教育培訓和職業技能鑒定的依據,反映了企業和用人單位的用人要求。高職院校培養的是高素質技能型人才,課程體系必須以國家職業標準為依據。
2.3 以服務為宗旨,突出工作過程完整性 職業教育是要教會學生如何工作,課程體系構建必須基于工作過程。模具設計與制造專業課程體系構建以模具設計與制造過程為綱,以模具設計和加工技能為主線,將崗位、標準及工作過程結合進行課程的解構與重構。
3 模具制造技術課程設計
3.1 課程設計的方法 第一步,工作任務分析。從工作崗位或崗位群出發,對其進行工作任務分析,并在此基礎上確定典型工作任務。常采用問卷調查、現場訪談、案例分析等方法。第二步,行動領域歸納。在對典型工作任務做進一步分析的基礎上,通過能力整合,將典型工作加以歸納形成能力領域,或叫行動領域。它是工作過程系統化課程開發的平臺,是與本專業緊密相關的職業情境中構成職業能力的工作任務的總和。第三步,學習領域轉換。所謂學習領域即課程,它包括:由職業能力描述的學習目標、工作任務陳述的學習內容和實踐理論綜合的學習時間(學時)三部分。由學習領域構成的職業教育課程體系,其排序必須遵循兩個規律:一個是認知學習的規律;一個是職業成長的規律。第四步,學習情境設計。學習領域的課程要通過多個學習情境來實現。所謂學習情境,是在工作任務及其工作過程的背景下,將學習領域中的能力目標及其學習內容進行基于教學論和方法論轉換后,在學習領域框架內構成的多個主題學習單元。學習情境的設計必須遵循兩個原則:一是具有典型的工作過程特征,要凸顯工作的對象、內容、手段、組織、產品和環境六要素特征;二是實現完整的思維過程訓練,要完成資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價的六步法訓練。
情境設計需要課程載體,課程載體是學習情境的具體化。課程載體包括兩個要素:一個是載體呈現的形式,對于專業課程,載體的形式設計可以是項目、案例、模塊、任務等;另一個是載體呈現的內涵,對專業課,載體的內涵設計可以是設備、現象、零件、產品等。載體設計必須遵循三個原則:可遷移性(典型性、代表性),可替代性(規律性、普適性、開放性),可操作性(現實性、合理性、實用性)。
3.2 模具制造技術課程設計
3.2.1 課程目標設計 通過《模具制造技術》課程學習,使學生掌握模具制造的基礎知識、模具的加工工藝、模具的裝配工藝,具備編制中等復雜模具零件制造工藝規程的能力,熟悉模具制造的各種加工方法、原理和特點,了解模具制造的新工藝、新技術及其發展方向。讓學生養成獨立思考、崇尚科學的學習習慣,養成嚴格遵守行業標準、機械設計國家標準及求真務實、踏實嚴謹的職業習慣,為學習新知識、從事模具制造工作和技術創新奠定基礎。
3.2.2 課程內容設計 課程內容包括:模具制造工藝設計,模具零件加工,模具裝配,模具制造實訓四個學習情境。對應的工作項目包括:加工工藝設計,普通機加工,數控加工,特種工加工,光整加工,典型零件加工,模具裝配,特定模具的制造與裝配。
4 模具制造技術課程實施
4.1 突出職業素質教育 高素質技能型人才培養,以技能培養為主線,在技能培養同時注重提高職業素質。高素質要體現在文化素質和職業素質兩方面。高素質的培養一是通過課程教學實現,更重要的是融入技能培養過程中。
4.2 突出工學結合 工學結合就是要把學習過程與工作過程結合起來。表現為其一,基于工作過程構建課程體系。其二,課程目標為應用,課程內容融入企業需求和國家職業標準要求。其三,校企合作。如訂單培養、企業實習。其四,教學做一體的教學模式。在真實的生產情境或模擬的生產情境中,以生產任務或工作項目為中心學習理論和技能,理論與實踐相結合。
4.3 突出雙證教育 課程體系的核心是形成模具設計與制造能力。技能培養以達到數控機床操作工或模具鉗工中級工水平為目標,以中級工職業資格證書考核標準進行評價。操作技能分金工實習、數控實訓及頂崗實習三個階段逐步形成。
5 結束語
通過示范校建設,在借鑒德國職業教育先進經驗的基礎上,吸收我國職業教育課程改革的成果,遵循教學系統設計的基本規律,形成了高職課程開發的方法;有力地推進了專業人才培養方案、課程教學標準的開發,促進了高職教育改革發展。
