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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇模具实训总结范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)11C-
0030-02
“冲压模具设计与制造”课程综合实
训是指学生在学完相应的专业基础课程,掌握了一种或多种专业技能后,在专业教师指导下进行的综合性实践教学过程,包括模具结构的设计、模具零部件图的绘制、成形零部件的加工、模具的装配、试模及实际应用等一系列工作流程和内容。学生需要完成从图纸绘制到零件加工的模具设计与制造全过程。
由于受教学体系和实验手段限制,目前“冲压模具设计与制造”课程的实验教学内容和形式单一,学生在学完课程后大多只能进行冲压模具拆装和模具冲裁综合性实验两个基本型实验,极大地限制了学生对该课程的实践认识,实践效果不够理想。主要表现在:学生动手能力欠佳,缺乏自主创新实验,对于细节知识很难理解,不能真正做到“学以致用”,进行模具创新设计也就无从谈起。为此,有必要开发一个综合性的实训项目,不断提高学生对专业知识的综合应用能力、创新能力和职业素养,增强学生的创新创业和就业能力,为学生今后从事模具设计打下良好的基础,这对创新人才的培养也具有重大意义。
二、“冲压模具设计与制造”课程综合实训项目设计原则
(一)项目设计突出应用性,体现创新性。冲压模具技术不仅在模具设计、技术研究和加工制造中大量使用CAD、CAM等技术软件,而且在包括CAE分析软件和快速成型等技术在内的应用和开发方面也有许多新的发展,教师必须克服机械式的验证实验模式,除基础实验外,应结合新技术开发一些更具特色和实际应用价值的综合实训。
(二)项目设计源于科研项目。教师的科研项目成果经过适应化处理,可以开发出应用性和实用性强的实训项目,在减少经费开支的条件下,增强自主创新实验力度,创造性地进行实验教学改革。另外,可以将科研课题融入教学活动中,增强实验教学的灵活性,使学生有更大的独立思考和自主设计空间,开拓学生的思维,把实验当做一种开发过程来完成,使学生对模具技术有更深层次的理解,从而提高学习兴趣。
(三)项目设计以“学生为主体,教师为主导”。实训项目教学过程中,采用以“学生为主体,教师为主导”的训练模式,由学生作为项目的实施者,指导教师只是起监督和指导作用,以便充分调动学生的学习兴趣,有效发挥学生的学习自主性,激发学生的创造力,培养学生的创新意识。学生充分利用实验室的软、硬件资源,查阅文献资料,总结分析,亲自设计模具方案,进行模拟分析,处理和分析相关数据,优化参数,并进行加工、装配、实验;教师及时解答实训过程中的相关问题,督促学生完成实训任务,从而提高自主学习能力、参与性、主动性和创造性,为推广研究性学习和个性化、实用化培养的教学方式奠定基础。
三、“冲压模具设计与制造”课程综合实训项目任务内容
从“冲压模具设计与制造”课程的实际教学内容出发,结合教师的科研项目,将实训项目内容分解成以下几个部分:
(一)查阅项目文献资料。教师指导学生利用图书馆和网络资源查阅相关资料,熟悉课题的研究现状和发展趋势,了解成形技术的研究现状和发展趋势,特别是成形工艺的原理、特点和应用情况。学生通过文献查阅掌握文献查阅的方法,培养知识总结能力。
(二)成形工艺分析。基于对文献资料的分析、总结,利用所学的专业知识对成形工艺进行分析,确定具体成形方法和成形步骤,确定总体设计方案,采用最简单、最经济的成形工艺获取最好的产品。学生通过工艺分析掌握模具材料、成形工艺、模具设计等知识,培养分析能力。
(三)模具设计分析。基于成形工艺分析结果,设计合理的模具装配图和全套零件图,让学生掌握CAXA、Pre/E、AutoCAD、UG、SolidWorks等绘图软件的使用方法,以及零件图的绘制标准、装配图表达、模具结构表达,培养学生的模具设计创新能力。
(四)模具参数优化。根据设计的模具参数,利用有限元软件建立有限元模型,对成形工艺过程进行模拟,并提取相关的模拟数据;对数据进行分析,根据结果对相应的模具参数进行优化。学生通过模具参数优化熟悉有限元的相关知识、有限元软件的具体操作方法,培养对数据的分析处理能力。
(五)模具制造。根据优化后的设计图纸,分析加工工艺,编制零件加工工艺卡片,然后利用实验室现有的车床、铣床、钻床等各种机械设备,对各个零部件进行加工制造,最后将加工好的零部件进行装配调试。学生通过加工实践,掌握模具制造工艺、机械加工的知识、机床的操作方法,培养实际动手能力。
(六)冲压成形工艺实验。将调试好的模具安装到相应的成形设备上,完成不同参数的冲压成形工艺实验,对成形产品进行质量和强度分析等,并对总体设计方案进行改进。学生通过实验掌握成形工艺、成形设备的使用方法,了解和熟悉产品的质量和强度评价分析方法,提高设计能力,培养创新意识。
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)02-0125-03
专业实训是培养学生职业技能的最重要的手段,在高职教学中占据了十分重要的地位。我院模具专业在十多年的教学实践中,探索总结了一套较为实用的专业实训教学模式,而“模具制造综合实训”则是其中的特色所在。通过师生的共同努力,取得了良好的实训效果,我院学生参加省内及全国技能大赛屡获佳绩,毕业生的专业技能与综合素养也获得就业单位的一致好评。
初期的实训模式
最初的高职模具制造专业实训是学科系统式的,结合专业理论课而开设,是专业理论课的辅教学环节。实训内容侧重于对加工设备的了解及其基本操作技能的训练,主要包含以下三个部分:(1)钳工实训(2~3周)。以“手锤的制作”为载体,通过划线、锯割、锉削、抛光、钻孔、攻丝、铆接等实际操作,培养学生掌握基本的钳工职业技能。(2)普通机床加工实训(2~3周)。包括车床、铣床、刨床、磨床等普通机床的加工操作实训,以简单的回转体、六面体零件的加工为项目任务,主要使学生了解普通机床的功用与使用方法,初步具备设备操作技能。(3)数控机床加工实训(2~3周)。包括数控车与数控铣,通过典型零件数控加工程序的编制及数控机床操作两方面的实践训练,使学生对数控加工技术在模具制造中的应用有比较感性的认识,初步具备设备操作技能。
在教学实施中,上述实训方式重在对常用加工方法的了解与认知,有助于对专业理论知识的理解和掌握,体现出专业教学的系统性,对于普通高等教育来说,是长期以来行之有效的模式。但由于培养目标不同,这种模式对于高职学生是否合适则有待商榷。另外,这种实训安排,特别是实训项目内容方面,着眼于基础性和通用性,并非专用于模具专业,也用于机械类其他各专业,实训效果对于各专业来说其实都是不够理想的。但从学院总体考虑,其通用性有利于实现教学资源共享,比较节省教学成本,且实训安排及其实施均较为便利,所以这种方式有其存在的必然性。
发展后的实训模式
高职教育经过一段时间的发展后,目前在各高职院校普遍实行的实训模式属于基础实训与技能鉴定培训相结合的模式。
