杜 靜，金守峰，姚麗娜

(1. 西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2. 西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安 710048)

0 引言

成果導(dǎo)向教育(OBE)是一種以學(xué)生產(chǎn)出為導(dǎo)向，進(jìn)行組織、實(shí)施和評(píng)價(jià)活動(dòng)的教育模式。其核心理念是“以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”，適合于工程性、綜合性較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的理論與實(shí)踐教學(xué)[1]。根據(jù)模具行業(yè)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)及職業(yè)素養(yǎng)的要求，高校不斷在課程設(shè)置及教學(xué)模式等方面進(jìn)行改革，以提高學(xué)生的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

UG軟件是一款集CAD，CAE，CAM于一體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/分析/制造軟件，應(yīng)用范圍涉及航天航空、汽車、模具制造等多個(gè)領(lǐng)域，是本科院校的機(jī)械、材料類學(xué)生必學(xué)的CAD軟件之一[2]。為了滿足模具制造業(yè)對(duì)人才需求，大部分高校機(jī)械類、材料類專業(yè)均開(kāi)設(shè)了《基于UG軟件的模具設(shè)計(jì)》課程，要求學(xué)生掌握UG軟件模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)，能夠完成模具三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，引入OBE工程教育模式，注重課程思政建設(shè)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向，由多個(gè)項(xiàng)目構(gòu)成教學(xué)體系，發(fā)揮教師示范、診斷、評(píng)價(jià)作用，引導(dǎo)、協(xié)助學(xué)生達(dá)成預(yù)期目標(biāo)，培養(yǎng)大學(xué)生工程創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[3]。

1 UG模具設(shè)計(jì)課程存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)模式落后

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造是裝備制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是高等院校CAD/CAM教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。目前，教師往往按照教學(xué)大綱，以課堂講授理論知識(shí)為主，多數(shù)采用媒體幻燈片和一些模具結(jié)構(gòu)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示，僅僅介紹成型原理和簡(jiǎn)單模具結(jié)構(gòu)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易感覺(jué)枯燥乏味，以死記硬背為主，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。學(xué)生學(xué)完知識(shí)點(diǎn)后，不能融會(huì)貫通，遇到實(shí)際操作時(shí)無(wú)法靈活應(yīng)用功能命令[4]。

1.2 教學(xué)內(nèi)容單一

目前，很多教師在講解模具設(shè)計(jì)時(shí)，只是介紹模具的結(jié)構(gòu)形式，缺乏對(duì)成型零部件的尺寸精度、表面質(zhì)量、加工方法以及工作環(huán)境的講解。學(xué)生對(duì)模具總體結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不夠全面，不理解各種結(jié)構(gòu)形式模具的適用范圍及工作過(guò)程。此外，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容及模式與企業(yè)生產(chǎn)脫節(jié)嚴(yán)重，缺少創(chuàng)新性、綜合性的內(nèi)容，無(wú)法培養(yǎng)現(xiàn)代企業(yè)需要的模具設(shè)計(jì)師[5]。

1.3 課程考核、評(píng)價(jià)方式單一

傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)方式以考試為主，試題單一、客觀，以記憶型題目為主，學(xué)習(xí)進(jìn)度和深度受限于教師，缺少對(duì)學(xué)生探索熱情、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。此外，課程只重視學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，而忽視了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，后者才是高素質(zhì)工程人才應(yīng)具有的能力的培養(yǎng)。

2 UG軟件課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 項(xiàng)目化教學(xué)的重要意義

針對(duì)現(xiàn)狀，高校需加強(qiáng)對(duì)UG軟件課程的改革，明確教學(xué)目標(biāo)、改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法、完善考核體系。項(xiàng)目化教學(xué)是一種實(shí)踐性教學(xué)方法，是由師生共同在實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目過(guò)程中展開(kāi)的教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)將課程思政元素融入專業(yè)知識(shí)的授課過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程內(nèi)容和思政育人的互相融合。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性，所設(shè)計(jì)的UG模具課程，通過(guò)讓學(xué)生體驗(yàn)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，帶著興趣、問(wèn)題去學(xué)習(xí)，教師針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行答疑、指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，并發(fā)揮創(chuàng)造力。例如讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)生活中常見(jiàn)、又具備一定復(fù)雜性的產(chǎn)品，如游戲手柄外殼、手機(jī)殼、吹風(fēng)機(jī)外殼等，將UG軟件的建模、模具設(shè)計(jì)、裝配等知識(shí)貫穿其中，讓學(xué)生用專業(yè)知識(shí)解決身邊的實(shí)際問(wèn)題，將理論知識(shí)與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，增強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)趣味性與專業(yè)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性[4]，培養(yǎng)學(xué)生具備一定的工程創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2.2 教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

UG軟件模具設(shè)計(jì)屬于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，學(xué)生在掌握Mold Wizard模塊基本操作流程、指令之后，還需進(jìn)行項(xiàng)目練習(xí)，為了保證學(xué)生能夠順利完成規(guī)定的項(xiàng)目，每次授課安排4學(xué)時(shí)。將教學(xué)環(huán)節(jié)分為項(xiàng)目引入、教學(xué)演示、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評(píng)價(jià)4個(gè)階段[6]，如表1所示。實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，選擇與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合、具有代表性的模具。本設(shè)計(jì)選擇游戲手柄外殼、手機(jī)殼等典型模型，軟件使用NX UG9.0，教師在引入項(xiàng)目、講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，讓學(xué)生自主完成模具設(shè)計(jì)任務(wù)，其中涵蓋了設(shè)置分型面、模腔布局、頂出、鑲塊、澆口等內(nèi)容，把課堂所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生具備產(chǎn)品制作的工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。