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課程設計的題目可以根據學生的能力進行差異化安排,做到因材施教。形狀簡單、無側抽芯塑件或中等復雜程度、帶側孔的塑件等。通過2~4周的時間,完成裝配圖紙1張、零件工作圖紙4~8張、設計說明書1份。對學生要耐心指導和鼓勵,幫助學生慢慢養成自主學習的好習慣。具體設計步驟如下。
1.設計準備———初選設備。接到任務書后對圖紙進行詳細分析和消化,掌握塑料品種、批量大小、尺寸精度等要求,這時可用Pro/E等軟件對塑件進行三維建模來獲得制件的原始數據,明確設計任務。準備好所需的設計資料、繪圖用具及圖紙等。對塑件的原材料進行性能分析,對塑件進行結構工藝性分析,對塑件進行成型工藝參數分析,估算塑件的體積和質量,初選注射機設備。對設計初的準備內容有了全面的認知。
2.設計方案論證。根據塑件質量、投影面積、批量大小以及經濟效益考慮型腔的個數及布局,選擇合理的分型面及確定澆口的形式、位置,然后進行最佳分型面的論證和論證組成澆注系統的四個部分的形狀、尺寸、精度是否能達到和滿足使用要求。模具零件設計的第二部分是考慮成型零件的結構形式是整體式、組合式還是鑲拼式及成型零件的固定方式。這個部分的設計需要從塑件原材料的工藝性、塑件的表面粗糙度和精度的要求來考慮成型零件的強度、剛度、硬度和耐磨性,進而選擇合適的鋼材和熱處理方式。接著設計的零部件有導向定位機構、推出機構、側抽芯機構、溫度調節系統等。在模具的這些組成部分的設計中,針對一些標準件的選用要能熟練地從技術資料、設計手冊從查閱到。在論證設計方案的過程中,學生應能逐步清晰地勾畫出模具機構大致的配合情況,考慮好模具各個組成部分的表達方法,完成模具結構草圖。
3.尺寸計算與校核。計算過程首先是對成型零件的成型尺寸進行計算,分析塑件圖中未注公差的尺寸,會利用“入體原則”修改公差,合理選用原材料收縮率。接著根據模具強度和剛度的計算公式,得出所需要的型腔的壁厚,采用經驗數據結合設計手冊確定模具的外形尺寸,再依照數據選用標準模架。然后進行抽芯機構中抽芯距、抽芯力、斜導柱的傾斜角、直徑及總長度的計算,推出機構是否選用標準的推桿、推出距離等設計計算。最后是從注射壓力、注射量、鎖模力、安裝尺寸、推出方式、開模行程等六個方面對注射機進行校核。
4.繪圖工作。有了零部件的所有尺寸數據,結合合理選擇的標準件,進行模具裝配圖的繪制工作。需先確定各結構之間的尺寸位置關系、各動作的協調、運動部件是否存在干涉等問題。可采用三維造型軟件進行輔助設計得到爆炸圖進行校核,以避免設計失誤、提高設計效率。標注主要尺寸,公差配合及零件序號,選擇材料熱處理等技術要求,編寫零件明細表,在零件圖的繪制過程中,還得繪出必要的視圖和剖面圖。最后還可描述模具的運動過程與工作原理。在繪制裝配圖、零件工作圖時須按照《制圖國家標準》中的相關規定繪制準確、清晰的表達模具的基本結構及零部件間的裝配關系。從一張圖紙必備的四要素來對圖紙的質量進行考核。
5.整理設計資料———準備答辯。通過前面幾個主要步驟的完成,根據計算校核的草稿進行內容的整理和布局,并輔加必要的插圖及說明,將設計任務書、設計題目及說明書全文裝訂成冊進而編寫完成了設計計算說明書的整個過程。設計計算說明書是對整個設計過程的提煉和歸納,也是圖紙設計的理論依據和審核設計的主要技術文件之一。其內容包括:目錄;設計任務書;塑件成型工藝分析;分型面及澆注系統確定;設計方案論證;主要零部件尺寸計算與校核;設計體會與收獲;參考資料目錄。編寫設計說明書的基本要求包括:編寫的規范化;計算的正確性;內容的完整性。整理完設計資料后就可以進行總結和答辯。對設計結果進行總結性和全面性地分析可以幫助學生進一步掌握塑料模具設計的方法,提高分析、解決實際問題的能力。
二、教學效果與意義
1.檢驗專業核心課程的理解掌握程度。由于初次進行模具設計,對于學生來說,出現一些不合理或錯誤的地方是正常的,但在總結設計時應重點對這些問題進行分析,并提出新的設想并加以改進,從而達到對學生是否真正掌握了《塑料成型工藝與模具設計》這門專業核心課程進行檢驗。在設計時,既要借鑒前輩們的優秀的設計經驗,又要發揮自己自主學習、獨立思考的能力,大膽創新和改進。