高职教育的培养目标是要求毕业生掌握较高的专业技能,能在各自专业领域的生产一线岗位上工作,最理想的是能够实现“零距离”上岗。如果专业实训能够根据各专业相应职业岗位的技能要求,有针对性地对学生进行培训,并按照劳动部门统一制定的职业岗位技能考核标准进行考评颁证,学生毕业时即可直接凭证上岗。基于这种理念,要实现毕业生“零距离”上岗这一目标,专业实训必须做出相应的改进,而这种改进主要体现在以下几个方面:(1)实训项目设置的增加。专业实训项目安排应该与职业岗位对接,即根据毕业生就业方向,有针对性地安排技能训练项目。通过对毕业生就业情况统计分析来看,模具专业毕业生初期就业超过八成以上集中在模具制造类岗位,包括模具钳工、普通加工机床操作工、数控加工机床操作工、电加工机床操作工、模具成型设备操作工等。前三类岗位与原来的实训是相对应的,学生一般能很快上岗,而后面两类岗位在模具行业也是很普遍的,但学生在校时只在课内实验中有所接触,缺乏所需的操作技能,有必要增设相应的校内实训项目。(2)实训内容与要求的扩展。原有的实训安排可以说属于基础实训,任务内容较简单,达不到职业技能标准的要求。学生要通过技能鉴定考核,必须在完成基础实训后,再进行专项培训。由学生根据个人兴趣及能力情况,在学校具备培训条件的范围内,自主选择工种项目参加相应的培训与考核。由于国家在职业技能鉴定方面已经逐步完善,各工种的考核标准比较明确,专项培训的内容与要求只需将相应的职业技能鉴定标准引入即可。(3)实训条件的改善。由于实训项目的增多及实训内容的扩展,相应地在实训条件方面也需要有一些必要的投入,包括教学计划的准备、师资力量的加强、实训设施的添置、消耗品的配备等,并需通过申报审核,获得相关部门授权的职业技能培训鉴定资格。以学科系统式的实训为基础,辅以职业技能鉴定的专项培训,即学生首先完成全部的基础实训,然后根据个人兴趣与能力,选择参加某一工种的职业技能培训,并通过考核获取职业资格证书。这种适应于职业技能考核的专项培训,对高职毕业生就业具有良好的促进作用,是对基础实训的补充和提高,以此形成了一种较为实用的高职实训模式,目前在国内各高职院校得到广泛采用。所不同的是,各院校根据自身具体情况,如专业培养方向、实训设施条件、师资力量及资金投入能力等,所开设的职业鉴定工种、项目数与等级等有所差异。
实训模式改进探索
近几年,国内大力发展职业教育,以提高职业人才培养水平为目标,积极开展示范性院校、精品专业、精品课程等项目建设,同时也开始了新一轮的专业课程改革与建设。专业实训怎样安排和实施才能更好地满足毕业生就业需求?我们对此展开了深入的调研,包括对国外职业教育先进经验的学习,特别是德国的学习领域课程方案,它提出了工作过程系统化的思想,采用校企合作开发课程的方式,在课程内容的选择和课程内容的序化方面,都取得了具有现实指导意义的理论成果,国内高职教育研究机构及相关管理部门也一直在努力引导推行。就培养职业岗位技能方面而言,学习领域课程方案确实是一种好的教学模式,但是在国内并不能简单套用。实施这种教学方式,其核心是“订单式”培养、校企合作开发课程、任务驱动的理论实践一体化教学。可以说,毕业生有明确的就业岗位是实行学习领域课程方案的前提,而这一点,至少目前国内模具专业是无法真正做到的。学生就业压力大,竞争激烈,而且内地模具企业大多未能形成规模,毕业生就业一般比较分散,校企间少有能形成“订单式”合作的。偶有订单,也难以维持稳定,今年订一批,明年也许就没有了。对于这种情况,教学计划也就只能临时性地调整一下,难以建立真正意义上的学习领域课程方案。另外,专业课程采取理论实践一体化教学需要较大的资金投入,绝大多数高职院校不具备相应的经济实力,只能选择几门课程作尝试性的教改,要做到全面实行理论实践一体化教学至少现阶段是不可能的。所以,结合现阶段的国情,学习领域课程方案也并不是很实用,可以选择性地学习,但不能照搬,对于国内高职教育来说,还得找适合自己的路。在课程设置与能力培养方面,不能针对某个特定岗位去做计划,只能采取加强专业基础训练、全面培养综合素质的策略,使毕业生在行业内具有较强的适应性,拓宽就业方向,这才是适应国内现状的教学方针。
适应社会需求,提高毕业生就业率是高职教育能否成功的硬指标。对模具专业毕业生进行跟踪调查,经过两年左右时间,与毕业初期相比发生了较大变化,大约30%的毕业生已涉足其他行业,而在模具行业就业的毕业生中,仍在一线制造类岗位工作的已不足20%且集中在模具钳工、数控加工等高技能岗位,大多数毕业生已转向生产管理、质量管理、技术服务、营销业务等方面。这些新的岗位对工作者要求更高一些,需要全面了解模具生产过程,需要对模具结构及其生产质量进行总体把握。由此可见,相对于单项操作技能而言,综合素质培养对高职毕业生更为重要。为此,我们认为有必要开设模具制造综合实训,从工艺规程制定,到主要零件加工,再到模具装配调试,针对模具专业毕业生进行一次模具制造的全方位训练。此项实训相对其他实训项目而言,实施难度较大,主要问题包括:(1)对教师素质要求高。主持实训教学的教师需要准备全套模具设计图,需要对生产过程进行总体计划,安排采购标准件、外购件及毛坯材料,掌握模具加工与装配工艺,能够对模具制造过程中出现的种种质量问题进行灵活处理。总之,能主持综合实训的教师应该是集设计师、工艺师、生产调度员、采购员、操作技师、质量员等多项岗位技能于一身的行业专家。(2)前期准备工作量大。一方面,需要对原有的专业教学计划进行总体调整,保证实训所需课时;另一方面,牵涉很多具体的东西需要准备,包括模具设计图样、实训实施方案、标准件、外购件、毛坯材料、工量刃具等。这些准备工作需要专业教师付出较多的时间与精力。(3)涉及工种多。一般而言,制作一套模具涉及的工种是比较多的,通常包括车、铣、刨、磨、钳、数控加工、电加工、热处理,还有检验试模等,诸多工种的协作牵涉实训设施、指导教师等问题,安排落实比较麻烦。(4)时间紧任务重。由于教学总课时有限,模具制造综合实训只能安排三周左右时间,与其他单项实训相比,课时基本相当。但是,综合实训比其他实训多得多,包含工艺规程制定、主要零件加工、以及模具装配调试等,在三周内完成全部实训任务非常困难。(5)制造难度大。通过此前的各项实训后,学生仍只是初步掌握设备操作方法,其操作技能还不足以加工实际零件。即使零件较简单,也很难保证加工质量。最终装配精度能否保证,对学生而言是一道难题。(6)教学成本高。有限的实训费用与模具制造成本相比,完全无法满足生产所需,如果再加上教师工作量的计酬,此项实训所需教学成本费用很高,使得一般学校望而却步。
虽然实施难度很大,但是仔细权衡,开设“模具制造综合实训”,其必要性应该是毫无疑问的。模具制造综合实训是工学结合、学以致用的具体体现,是毕业生走上生产岗位前的实战演练。通过综合实训,可以使学生在校内学习期间就能够对模具生产过程有真实的接触和了解,对模具生产质量的总体把握有较为直接的体会和感受。通过综合实训,可以使学生在校期间所学的专业知识得到总结和融通,操作技能得到针对性的加强,即使在制作过程中可能产生种种质量问题,甚至导致最终模具装配失败,同样也能从中总结教训,积累经验,提高职业技能与综合素养。当然,考虑到校内实训条件的限制,在模具制作过程中,不可能完全按照企业实际生产过程来运作,必须适当简化、有所取舍。
具体实施过程我们采用了如下方案:(1)根据各班实际人数,将学生分成若干小组,组内采取分工协作的方式,合作完成一副模具的制作。这样可以使总的工作量及实训成本大大降低,并能充分发挥集体的智慧和力量,培养学生团结协作的精神。(2)模具图由专业教师设计,精选典型结构模具,并适当降低精度要求,控制合适的加工难度。(3)选取部分典型零件进行加工实训,其余采用标准件、外购件,或采取外加工的形式来准备,以减少工作量,确保实训能如期完成。(4)对应三周的实训,每个待加工零件只进行三道主要工序的加工制作,大致是普通切削加工(车、铣、刨)、精加工(磨削、数控加工、电加工)、钳工(钻孔、铰孔、攻丝、修研、装配),其余工序精简,包括热处理工序。当然,正确的工艺路线需要跟学生交代清楚。(5)配专业教师一人全程主持,另外分周次、分工种安排实训教师协助。(6)实训结束时,指导教师对实训中的问题进行总结点评,学生应就参与实训的过程写出实训总结报告。对学生而言,不管是成功,还是失败,都是学习过程的宝贵经历。(7)经过统筹规划后,可以将一部分零件加工内容安排在前面的基础实训及技能鉴定专项培训中完成,使各项专业实训都更接近实际生产,同时也能从整体上减少实训教学成本。