表1 項(xiàng)目實(shí)施方案

2.3 教學(xué)項(xiàng)目引入

圖1為游戲手柄外殼的模型結(jié)構(gòu)圖，以游戲手柄外殼模具項(xiàng)目為載體開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)。教師引入項(xiàng)目后，提出完成項(xiàng)目所需學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，講解項(xiàng)目的難點(diǎn)、重點(diǎn)及技巧，并具體講解游戲手柄外殼模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及模具設(shè)計(jì)過(guò)程涉及指令的應(yīng)用。學(xué)生在領(lǐng)取任務(wù)之后，在教師引導(dǎo)下查找相關(guān)資料，學(xué)生自主完成模具設(shè)計(jì)內(nèi)容，整個(gè)教學(xué)過(guò)程緊緊圍繞項(xiàng)目的解決而開(kāi)展。

(a) 三維模型

(b) 型芯

(c) 型腔

(d) 模具三維模型

2.4 教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施

教學(xué)項(xiàng)目的關(guān)鍵在于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，教師將項(xiàng)目引入后，給學(xué)生下達(dá)工作任務(wù)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)，明確任務(wù)要求，收集、學(xué)習(xí)項(xiàng)目所需的相關(guān)知識(shí)。教師通過(guò)多種教學(xué)手段，包括微課、翻轉(zhuǎn)課堂等，讓學(xué)生熟悉課堂內(nèi)容，并將學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題提前記錄下來(lái)[7-8]。

教師演示主要以游戲手柄外殼、手機(jī)殼等經(jīng)典項(xiàng)目為導(dǎo)向，通過(guò)對(duì)模型的構(gòu)建，講解設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟、操作要領(lǐng)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生掌握基本模具設(shè)計(jì)的思路和命令。后續(xù)由學(xué)生獨(dú)自完成項(xiàng)目任務(wù)，教師負(fù)責(zé)相關(guān)指導(dǎo)工作。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中掌握模具設(shè)計(jì)思路和掌握基本指令的使用，達(dá)到熟練運(yùn)用的程度。實(shí)踐中多鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、多思多想，激發(fā)學(xué)生潛能。創(chuàng)新實(shí)踐階段以一次綜合項(xiàng)目實(shí)踐為主線，綜合建模、裝配、仿真等知識(shí)點(diǎn)，采用分組形式，通過(guò)學(xué)生的自主探究和合作來(lái)解決問(wèn)題，共同完成項(xiàng)目。讓學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)、逐步提高，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識(shí)遷移能力。

項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施階段，由于模具設(shè)計(jì)過(guò)程較為復(fù)雜，安排項(xiàng)目任務(wù)時(shí)應(yīng)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。為了避免學(xué)生中途放棄，可適當(dāng)降低設(shè)計(jì)難度。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由3～4人組成，由實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)。組長(zhǎng)領(lǐng)取任務(wù)后，負(fù)責(zé)組織小組成員討論、分析項(xiàng)目任務(wù)、明確學(xué)習(xí)任務(wù)和要求，并根據(jù)任務(wù)要求查閱相關(guān)資料、制定項(xiàng)目實(shí)施方案。為了保障項(xiàng)目順利完成，可將任務(wù)分解，合理安排工作量，落實(shí)責(zé)任到人。在整個(gè)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，教師作為引導(dǎo)者，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行拓展，發(fā)掘哲學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生大膽探索創(chuàng)新，同一個(gè)零件可以設(shè)計(jì)成多種模具結(jié)構(gòu)，對(duì)不同模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳實(shí)施方案。任務(wù)完成后，教師組織各小組學(xué)生進(jìn)行互評(píng)，教師再點(diǎn)評(píng)，在點(diǎn)評(píng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，開(kāi)拓學(xué)生的思維，培養(yǎng)濃厚的學(xué)習(xí)興趣。不僅使學(xué)生掌握了UG軟件模具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，更培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力。

2.5 教學(xué)任務(wù)評(píng)價(jià)

考核評(píng)價(jià)體系是實(shí)踐教學(xué)的重要組成環(huán)節(jié)，其應(yīng)采用多元化評(píng)價(jià)模式，貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中；應(yīng)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合，教師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合；應(yīng)注重考核職業(yè)能力和合作態(tài)度。考核評(píng)價(jià)體系不僅用來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果，更是教學(xué)內(nèi)容的延續(xù)，其具體內(nèi)容見(jiàn)表2。通過(guò)對(duì)資料查閱、項(xiàng)目實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作情況，小組自評(píng)、教師評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，能更加全面、有效地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[9-10]。

表2 考核評(píng)價(jià)體系

3 結(jié)論

基于OBE工程教育理念的UG模具課程教學(xué)設(shè)計(jì)將思政元素融入專業(yè)課程教學(xué)中，緊緊圍繞學(xué)生為主體，以模具設(shè)計(jì)成果為導(dǎo)向，通過(guò)具體的項(xiàng)目展開(kāi)UG模具課程教學(xué)，讓學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)性和積極性，活躍課堂氣氛，教師引導(dǎo)每組學(xué)生完成預(yù)期的實(shí)踐成果，學(xué)生自主完成模具的設(shè)計(jì)任務(wù)，獲得一定的成就感。此外，將課程教學(xué)和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，簡(jiǎn)化了模具設(shè)計(jì)難度，縮短了模具設(shè)計(jì)周期，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力及模具行業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)具有重要意義。