關鍵詞:項目教學課程;做中學,做中教;以產促教,以產帶教。
【中圖分類號】TG76-4;G642.4
引言
隨著模具工業的不斷高速發展,社會對模具人才提出了更高的要求,針對《國家中長期教育改革和發展綱要規劃(2010―2020年)》“職業教育”部分所提出的“以服務為宗旨,以就業為導向,推進教學改革”的目標要求,為了培養適應市場發展需求的應用型技術人才,中職模具專業必須不斷創新、不斷探索全新的教學模式。
優化模具專業傳統教學模式,以“做中學、做中教”為培養中職學生的教學理念,以市
場和企業需求的適時變化為契機,創建模具專業項目式教學課程,培養出更多既有一定動手能力又有扎實專業理論基礎的應用型、實用型技術人才,是制造業向更高層次發展所賦予我們的重任。
一、創建模具專業項目式教學課程的重要性
(一) 模具專業課程的特點
模具設計與制造專業的相關課程,例如:冷沖壓模具設計、塑料模具設計、模具 CAD /CAM、數控加工機床等都是理論性和實踐性較強的課程,要求學生必須有一定的綜合應用能力。而傳統的教學一般都是采用灌輸式方式,理論教學與實踐教學不能有機結合,使課堂上理論教學難懂、抽象,學生們似懂非懂,學習興趣下降,真正進行模具設計與制造時學生又覺得無從下手,從而造成教學效果不理想。針對這一特點,創建模具專業項目式教學課程是非常必要的。
(二) 項目式教學法的內涵與優勢
所謂項目式教學法是指師生以團隊合作形式共同實施一個完整“項目”工作而進行的教學活動,即教師將授課內容寓于項目中,輔助和引導學生實施和完成項目,學生在項目實施的過程中,學習和運用相關的知識,從而培養分析問題、解決問題的能力。
與傳統教學法相比,項目式教學法優勢主要表現在:教學過程由以教材為中心轉變為以“項目”為中心,教學場所由以課堂為中心轉變為以實訓為中心,教學主體由以教師為中心轉變為以學生為中心。
項目式教學法有利于提高學生的學習興趣和自主探究的能力,使學生的學習方式由單純的被動接受型向主動求知型轉變,養成學生獨立思考的能力,可最大限度地調動學生學習的積極性、主動性和創造性。學生進入企業后,能在較短的見習期內適應崗位需求,快速融入企業所需崗位,使學生在走出校園,就能具備一定的工作能力。
二、模具專業項目式教學課程的教學環節
項目式教學包括以下五個環節,即:確定項目任務、制定計劃、實施計劃、檢查評價、成
果歸檔。
1、確定項目任務。一般由教師根據教學目標綜合學過的專業課程,結合生產的實際實施一個產品生產的綜合項目教學,提出一個或多個項目任務設想,然后組織學生討論,最終確定項目任務。
2、制定計劃。在廣泛收集資料的基礎上,學生圍繞項目任務制定詳細的工作計劃,確定工作步驟。經過教師確認后,明_各自在小組中的分工。
3、實施計劃。學生根據各自在小組的分工,按制定計劃有步驟的實施項目任務。實施過程中,教師一般采取“做中學、做中教”的方式,指導學生綜合運用所學的專業知識與技能。
4、檢查評價。一般采取學生自我評價、小組評價、教師評價綜合評分方式。教師引導學生進行反思和總結,并給出建議和措施。
5、成果歸檔。對各小組完成的成果進行展示,歸檔。
三、模具專業項目式教學課程在實訓教學中的應用實例
傳統的模具專業教學中,《塑料模具課程設計》、《模具 CAD /CAM 實訓》和《模具制造技術課程設計》等實踐教學,其課程設計題目是彼此獨立的,是在相關課程教學完成后分別集中進行。設計題目綜合了各自課程的主要內容,具有一定的代表性,對學生鞏固所學知識,加深對所學知識的理解是很必要的,但對學生綜合能力的培養還不夠,不能滿足現代社會對高素質模具人才的需求。
創建模具專業項目式教學課程,是將學過的《模具繪圖》、《塑料模具課程設計》、《模具 CAD /CAM 實訓》和《模具制造技術課程設計》等課程結合起來,通過與企業生產實際結合,使學生完成塑件設計、模具設計、模具零部件繪圖、加工生產、產品檢驗等生產流程,讓學生得到整體的訓練,從而提高學生理論知識的應用水平和實踐動手能力,調動學生的學習積極性和學習興趣。