对于模具制造综合实训,学生的参与热情很高,实训效果很好。由学生自己动手制作的各类实物模具,虽然达不到生产实用的质量要求,但总体结构是没有问题的,可以作为学生作品陈列展示,还能用于教学,从而体现出一定的使用价值。而更重要的,这是学生自己的劳动成果,学生在制作过程中学到了知识,锻炼了技能,提高了素质。
结语
经过十多年的研究探索,我院的模具制造专业实训模式渐趋稳定。从专业基础实训到专项技能培训,再到最后阶段的综合实训,三个阶段相辅相成。专业基础实训是初学者入门必修,专项技能培训是毕业生涉足行业的桥梁,而综合实训则是提升毕业生综合素养的点睛之笔,对增强学生可持续发展能力起到了良好的促进作用,为毕业生未来发展奠定了良好基础。由这三个方面构成的实训模式才是比较完整的,适应现阶段的国情,而且也具有较好的实用性和可操作性。
模具制造综合实训在实施过程上还存在一些不尽如人意之处,如组织形式能否实现校企合作,工艺方案如何更贴近实际生产等。另外,实训过程中学生的自主参与程度也存在一定的局限性。这些问题都还有待进一步探索完善,但开设这项综合实训,其意义是显而易见的,这种尝试无疑是正确的选择。
参考文献:
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模具CAD/CAM技能实训是我校材料成型及控制工程专业(模具方向)的一门实践性技术基础课。在学校“实行‘双证书’制,培养‘一体化’职业教育师资”的人才培养新模式下,此实训可提高学生综合运用模具设计、模具制造、数控编程加工、CAD/CAM软件等理论知识并借助于当今流行的三维CAD/CAM软件进行产品三维建模、模具设计、数控编程的能力以及操作加工中心、数控铣床、电加工机床加工模具零件的能力。模具CAD/CAM技能实训为14周集中实训,其中模具设计6周,加工中心操作8周。实训结束经考核合格可取得模具设计师(三级)和加工中心(中级)国家职业资格证书。
由于该实训课程以三维设计软件应用为主要内容,为了提高实训教学效果,保证实训教学质量,笔者以注塑模具设计实训为例,基于国际流行的高端三维设计软件UG NX及其Mold Wizard注塑模具设计平台,采用任务驱动教学法开展模具设计实训教学研究。实训按照企业的模具设计与制造过程进行,以模具制造企业实际应用生产项目设计实训任务,充分调动学生的学习积极性和主动性,以工作过程为导向,以学生为主体,提升学生独立思考、独立分析、独立操作、独立解决实际问题的能力,培养学生的探索创新精神和团队合作意识,使学生真正具备实际职业岗位所需的技术和能力。
1 UG NX Mold Wizard注塑模具设计平台
UG NX是由Siemens公司推出的功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统,涵盖了产品设计生产从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出,到生产加工成产品的全过程。凭借其强大而完美的功能,UG NX已经成为三维CAD/CAM/CAE领域的主流软件,广泛应用于航空航天、汽车、机械、造船、数控(NC)加工、医疗器械和电子等诸多领域。
Mold Wizard是UG NX软件中用于注塑模具自动化设计的专业应用模块,运用知识嵌入的基本概念,按照注塑模具设计的一般顺序模拟模具设计的整个过程,即从读取产品模型,到确定和构造开模方向、收缩率、模腔布局、分型面、型芯、型腔、滑块、内抽芯、模架及其标准件、浇注系统、冷却系统以及零件清单等。利用UG NX Mold Wizard注塑模具设计平台进行注塑模具设计流程见表1。
表1 Mold Wizard注塑模具设计流程
2 任务驱动教学理论
“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法,其特点是以任务为主线,教师为主导,学生为主体,将传统的传授知识为主的教学理念转变为解决问题并完成任务为主的多维互动式教学理念。在教学活动中,教师将教学内容划分成一个个任务情境交给学生,学生在工作任务的驱动下,根据自己对问题的理解,综合运用所学的知识和自己特有的经验进行自主性、探究式的学习。在教师的帮助引导下,学生边做边学,边学边做,循序渐进地完成一个个任务。在这个过程中,学生学会了主动学习,学会了与人协作,学会了思考、分析、解决问题,从而不断地获得成就感,极大地激发自己的求知欲望,使自己处于积极的学习状态。
任务驱动教学法一般按照以下四个教学阶段进行:(1)明晰任务目标;(2)任务设计分析;(3)实施完成任务;(4)任务考核评价。在模具CAD/CAM技能实训教学中,以注塑模具设计任务为主线,教师为主导,学生为主体,将知识和技能隐含在注塑模具设计的工作任务之中。学生通过分析任务,明确与任务相关联的知识内容中哪些是已学的,哪些是新的;根据任务进行自主学习,并在教师的引导下应用所学知识和技能解决问题,完成任务。任务完成后进行分析总结,讨论交流,找出不足,以达到对所学知识的真正掌握。
3 任务驱动的教学应用
3.1 明晰任务目标
任务目标决定任务内容的设计内涵,任务内容服务于任务目标的实现。在模具CAD/CAM技能实训教学中,确定了注塑模具设计的任务目标:学生学习塑料模具设计和UG NX基础操作课程之后,通过注塑模具设计技能实训,了解注塑模具设计标准知识、管理知识;掌握注塑模具设计工程知识,具备独立的工作能力,能较好地应用CAD/CAM/CAE数字化设计工具UG NX从事注塑模具设计、分析仿真及成形过程模拟,达到模具设计师(三级)国家职业标准。
3.2 任务设计分析
任务设计内容是否恰当关系到任务驱动教学的成败,也关系到任务目标能否实现。因此,经过慎重考虑和多方斟酌,按照企业的模具设计与制造过程设计注塑模具设计实训教学内容,将Mold Wizard注塑模具设计流程划分成四大模块,每个模块又划分为几个工作任务,选择模具制造企业实际生产的塑料产品作为任务实施载体,将知识点贯穿于各个任务中,真正实现学生边做边学,边学边做,循序渐进的学习过程。任务设计内容见表2。最后通过4个综合设计实例使学生系统地学习并掌握注塑模具设计的整个流程,具备注塑模具设计能力,达到任务目标。
表2 任务设计内容
3.3 实施完成任务
(1)任务实施前准备。教师应向学生强调任务实施的目的及意义,详细说明任务实施过程、进度要求及注意事项,并将学生分成若干小组,每组4~6人为宜,按成绩好、中、差搭配组合,指定1人为组长。
(2)任务下发与布置。按照表1的任务设计内容,各组组长到教师处领取任务,然后组织本组成员思考、分析、讨论任务,在教师的引导下制订切实可行的实施计划,确定工作步骤和程序。各小组成员按照实施计划独立完成任务。
(3)过程检查及答疑。在任务实施过程中,教师应当定期巡回检查学生的完成情况,避免抄袭现象出现。同时,对任务实施过程中学生遇到的问题和难题,教师应当给予适当的指导,以拓宽学生思路,激发学生兴趣。而对学生出现的错误不必急于纠正,可让学生在实践中发现问题,促进学生积极思考,提高解决实际问题的能力。
(4)撰写任务报告。任务实施伊始,要求学生将设计内容详细记入报告草本内;完成时,将草本内容整理归纳后撰写正式的任务报告。任务完成后,要求学生撰写任务报告,用文字描述任务实施的工作过程,培养学生分析、总结、归纳和语言表达的能力。
3.4 任务考核评价
在任务完成之后,教师应组织各小组将本组的最佳方案及作品向大家展示,供大家交流学习;表彰做得最好的小组以激励其他组的学习动力。对于任务实施结果的评价不能用“对”或“错”来判定,而应当用“好”和“更好”来区分,应重视过程评价。因此,我校制定了任务考核评价方案(见表3),采用三级考核:一是每个学生根据评价标准对自己的任务实施过程及作品进行综合自评,二是各小组成员根据他人的参与程度、贡献情况、团队协作意识及完成的作品进行综合互评,三是教师对各小组任务实施完成情况进行总体评价。而后综合三种评价确定每个学生的最终成绩。采用三级考核评价的方式有助于师生共同讨论,总结、回顾任务实施过程中的优势和不足,互相学习,取长补短,共同提高。
表3 任务考核评价方案
4 教学体会和总结
在模具CAD/CAM技能实训教学过程中,我校采用了任务驱动教学法,将实践教学内容以任务情境的形式提供给学生,激发了学生的学习兴趣;学生围绕任务开展积极主动的学习,并发挥自身的创造性及与他人协作的精神来完成任务―“以教定学”的被动教学模式转变成了“以学定教”的主动学习新模式。通过考核评价任务完成结果和总结学习过程,培养了学生分析解决实际问题的能力,提高了学生的实践操作能力,使学生的技术和水平达到了实际职业岗位的要求。
任务驱动教学法能有效地改善教学效果,保证教学质量,但在实际应用过程中,为了更好地发挥任务驱动教学法的作用,应当注意以下几点:
(1)任务内容选择要合适,保证难易适中,符合学生能力,知识面覆盖较全面。可以选择企业的实际生产项目,通过与社会生产接轨,锻炼学生运用已掌握的理论知识和实践技能解决生产实际问题。
(2)注意调动学生参与积极性。所学的知识和技能有什么用,该怎么用一直困惑着学生,如果能将这个问题解决好,就能令学生的参与积极性提高很多。因此,教师选择的任务内容与企业生产联系起来,可使学生明确所学知识和技能是如何应用于实际生产的。学生体会到了知识和技能的重要性,学习的积极性自然也会提高。
(3)处理好教师指导及学生间的交流。任务实施过程中,学生难免会遇到问题、难题,教师可以帮助解决,但仅限引导,引导学生学会查阅资料及工具书解决问题,培养学生的自学能力。对于大家共性的问题,应允许学生在课堂上相互讨论、与教师探讨,共同解决。
(4)任务报告必须写。任务完成后撰写报告是学生对任务实施中的问题、难题的再一次学习,有利于学生全面分析与总结相关知识点,全面提高各方面的能力。
参考文献
在高职院校实训中,各个实训项目彼此之间是独立的。比如,机械设计实训,学生设计了一套减速器、完成了减速器各个零件的设计图样,该实训以此为成果而结束。实训设计得到的减速器零件图样并未用于后续的数控加工实训。再如模具设计实训,该实训设计的模具零件也未在模具零件加工实训中得到加工。这种以单项能力训练为目标的实训模式,虽是提升单项职业能力很好的途径,但并不能很好地满足高职教育综合性、职业性的要求。因为该种实训模式将设计与制造人为地分割开来。以模具设计为例,学生设计完成一套模具,倘若未将这套模具投入实际加工,那么设计中存在的缺陷就很难被发现,比如加工后的零件因尺寸精度没设计好而无法完成装配。如果能够让学生去加工自己设计的这套模具,则可以让学生在加工过程中及时发现其设计存在的不足并做出改进。
因此,如果实训以工作过程为导向合理地衔接起来,前一个实训的成果成为后续实训的素材,就能够将这些原本离散的实训贯穿成一个综合性较强的实训体系。学生在完成这些实训时也就完成了一个综合性较强的大型实训项目。这些实训与职业活动过程很好地对接,很具职业性,能更好地实现学生综合职业能力的培养。职业能力是一项综合能力,它仅仅靠教师的教是无法形成的,而是需要在职业实践中形成,这就需要学校为学生创设与真实企业相近的职业情境,而项目教学正好能满足这种要求。职业教育中项目教学的学习成果不是以追求知识的积累为主要目的,而是侧重于职业能力的提高。以工作任务为载体的项目教学,使学生置身于极其逼真的工作现场中,拉近了课堂教学与企业现场的距离,使人才培养目标更符合企业要求,对培养学生综合能力更为有效,让学生毕业后能够更好地适应岗位。
不同的教学目标应该选择不同的教学方法,以达到最佳的教学效果。职业教育的培养目标是技能人才,项目教学法正好符合职业教育的人才培养要求,对职业教育和人才培养具有积极影响。笔者采用项目化教学的思路,对现行实训教学进行改革,使其更符合学生职业能力培养的要求。
二、项目教学的重要意义
课程项目化改革的目标是培养学生的职业能力。项目课程教学作为高等职业教育的一种教学模式,具有一定的理论为其实践提供理论支撑,包括现代认知理论、行动学习法理论等。
现代认知理论的代表人物布鲁纳认为,学生是积极主动的信息加工者,而不是被动的知识接受者。该理论认为教师应该引导学生积极主动地展开探索,从而构建出属于自己的知识系统。布鲁纳认为学生学习的主动性、灵活性与发现性是必须强调的,学生需要通过学习来促进自身智力的开发,并以此来调节和强化学生的学习动机,从而牢固地掌握知识并逐渐形成创新的能力。现代认知理论强调学习的主体是人,倡导学生的主动学习,认为知识和技能的获取方法不是通过对知识的讲授,而是通过学习者自身实践,并从中发现知识并具备解决问题的能力。该理论从教学认知和思路方面为项目化教学的实施提供了理论依据。
英国的管理学思想家雷文斯提出了行动学习法。该种方法被广泛应用于企业的培训。行动学习是以完成指定工作为目的,在他人的支持下开展反思与学习的过程。学习者解决实际工作中碰到的问题,通过反思经验并相互学习与提高。行动学习法强调行动在学习中的重要性,学习者以解决实际问题或参与实际项目的方式来发展自身的能力。该种教学方法为项目化教学中以项目来解决问题,在实践中完成任务的方法提供了理论依据。
专业项目可以跨越多门课程,即专业项目可以大于一门课。一个专业项目可以带动若干门课程,持续几个学期,课程项目是它的组成部分。专业项目可以有效解决过去在一门课程中一直难以解决的许多问题。本文将模具设计与制造专业中的若干个实训贯穿成一个大型项目,通过这个项目的实施,学生能够完成从模具设计到模具制造整个过程的训练。
三、项目教学实施
1.确定项目
在职业活动过程导向的项目课程教学观的指导下,以研究分析确定的能力目标为依据,从需要掌握的职业能力出发归纳总结出课程需要涵盖的知识要点。然后,根据模具设计与制造项目案例,将知识模块重新组合,形成既能涵盖知识要点,又能体现工作岗位典型工作任务的一个完整的项目。本模具设计与制造综合实训选择的项目之一为肥皂盒模具设计与制造实训。该实训囊括产品CAE分析、模具CAD设计、模具零件的CAM制造和数控机床的零件加工以及零件装配等模具设计与制造过程中的各个环节。确定项目后,教师需要将任务书下发给学生。
2.制订项目实施计划
在收到项目任务书后,学生开始制订项目实施计划,包括项目分工、项目工作步骤等。要求学生将项目实施计划填写在教师下发的工作计划表上。该计划表有两个用处,一是用于教师对学生制订的计划进行合理性的审查,如果计划制订不合理,则需要其进行修订;二是便于学生对自己项目实施进度的掌控。在计划制订的过程中,学生是主导,教师则是配角,只在必要时对其进行指导。
3.实施项目计划
本项目综合性较强、复杂程度较高,故项目以三人为一小组开展项目教学。三人中需要指定一人为项目组长,由组长根据组员情况分配工作任务、督促组员开展项目工作,并按项目实施计划开展项目工作。在项目开展过程中,教师需根据项目中出现的情况,及时召集项目组全体成员或者项目组长进行指导。
下面以肥皂盒模具设计与制造项目为例。项目组三个成员需要明确分工。根据实训的特点,要求三名同学均需在计算机上完成产品的CAE分析和模具的三维设计,以及模具二维零件图与装配图的出图。三名同学在完成模具设计与出图过程中可以相互交流,不断改进自己的设计方案。
在模具设计完成后,三名同学拿出各自的设计方案进行比较,确定出最佳的设计方案,同时需指出其余两套方案存在的不足,以利于学生以后的项目实践。此时,以小组内达成共识的设计方案作为模具加工的素材,由一名同学开展制造工艺分析,进行加工程序的CAM编制。为确保加工程序的正确性与安全性,由一名学生负责计算机的仿真加工。本项目以宇航数控仿真软件为工具验证加工程序。同时,第三名学生则在机床上安装工件和刀具对刀。这样三名学生共同协作完成模具零件的加工。
4.检查与评估项目