下面以2013年職業院校技能大賽加工《小夾子注塑模具》為例,結合自己多年的教學經驗,說明模具專業項目式教學課程在實訓教學中如何培養學生分析問題和解決問題能力的。
本項目適用于中職模具專業二年級第二學期學生,學生需要掌握全科專業課程,此項目教學可以把全部專業學科融匯到一起,通過實訓教學,以“做中學、做中教”為載體,指導學生綜合運用學過的模具專業相關課程,讓學生了解完整一套模具的加工流程,完成《小夾子注塑模具》的加工。
(一)實施過程
將學生 7―8 人分為一組,各小組確定一個項目負責人,采用小組合作學習的方式,對小組成員進行合理分工,保證每個學生的工作任務既有共同的部分( 重要的知識點要求每個學生都得完成),又有不同的部分,如:模具設計中的工藝計算每個學生都必須獨立完成,且要求每個學生完成模具中不同零件的加工工藝編制和編程模擬。
為了確保項目能順利實施,教師要因材施教,根據班級的整體情況調整、控制好項目的進度,合理分布項目式課程的學時。在項目實施中,學生始終處于“在學中做,在做中學”的狀態,從而使學生加深對所學知識的掌握。
確定了項目任務后,便要圍繞該項目制定出詳細的工作計劃。先由學生制定項目工作計劃,確定工作步驟和程序,并最終得到教師的認可。工作計劃包括產品圖紙的繪制、模具圖的設計、工件的加工方案及實施過程、CAM編程、模具的裝配、檢測和裝機調試等內容。在計劃實施的過程中,先要確定學生各自在小組的分工及小組成員合作的形式,然后按已確立的工作步驟和程序進行。
產品的造型和模具的設計,經過學生們討論達成共識,確定產品的尺寸和模具的結構形式。交教師確定后,由學生通過學過的電腦軟件將產品結構圖和模具結構圖設計繪制出來?!缎A子注塑模具》總裝圖如圖一所示。
在設計過程中,學生必須綜合運用所學的模具繪圖、注射模結構設計和AutoCAD、Pro/E 和 Solidworks 等方面的知識,以檢驗學生將所學的理論知識運用于實際生產過程的綜合能力。
模具設計完成后,可按照其結構拆畫各零件圖(零件圖略),對所使用的標準零件可列出清單進行采購。
在模具的加工制作過程中,針對具體的零件結構,學生可從選擇材料、組織材料、對材料
進行粗加工著手準備,其過程即可合作完成,也可單獨完成。
在加工各零件前,學生們要先熟悉相關設備的操作方法,在實施過程中要熟練掌握數控銑床、電火花、線切割及臺@等設備的使用,在教師的指導下利用設備來完成所有零件的加工。對不會操作的設備,可通過教師的集中指導和培訓,使學生掌握獨自操作設備的方法后,再來完成零件的加工。
在加工完零件后還要對零件的結構尺寸進行綜合檢查評估,以檢驗加工過程所完成的質量狀況,最后對模具進行裝配和調試,加工完成后的模具如圖二所示。
試模前,先把加工好的模具裝配于注塑機上。試模時,必須在教師的指導下進行。試模過程是制造塑件的最后一個工藝過程,這一過程主要使學生熟悉注射工藝過程以及模具調試的各種相關知識。
(二)小夾子注塑模具專業技術上難點分析
小夾子注塑模具的結構由注塑機的類型和塑件的結構特點所決定,模具由動模和定模組成。動模安裝在注塑機的移動板上,而定模則安裝在注塑機的固定板上。注塑時,動模與定模閉合后構成澆注系統及模腔,當模具分開后,塑件或啤件留在動模一邊,再由設置在動模內的脫模機構頂出塑件。
注塑模推出機構有導向機構,成型零部件,型腔,澆注系統,加熱與冷卻裝置,排氣系統,支承與緊固零件。小夾子注塑模具最突出的重點和難點是結構組成。以下是具體分析:
1、模腔
模具中用于成型塑料制件的空腔部分,模腔的形狀與塑件的形狀必須一致,模腔一般由型腔、型芯組成。
2、成型零部件
構成塑料模具模腔的零件統稱為成型零部件,通常包括型芯(成型塑件內部形狀)、型腔(成型塑件外部形狀)。
3、澆注系統
將塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統,澆注系統分主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分,是由澆口套、拉料桿和定模板上的流道組成。