项目完成后,先由各组学生对完成项目情况进行汇报,对项目完成情况进行自我评价。学生在汇报过程中,需将整个模具设计与制造过程中出现的问题、收获进行总结,有目的地展示完成的作品。之后由教师对项目和学生在项目实施过程中的表现进行评价。师生可共同讨论评判项目中出现的问题,学生解决的方法以及学生自主学习情况。通过对比师生的评价结果,找出造成评价结果差异的原因,目的在于让学生意识到自己的不足,并进行改进。
评价过程,可按照以下步骤进行。
(1)自我评价。学生先对本组作品的完成情况进行评价。在组内自评过程中,学生要真正通过组内讨论评出任务完成的质量和不足,并明确哪些地方存在不足,为下一个综合项目的实施打下基础,形成一个逐步提升的过程。
(2)同行评价。主要通过汇报的形式进行不同小组之间作品的互评,每个组均需对其他组做出一个评价,取各小组评价的平均值为同行评价值。这种通过同行进行评价的方式,使每个学生都积极主动地投入到教学环节中去,而不是像以往只有教师进行评价。这种模式真正体现了学生的主体地位。
(3)教师点评。教师根据项目评价的量化标准,确定各组得分,发现问题、指出不足,以使学生引以为鉴。
目前的职业教育课程体系始终没有摆脱传统的教育模式,理论和实训教学相脱节,课程内容与生产实践相脱节。学生学非所需,学非所用,知识与能力不相配,无法适应生产一线的需要,因此,构建以就业为导向、以能力为本位的一体化教学的课程体系十分必要。从2011年9月起,笔者所在学校在10级高技和中技模具制造专业班级中分别挑选一个班进行教学改革尝试,对模具专业教学的课程体系和内容进行了大幅度的调整,并采用理论与实践一体化的教学模式进行专业教学,使得学生的专业知识和专业技能有了明显提高。通过比较,高技班取得的教学效果比中技班好,因为高技班的学生知识面更广、理解能力更强、自觉性更高,而中技班挑选优秀的学生组班开展“一体化”教学,则效果会更好。
一、课程体系的建立
根据社会对模具专业人才的知识能力结构要求,我们决定将模具制造专业(高技班)课程划分为三个模块,即:基本素质模块、模具专业技术模块、模具专业实训模块。在教学课时安排上,理论与实训约为1:1。
1.基本素质模块
该素质模块能让学生掌握必要的计算、语言表达、公文写作和计算机的基本操作知识,具备自主学习能力和适应社会的基本素养。
开设的课程有:数学、语文、英语、德育、体育、计算机基础、心理健康教育和就业指导等。
2.模具专业技术模块
该模块能让学生熟练掌握机械制图、AutoCAD、Pro/E、模具结构、材料、制造、工艺、夹具、安装、调试、维修、先进制造技术等知识,能胜任计算机绘图员、模具设计员、模具制造工艺员、模具调试工、机床夹具设计员等工作。
开设的相关课程有:机械制图、计算机绘图、计算机在模具设计中的应用、机械基础、金属材料与热处理、电工学、机械制造工艺基础、极限配合与技术测量基础、冷冲压/塑料成型工艺与模具设计、机床夹具、复杂模具安装调试与维修、先进制造技术等。
3.模具专业技能实训模块
该模块能让学生掌握模具制造的各种设备、加工方法、工艺等相关知识,并完成一套冲压模和一套注塑模的完整加工,能胜任模具钳工、车工、铣工、磨工、模具调试工、数控机床操作工、冲压机操作工、注塑机操作工、检测仪器操作工、产品质量管理员等职位。
开设的相关课程有:金工实训、钳工实训、数车实训、数铣实训、冲压模具设计与制造实训、塑料模具设计与制造实训、模具拆装和测绘实训等,教学过程采用“行动导向”教学模式。
二、课程体系的实施
模具专业实训与专业基础课程的学习应紧密相连,冷冲压、塑料成型工艺与模具设计课程的学习和冲压模、塑料模具设计与制造实训相对应,机械基础、金属材料与热处理等课程的学习和金工实训、钳工实训相对应。
理论知识的学习内容和实训内容相对应。通过两套模具的完整加工,将计算机制图(AutoCAD)、计算机在模具设计中的应用(Pro/E)、线切割编程、机床夹具、复杂模具安装调试与维修、冷冲压/塑料成型工艺与模具设计等课程的内容有机地结合起来,使得每门课程都有了相对应的项目(模具中的零件),而所有的项目又有了一个总体的目标(一套完整的模具)。例如计算机制图的教学可以用模具上的导柱、导套等零件的绘制作为项目,线切割编程的教学就可以用型芯、型腔的加工作为项目。这样,学生在整个学习过程中目的性强,理论和实训就很好地结合起来了。
三、教学效果的总结
1.学生的学习效率大大提高
学生能将专业理论知识与实际进行反复对照、理解,从而缩短了认知过程,加深了记忆,能更易理解、更快接受专业知识,能更迅速掌握技能。
2.学生的实操技能有了明显的提高
学生在教师的指导下亲自动手操作,完成教师布置的一个个由易到难的工作任务,最后制造出一副完整的模具,学生对学习充满了自信,对操作充满了热情,操作技能也在不断提高。
3.师生之间的互动大大增加
教师能比较直观地了解学生掌握专业知识和操作能力的程度,能有针对性地加以指导,而学生也能及时解决学习过程中的问题,纠正操作过程中的错误。
4.教学过程可融入企业对员工的要求
一、研究的必要性
中职模具专业实训课项目教学的应用研究是在中职学校模具专业的实训课中实施的项目教学,以模具实训课为研究对像,研究项目教学在应用中联系理论教学,开发理实一体化教材,完善教学计划,学生考评方法。
二、研究背景
教学方法改革是实现专业教学向能力本位转变的迫切需要。2008年,《教育部关于进一步深化中等职业教育教学改革的若干意见》中就改革教学内容、教学方法,增强学生就业和创业能力,强化实践和实训教学环节,提出了具体要求。
1.通过项目教学法应用研究,促进课程内容综合化、模块化,突出应用性和实践性,使专业教学从学科本位向能力本位转变,彰显“做中学、做中教”的职业教育教学特色。
2.项目教学在模具专业教学中具有良好的应用性。项目教学在工科专业实施中具有更强的可操作性,模具专业在过去以知识结构体系的教学中其实就已经显现出了项目教学的特点,就本专业的特点而言,各知识结构本身就可成为一个项目。
3.我校模具专业实施项目教学有较好的基础。在以前以知识结构为主的教学过程中,学校业已突出实验与技能训练课的开设,保证了学生的动手能力培养。近3年来,学校坚持“以就业为导向”的办学宗旨,专业教学按照岗位需求进一步细化,并已经开始在实训课中进行了项目教学,尤其以《模具实训》、《模具维修》这两门课程最为突出,其教学组织全部采用项目引领,任务驱动的方式,收到了比较好的效果。
三、理论依据
1.项目教学法。项目教学法是由美国著名儿童教育家、伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大儿童教育家、阿尔伯特大学教授查德博士共同创制的一种以学生为本的活动教学法。它是将一个相对独立的项目交予学生独立完成,从信息的搜集、方案的设计与实施,直至最终自己对项目作出评价,教师在教学过程中只起到咨询、指导与解答疑难的作用。将其应用到教学中,能充分地展示现代职业教育“以能力为本位”的价值取向,使课堂教学的质量和效益得到更大幅度的提高。
2.建构主义。建构主义理论是以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。研究通过学生在项目实施中建构知识体系。
四、研究意义
1.落实职教理念,提高教师权威;
2.激发学生兴趣,培养动手能力;
3.规范实训管理,推动模具专业建设。
五、研究目标
1.形成理实一体的模具实训教材;
2.总结理实一体的教学经验。
六、研究内容
1.开发模具实训教材;
2.项目教学评价体系;
3.项目教学组织方式的研究;
4.项目教学考核体系的研究;
七、研究步骤
第一阶段:调研分析
(1)根据专业建设与教学需要,结合老师培养需要选定项目。
(2)调查其它各校模具专业课程内容开设情况与需求情况。
(3)调研市场资源与社会成品需求。
第二阶段:开发教学项目
确定模具实训项目实例,调整项目内容。模具实训基地的建设:
1.数控加工
(1)引进高速铣床和高速加工中心,高速加工机床主轴的最高转速可以达到100000r/min,快速进给速度可达120m/min,加速度可达1~2g,换刀时间可提高到1~2s。这样可大幅度提高加工效率,并可获得Ra≤1的加工表面粗糙度,可切削60HRc的高硬度材料。高速铣削与超精密加工、硬切削加工相结合,实现以铣代磨的目标,大大地减轻了模具的研抛工作量,缩短了模具制造周期。
(2)采用并联机床及开放式数控系统实现模具的高速加工。
(3)应用电火花加工(EDM)智能化技术实现自适应控制、模糊控制、多轴联动控制、电极自动交换、双线自动切换、防电解作用及放电能量分配等。(4)使用数控研磨机实现三维曲面模具自动研抛。
2.计算机辅助软件
(1)将建立基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构,其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;实现塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析,实现模具无纸化制造加工。采用先进的CAE三维注塑流动模拟软件,实现塑料模具、塑料成形过程的各种模拟分析(注塑成形,包括塑料充模、保压、冷却、翘曲、收缩、纤维取向等模拟分析)、热传导和冷却过程的分析、凝固及结构应力分析等。计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速度场、剪切应变速率场和剪切应力场的分布并分析其结果。
(2)尝试计算机辅助工艺设计(CAPP)技术应用于模具工艺规程的建立。
3.精密测量和高速扫描及数字化系统
(1)使用4D激光测量机不但能进行3D测量,而且可以得出质量指标,说明每个测量点的精确性。完成模具应力、磁力测量技术和三维测量技术及R部位形状尺寸精度、表面粗糙度测量等任务。
(2)高速扫描机和模具扫描系统实现从模型或实物扫描,到加工出期望的模型所需的多项功能,可大大缩短模具制造周期。
第三阶段:项目教学实施
(1)根据个案实验成果,组织教学资源,编写教材。
(2)在个案实施的基础上,采用已编教材,在模具专业教学班级开展大面积的推广应用。
第四阶段:总结
项目教学法在我校已经有了成熟的理论研究与广泛的应用和发展,达到了项目教学法的目的。即不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标,或者说不是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果,而是在教师的指导下,学生去寻找得到这个结果的途径,最终得到结果并进行展示和自我评价。学习的重点在学习过程而非学习结果,学生在学习过程中锻炼各种能力,如岗位能力、实践能力、自主学习的能力、综合应用能力、团结协作能力,等等。教师不再占有教学的主导地位,成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者,学生具有90%的积极性。这一理论得到了传授知识者及接受职业教育者的广泛承认。
参考文献:
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)07C-
0157-03
高等职业教育培养的是生产、建设、管理、服务第一线的高等技术应用型人才,突出技术应用能力、创新能力的培养,并力求教学与生产实际紧密结合,因此如何提高学生的技能水平和综合职业能力,是高等应用型教育的核心和要求。以模具测绘实训教学为例,为了加深学生对理论知识的理解和实践应用,增强学生的动手能力,提高学生的综合素质和能力,可将行动导向教学法引入模具测绘实训,进行相应的改革。
一、行动导向教学法概述
行动导向教学法是上世纪80年代在德国兴起的一种职业教育的新理念和方法,它在德国的职业教育发展中产生了重大影响,而近年来,该方法也在我国高职教育中得到了广泛尝试,并逐渐推广运用。
行动导向教学法是一种职业教育教学模式和教学方法,以能力为本位,以行动为导向,强调学习者如何在学习中提高实际工作能力和解决问题的能力。在教学过程中,该教学法要求教师根据企业真实的工作过程,建构一种类似于企业实际工作氛围的学习环境和气氛,以企业典型工作任务为载体,以职业技能培养为主线,以学生为主体设计教学情境,引导学生独立自主地进行包括计划、实施和检查等在内的职业工作并解决工作过程中出现的问题。
行动导向教学法实现了知识与技能、过程与方法、工作与学习的统一,其“学习的内容是工作,在工作中实现学习”的理念体现了职业教育工学结合的本质特征。
二、基于行动导向法的课程目标和能力培养目标
模具测绘实训是高职院校中模具专业实践教学环节中的一个重要组成部分,是一门综合性和实践性很强的学科,也是模具专业学生在学习专业课程前一个重要的模具结构认知教学环节。模具测绘实训是在学生学习了机械制图、公差与技术配合、工程材料等课程之后,以对生产中使用的真实模具的拆装及主要结构认知为主线,完整测出模具零部件尺寸,画出零件草图,然后经过整理,再画出装配图和零件图的过程。这一过程主要培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力,使学生能够综合运用已学知识和技能,对模具典型结构及零部件装配有全面的认识。模具测绘不仅是模具专业教学中的一种有效学习手段,更是模具制造岗位必须掌握的一项工作技能。
(一)课程目标
课程目标包括:认识典型模具结构,了解模具工作原理、模具零部件的功用、零件相互间的装配形式和配合关系以及模具零件的加工要求;能正确使用模具拆装常用的工具和辅具,掌握模具拆装的一般步骤和方法;学会常用量具的使用方法和技巧,培养产品测绘能力;学会模具零件的视图表达方法,能熟练使用CAD软件绘制模具零件图和装配图,培养制图能力。
(二)能力培养目标
1.专业能力。掌握模具拆装的步骤和方法,能正确使用常用测量工具,具备产品测绘能力;掌握对测量尺寸进行协调和圆整的原则和方法;熟悉模具行业常用相关标准、资料和手册,会正确选用并查阅;能正确选定模具零件的尺寸精度和配合公差、形位公差、表面粗糙度及其他技术要求;具备一定的识读、绘制模具零件图和装配图的制图能力。
2.方法能力。具有独立制订工作计划、协调计划和完成工作任务的能力,能对自己的工作成果进行展示、分析、评价和总结;具有独立学习能力及利用各种途径获取新知识、新技能的能力;具有提出问题、分析问题和解决问题的能力;具有敏锐的观察力和较好的空间想象能力。
3.社会能力。具有认真负责的工作态度、一丝不苟的工作作风;具有良好的团队协作意识、人际交往和善于沟通的能力;具备良好的工作责任心和社会责任感,有明确的职业理想;具有创新精神。
三、基于行动导向法的学习情境设计
根据模具测绘实训课程的实践内容和要求,可构建四个学习情境,见表1。
四、基于行动导向法的教学实施过程
不管在什么领域,所有职业的工作过程的结构大体上是相同的,一般都可以简要地划分为确认工作任务、计划、实施、检查、评价和结果记录等这几个阶段。针对模具企业工作过程,将工作内容与行动导向教学模式相融合,结合模具测绘实训要求,把整个教学过程划分为获取信息、制订工作计划、作出决策、实施工作计划、反馈信息、控制工作质量、评定工作成绩等环节,通过这一过程,培养学生独立计划、实施和评估的工作能力和职业素质。
(一)资讯
在实施的过程中以师生共同解读“任务背景”、“工作任务书”的方式,使学生明确工作任务和目标,并获取与完成工作任务有直接关系的信息。
1.基本知识技能回顾。学生对已经学过的制图、公差、材料等专业基础理论知识及钳工工具使用、检测量具使用等技能进行回顾。
2.搜集和整理资料、信息。每个小组思考讨论该项目的关键信息,领会任务要求,利用图书馆、网络等多种途径对“模具的分类、模具结构及其组成、模具的基本工作原理等模具原理性知识;模具拆装工具与使用技巧、模具测量工具与使用技巧等技能性知识;模具拆装步骤和方法及安全注意事项”等知识进行信息查阅、收集、学习理解并研讨、记录。在这个过程中,教师引导学生查找相关专业书籍,帮助学生梳理信息并对学生收集信息过程中出现的难点问题进行重点讲解。