4、導向機構
為確保動模與定模合模時準確對中而設置的導向零件。通常有導向柱、導向孔或在動模定模上分別設置互相吻合的內外錐面。
5、推出機構
在開模過程中,將塑件從模具中推出的裝置。有的注射模具的推出裝置為避免在頂出過程中推出板歪斜,還設有導向零件,使推板保持水平運動。由推桿、推板、推桿固定板、復位桿、主流道拉料桿、支承釘、推板導柱及推板導套組成。
6、冷卻與加熱裝置
為了滿足注射工藝對模具溫度的要求而設置的冷卻或加熱系統。冷卻系統一般在模具內開設冷卻水道,加熱則在模具內部或周圍安裝加熱元件,如電加熱元件。
7、排氣系統
在注射成型過程中,為了將型腔內的氣體排除模外而開設的排氣系統。一般由分型面間隙、型芯、型腔間隙或排氣槽排氣。
8、支承零部件(結構零部件)
用來安裝固定或支承成型零部件及前述的各部分機構的零部件。支承零部件組裝在一起,可以構成注射模具的基本骨架。
(三) 檢查評價 完成項目任務后,要對學生進行成績評定。先由學生進行自我評價,再由小組評價,然后由教師對項目的工作成績進行檢查評分。教師評分一是以能力為標準,注重過程性評價。二是實行以實踐為主,筆試為輔的考核方式。采取筆試、動手實做、產品制作、綜合分析報告和現場解決實際問題等方式,完成學生評價。綜合三級評定情況來確定每一名學生的學習成績。評價過程中,師生共同討論、評判在項目工作中出現的問題、學生解決處理的方法以及學生獨立探究的能力和小組合作的精神,教師及時引導學生進行反思和總結,幫助學生增強信心。
(四) 成果展示歸檔 對每個小組的成果進行展示,進一步提高學生的成就感和成功感。對相關的成果、文件資料進行歸檔。
四、項目式教學課程促進了教師素質的提高
項目式教學法能夠實現教學相長。教學中,教師不僅是教師而且也是學員。一方面,教師是整個教學的主導者,掌握著教學進程,引導學生思考,組織討論研究,進行總結、歸納。另一方面,在教學中通過共同研討,教師不但可以發現自己的弱點,而且從學生的認知和興趣,尊重學生的個性,從他們的生活經驗、知識水平、認知規律和心理特點出發,要求教師教學方法要形象化、多樣化,要體現“做中學、做中教”,切忌概念化、抽象化。
五、項目式教學課程對教學實習基地提出了更高的的要求
教學實習基地是為學生提供參加教學實習和社會實踐的場所。實習基地建設如何直接關系到實習的教學質量,對于提高學生的綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力有重要作用。因此應進一步加強和規范實習基地的建設和管理,不斷更新設備,并從實戰角度出發,將企業實際生產項目引進校園,使項目式教學涉及的項目與企業生產保持零距離,從而保證學生走出校園,就能具備一定的工作能力,能快速融入企業所需崗位。
六、構建學生、學校、企業、社會共同參與的多元化教學評價模式
為了和企業接軌,加強對人才質量的培養,在學生、學校評價的基礎上,可以邀請企業參與教學評價。一是企業參與人才質量評價方案和標準的制定,引入企業對員工的評價標準;二是學校教學過程中,邀請企業外聘專家、兼職教師從專業技能和學習態度等方面,對學生進行評價;三是學生深入企業進行專業實習和頂崗實習過程中,邀請企業技術人員(師傅)對實習學生的實習態度和實習效果進行評價。
同時還可以采取社會評價,邀請行業專家參與人才質量評價方案和標準的制定,引入職業資格鑒定考核標準等。
結束語
通過創建模具專業項目式教學課程實踐,我深深體會到項目式教學對培養中職模具專業學生綜合能力提高所發揮的重要作用。
當今社會經濟迅猛發展對教育提出了種種要求,職業教育體系中眾多不符合要求的教W環節、模式都需要改革,好多課題還要做深入的研究??傊?,我們必須改變當前“以學校理論主導的線性系統的學習模式,逐漸形成學校實踐主導的環形系統的學習模式和校企合作主導的協同系統的學習模式”,加大實訓教學,通過“做中學、做中教”更好地促進職業教育的發展,為社會培養更多的技能型人才。
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