通过此环节,学生可以领会到复杂的项目需要进行分解处理,同时通过分工、协作,其自学能力以及信息收集整理、交流协作等能力得到提高。
(二)计划
小组内每一个学生根据在资讯阶段收集和整理的信息,以报告的形式制订模具拆装、测绘工作计划,初步确定工作步骤和程序。教师不对学生的方案进行评价和干涉,只给出启发性建议和引导,并记录学生的参与过程和出现的问题。
此环节培养学生综合提炼信息、分析与解决问题、工程知识应用、技术方案写作等能力,以及交流与合作的团队协作精神。
(三)决策
每个学生在小组内展示各自的计划,并进行小组讨论、分析、交流和比较,然后形成一个统一的模具拆装和测绘工作计划,经与教师充分交流后形成小组最终工作方案和步骤。小组成员进行分工,如谁负责拆装模具、谁负责测量尺寸、谁负责画零件草图并记录尺寸等。
通过此环节,学生能提升独立思考问题能力、正确判断和制订工程方案的能力。
(四)实施
各小组按照确定的最佳工作步骤和计划开展工作。根据小组分工,做好模具拆卸、尺寸测量、草图绘制、模具装配复原、试模等工作,并单独绘制模具装配图和零件图CAD图纸。做好工作过程中出现的错误记录和要点记录,并完成工作总结报告。在实施过程中,教师应注意控制场面和观察细节,对各小组所画结构简图进行指导和检查;对学生的钳工基本操作方法、安全文明生产等进行指导和评价记录;对学生测量工具的使用、草图绘制质量等作评价记录;对模具装配质量作评价记录。
此环节培养学生利用所具有的理论知识和工程技能分析、判断和解决问题,形成理论联系实践的意识,提高学生结构化地运用知识完成某项具体工作的能力,同时使学生提升知识与技能综合应用能力,养成严谨细致的工作作风和职业素质。
(五)检查
1.小组自查。学生对装配复原的模具进行人工合模验证,并在成型设备上试模,验证模具工作是否正常,模具间隙是否调整均匀;检查图纸中视图表达是否正确、尺寸标注是否完整、形位公差是否正确、表面精度是否合理等。
2.教师检查。教师主要确认学生工作任务的完成情况,并记录问题情况。
通过此环节,学生在专业知识、职业精神、职业能力上实现了提炼升华,通过参与自己学习成果的展示和评价,品尝到了成功的喜悦,体验到成就感,认识到了自己的智力潜能;同时,老师也能发现每个学生的闪光点,促进师生间的交流,有利于优化组织教学。
五、基于行动导向法的考核评价体系
建立科学、合理的考核制度是促进和保护学生的学习积极性,有效监控教学质量的必要保障。传统的实训课程评价体系是从学生平时表现、学生上交实训作业的完成质量、实训总结的质量来综合评定学生成绩的。这种成绩只能体现学生某方面的学习效果,比如绘图能力、软件水平等,不能完全反映学生对整个实训过程中各阶段内容的掌握程度,比如学生是否真正理解并掌握了典型冲压模具结构组成及工作原理,是否掌握模具拆装方法,是否掌握拆装工具和测量工具的使用,是否在实训过程中抄袭和代画等。针对这些情况,可将考核内容分成五个部分来综合考核评定学生成绩,具体内容见表2。(下转第163页)
其中,现场答辩、实操考核环节以小组为单位进行。答辩过程中,教师对学生回答不完善或错误的地方及时补充和讲评,这样有利于学生及时补漏和巩固课程内容。实操考核主要是对学生掌握模具拆装步骤、拆装工具的使用、测量工具的使用等方面进行考核。在此过程中,教师可引导和启发学生对实训相关内容和知识进行拓展和延伸,以扩展学生的专业知识面。
总之,在行动导向教学过程中,教师是帮助者、促进者和引导者,帮助学生成为实践者、探索者和归纳者。教学实践证明,行动导向教学法能调动学生的积极性,以实践过程贴近实际工作过程吸引学生,以实践结果的成功体验吸引学生,使学生获得技能的同时获得职业发展能力。行动导向教学法不仅是现代教学方法发展的重要趋势,更是提高职业教育教学质量的一种有效途径。
【参考文献】
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。
中图分类号:G718 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)04-0133-02
近年来,随着市场经济结构调整,模具、数控及计算机等新技术的广泛应用,改变了传统制造业的生产方式、产品种类以及产业结构,同时也对模具人才设计和制造能力的培养提出了新的挑战。对毕业生及用人单位回访及调研时发现,高职学生尽管经过2~3年的模具专业课程学习,但在实际工作中处理模具设计、制造和生产问题时不知如何分析与解决,所掌握的实际技能与企业的需求还有很大的差距。
模具综合实训是学生在校期间完成所有专业理论知识及单项技能训练后,走向工作岗位前的最后一个综合技能实训。在设立教学目标并构建实训教学模式时,不仅应考虑提高学生动手实践的能力,还应考虑如何提高学生在生产过程中对知识的灵活应用、分析判断及探究创新的能力。
我院模具专业在构建“职业化三级递进”的人才培养模式中,提出模具综合实训以模具设计制造工作项目为载体,采用企业管理运作模式。实践证明,该实训模式能有效使学生熟悉企业模具生产流程,掌握模具设计与制造的核心职业技能,培养发现、分析研究和解决实际问题的能力,树立创新意识及培养团队合作精神。
构建模具综合实训模式的教学背景
在传统模具技能实训中,侧重于学生对技能熟练程度的训练,教师先讲授并操作后,学生依葫芦画瓢重做一遍,不能有效激发学生的学习能动性和自主创新性,属于被动学习,难于举一反三。
模具综合实训不仅应实现将产品造型设计、工程图设计、模具设计、CAD/CAM设计、钳工修配、数控加工、模具装配检验等相关专业知识融会贯通,达到综合应用多种知识和技能的目的,还应符合模具生产工作过程,达到生产要求,实现将模具设计理论应用于实际的加工制造过程。
能力培养内容和实训目的
如图1所示,目前企业的产品和模具生产流程为:产品设计―模具设计―模具加工―模具装配―模具调试―产品检验。根据以上模具工作过程,相应地将模具专业学生核心职业能力分解为产品设计能力、模具设计能力、机械加工能力、钳工操作能力、数控加工能力、模具装配调试能力、产品质量检验能力等6个部分。
基于企业需求和模具生产工作过程,模具专业教学需着重培养和加强学生的职业能力和核心技能,增强学生实践动手能力,加深模具设计与制造的专业知识,熟悉模具制造与装配的流程和制造方法,了解安全文明生产要求,熟练运用模具制造的常用设备和工具,增进学生对模具制造过程的感性认识。
模具综合实训具体实施
在整个模具设计及制造过程中,以模具工作过程为主线,通过在综合实训中完成模具和产品制作的项目,将前修模具设计及加工的理论知识与CAD/CAM软件结合起来,强化学生CAD产品设计、模具设计及CAM数控编程加工的能力,同时训练机械加工及模具钳工装配等基本操作技能。
(一)确立模具综合实训的内容和目标
实训内容:利用4周时间,各个项目小组自行选择或设计产品(塑件),在产品测量基础上完成产品设计,设计模具结构,加工制造模具零件,完成模具装配、安装与调试。
实训目标:完成符合使用要求的产品开发与模具制作。
在整个实训过程中,项目小组按照企业工作岗位要求以企业模式管理运作,制定工作分配和项目进度计划,学生以企业员工角色参与项目工作,教师以工程师的身份指导学生,引导学生进入职业角色,在培养职业技能的同时,逐步培养学生的职业道德、职业意识及团队合作精神。
(二)模具综合实训的实施阶段
准备阶段 在进行模具综合实训之前,学生应具备塑料模具设计与制造、模具CAD/CAM、机械加工及特种加工等课程基本知识,完成产品模型、材料特性、模具结构、加工要求等方面资料的收集工作。将学生按每组8人设置若干项目小组,每组推选组长,在组长的带领和调配下,以企业班组的形式组织小组成员一起实施模具设计及制造工作。教师负责设备及实训材料准备工作。需要提供的设备主要有机械加工设备(车床、普通铣床、平面刨床、平面磨床、外圆磨床和摇臂钻床)、钳工设备、数控设备(数控铣床、线切割、电火花)、成型设备(注塑机)及各种工具、刀具、夹具、量具等。
设计阶段(产品设计、模具设计CAD/CAM) 在设计阶段,项目组长组织成员讨论,根据小组能力及兴趣选择或自主创造难度恰当、外形合适的产品,并确立模具设计方案,利用所学的CAD软件(如PRO/E、Cimatron、UG等)进行产品数据的三维建模,并采用CAD软件完成分模及模具整体结构的设计。经教师审核模具后,进行CAM软件的电极设计及CNC编程。由于学生初次进行实际模具设计和CAM编程,教师应按企业生产要求,及时指出学生在设计中出现的错漏结构和不合理的工艺操作,引导学生理解并修正,直至模具结构设计合理、CNC工艺恰当为止。
制造阶段 由于各个项目模具各不相同,每套模具的加工工艺也灵活多变,在模具设计工作完成后,项目小组针对本组的模具零件在教师指导下进行全面讨论,分析模具零件的结构工艺性,确定需加工零件的工艺路线、加工参数、采用的加工设备,小组组长根据小组成员能力和进度安排分配加工任务。在此阶段,学生应掌握模具零件的加工方法、制定工艺和加工顺序,运用机械加工、钳工等方法进行毛坯的机械粗加工,再采用CAD/CAM软件生成零件的数控加工程序进行零件的数控加工,并使用特种加工的线切割、电火花完成零件的精加工,以保证达到工艺设计的要求。
模具装配和调试阶段 项目小组在教师的指导下设计装配方案,选择相应的工具、量具、设备,将加工完成的模具零件装配成完整的模具,并能处理装配过程中出现的问题。在试模过程中,指导学生在注塑机上安装模具,经过教师讲解注塑机的操作步骤和安全生产要求后,学生进行模具调试,直至调试出合格产品,以检验模具设计和制造的合理性及生产性。通过试模,学生可进一步了解和掌握拆装模具、注塑机的操作,注塑工艺参数的设定和调整、试模不成功或产品出现缺陷等实际问题的解决。
评价与考核阶段 在项目实施过程中,参照企业模式,通过建立严格的岗位工作制度,包括考勤和学生填写工作日志,教师适时参与评价。项目结束后,项目小组进行综合实训过程的总结和教学反馈,教师根据实训中学生的实训态度、理论知识运用、模具制造装配、动手技能、独立工作能力、小组合作能力以及模具完成情况综合评定。
教学实践效果和教学建议
在实训过程中,需要学生自主开发、自主设计产品及模具,学生在设计过程中独立思考,可充分发挥他们的创造力设计有趣实用的日用产品,学习主动性和积极性可大大提高。同时,在动手制作模具的过程中,学生综合运用各项制造操作技能,可学会应对故障分析处理,完成整副模具的加工及试生产,可极大地增强学生的成就感和自信心。
经过三年模具综合实训的项目实施,已先后为广西纺织工业学校、广西石化技校、合浦第一职业高中成功开发和生产了“塑料粘钩产品及模具”、“塑料玩具小锅产品及模具”、“塑料月饼刀叉产品及模具”、“塑料梳子产品及模具”等10余套模具和20余套模仁镶件,如图2、图3所示。
首先,在新实训模式教学中,需综合运用模具设计、CAD/CAM技术、机械加工、数控加工等知识和技能,这也对教师提出了更高的要求,需要教师具备丰富的专业知识和实践操作经验。同时,在教学过程中教师应注意合理统筹实训过程,制定合理的机床使用进度计划,尽量避免设备不足出现待工现象,以保证整个环节的顺利进行。
其次,由于学生初次设计并制作模具,出错在所难免,教师在指导过程中也会由于检查不到或交接环节出错,特别是加工错误发生后(如数控铣床崩刀或加工尺寸超差),学生的心里既焦急又紧张,教师应及时耐心地引导学生发现问题并帮助解决问题,以免挫伤学生的积极性。
再次,由于采用项目驱动比较灵活,各项目小组的进度和工作由组长调配完成,学生实践的自由度较大,对于小组成员的管理,除了早班考勤外,主要是依靠学生自律。
另外,将女生单独做为一个项目小组,更有利于培养模具专业女生的独立思考和操作能力。实践证明,女生小组虽然弱势,但她们常常主动寻求指导并且工作细致认真,其模具往往较早完成,同时质量也较高。
在我院模具综合实训模式的构建中,以企业模具设计与制造的工作过程为切入点、以模具设计制造工作项目为载体,通过工作项目将职业活动中所要求的知识和技能融合为一体;在培养学生各种职业技能的同时,锻炼学生的探究思辨和创新能力,并让学生熟悉企业模具生产流程和管理模式,强化学生的职业意识以及团队合作精神,养成良好的职业道德,综合提高了学生的职业竞争力。不仅取得了良好的实训效果,也深受学生和用人单位的好评,毕业生就业率连年达到98%以上。
参考文献:
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[4]雷波,模具专业教学浅析[J].科教文汇,2009,(9):95.
二、存在的不足
《塑料模具设计》课程的一体化改革,取得了一些成绩,但还存在不足。1.在教学过程中,缺乏实物。由于教学计划安排不合理,模具拆装实训安排在模具设计课程的后面,学生学习了一学期的模具,却从未见过真实的塑料模具,对模具结构的理解是不深刻的。2.模具设计纸上谈兵。模具设计是典型的弱理论的行业。很多的结构设计、参数的选择,靠的是经验。仅仅依靠设计手册,没有去相关的模具企业参观实习,这就使学生的设计缺乏实战。3.设计效果没法检验。学生设计的模具不加工,不安装到注塑机上生产,设计中存在的问题仅靠任课教师来评价,不直观,学生认识也不够深刻。因此,有必要把模具零件加工实训和注塑生产实训跟模具设计课程贯通,整合在一起。
三、一体化教学改革
作为教学一线的教师,我深刻的认识到,要培养技术过硬的注塑技术人才,就必须对我们现在的教学体系进行改革,以满足新时期人才培养的要求。1.教学目标。要进行课程教学改革,首先必须明确课程的教学目标。为了适应社会发展的需要,《塑料模具设计》课程教学目标要按照以任务为驱动、以工作为向导、以能力为目标的改革思路进行全面的设计,使其内容更细、更丰富、更具体、更具有操作性。《塑料模具设计》课程教学目标的设计我们围绕总体目标、能力目标、知识目标和素质目标来设计[2]。①总体目标。通过本课程的学习,使学生具有用UG软件设计中等复杂程度注塑模且具备模具加工、拆装和调试的能力。②能力目标。具有设计塑料注射模的能力;UG软件的使用能力;注射模具制造加工的能力。③知识目标。掌握塑料的分类、特性;掌握常用注塑模具的结构特点及相关零件的设计计算;掌握注射模拆装的基本常识;掌握注射成型机的操作及注射成型工艺参数的选择。④素质目标。设计是创造性的劳动,因此我们要培养学生独立分析问题、解决问题的能力;自我学习的能力;积极开拓创新的能力。2.教学内容。在传统的《塑料模具设计》的教材里,学生很难抓住要领。按照哲学“实践—理论—再实践”的认知理论,我们把教学内容分为三个模块,即注塑模具拆装实验模块、塑料材料及制品的认知和注射模设计模块、典型注塑模具设计实训模块。①塑料模具拆装实验模块。学生在学习专业理论课程之前,首先要有感性认识。本模块主要包括几套典型塑料模具的拆装、测绘、总装配图绘制。②塑料材料及制品的认知和注射模设计模块。整合旧教学计划中的《塑料模具设计》课程和《UGNX标准教程》两门课程。③典型注塑模具设计与加工实训模块。3.评价体系。要建立一体化教学体系,就必须建立相应的评价体系。显然以往一张试卷来考查学生的考试模式已经不再适用,需要建立完整的评价体系,综合考查学生的能力。评价体系包括:①基本知识的考查。包括塑料种类及特性的知识;塑料制品的结构工艺性的知识;注塑模具结构及零件设计的基本知识;UG注塑模块的基本命令。②基本操作能力考查。在模具拆装及测绘、模具加工的实训过程中,实习教师根据学生的表现给出学生的成绩。③综合素质考查。考查学生综合运用所学知识实际设计模具的能力。