耿保玉，胡杰珍

（廣東海洋大學(xué) 機械工程學(xué)院，廣東 湛江 524088）

0 引言

為促進我國從工程教育大國向工程教育強國轉(zhuǎn)變，并為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)一批引領(lǐng)未來技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程科技人才，國家提出新工科建設(shè)戰(zhàn)略[1-2]。除了對新生工科專業(yè)和新興專業(yè)的增量補充外，對傳統(tǒng)現(xiàn)有專業(yè)的存量更新同樣是新工科建設(shè)和改革的重要環(huán)節(jié)[3]?！赌＞逤AD/CAM》是材料成型及控制工程專業(yè)的重要課程，該課程將計算機技術(shù)、材料成型、模具設(shè)計和制造等專業(yè)知識進行了深度地的融合，具有較強的實踐性，要求學(xué)生在掌握該課程理論知識與基本技能的基礎(chǔ)上，擁有運用專業(yè)知識與基本技能解決實際問題的能力[4-6]。在新工科理念指導(dǎo)下，應(yīng)用型本科的材料成型及控制工程專業(yè)應(yīng)通過信息化、智能化的改造和升級以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需要，而《模具CAD/CAM》是模具設(shè)計加工方向數(shù)字化轉(zhuǎn)型和對接智能制造的重要課程[7-9]。

傳統(tǒng)的《模具CAD/CAM》課程一直是輕實踐、重理論的教學(xué)方式。教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于講解模具CAD/CAM 系統(tǒng)的硬件和軟件，以及計算機數(shù)據(jù)處理與分析理論和計算機圖形處理的基礎(chǔ)知識[10]。當(dāng)代工業(yè)真正需求的模具CAD/CAM 軟件應(yīng)用技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容比重卻偏小[11]，這不滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，無法適應(yīng)行業(yè)發(fā)展對于模具設(shè)計與制造的應(yīng)用型人才的需求。近年來在市場引領(lǐng)和新工科理念指導(dǎo)下，各高校開始重視軟件操作實訓(xùn)[2,12]，注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)CAD/CAM 軟件進行模具建模設(shè)計和分析的能力，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控編程等加工方面的實踐能力，以期培養(yǎng)能夠適應(yīng)信息化和智能化模式的創(chuàng)新型模具設(shè)計加工技術(shù)人才。廣東海洋大學(xué)在推行《模具CAD/CAM》課程教學(xué)時，依然存在教學(xué)形式單一、教學(xué)資源缺乏以及專業(yè)知識與軟件應(yīng)用脫節(jié)等問題，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性和主動性，學(xué)習(xí)效果不佳，影響了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實踐能力和創(chuàng)新能力的效果。

1 現(xiàn)有教學(xué)存在的問題

1.1 教學(xué)形式單一

教學(xué)形式單一表現(xiàn)在授課方法主要分2 種：一是軟件命令講解式教學(xué)；二是項目引導(dǎo)式教學(xué)。軟件命令講解式教學(xué)內(nèi)容碎片化，學(xué)生感受較為枯燥，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，此外，學(xué)生缺少對產(chǎn)品和模具設(shè)計全局思考，難以實現(xiàn)成型理論知識與軟件操作深度融合。項目式教學(xué)法目的引導(dǎo)性強，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高[13-15]，但在有限的學(xué)時內(nèi)，學(xué)生對軟件命令的理解不深入和掌握不牢靠，面對不同項目時，難以做到舉一反三。

1.2 教學(xué)資源缺乏

教學(xué)資源缺乏主要表現(xiàn)在教材內(nèi)容具有局限性，網(wǎng)上資源匱乏、陳舊、參差不齊，不利于學(xué)生在課余時間復(fù)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)。模具結(jié)構(gòu)種類繁多，設(shè)計細節(jié)和要求差異性較大，學(xué)生僅依靠課堂訓(xùn)練，其自主解決實際問題的能力未能得到充分鍛煉，無法滿足課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的多樣化需求，更無法滿足新工科人才培養(yǎng)對實踐能力和創(chuàng)新能力的要求。

1.3 專業(yè)知識與軟件應(yīng)用脫節(jié)

專業(yè)知識與軟件應(yīng)用脫節(jié)主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，由于課時限制，學(xué)生對軟件不熟悉，需花費較多時間在軟件操作上，再加上對專業(yè)知識掌握也不夠牢固，因此在有限的學(xué)時中難以將模具設(shè)計和制造的專業(yè)知識與軟件應(yīng)用深度融合，學(xué)習(xí)過程中更注重軟件的應(yīng)用，而不能將成型工藝知識應(yīng)用于建模和模具設(shè)計中。

因此，針對現(xiàn)有教學(xué)模式下的弊端和問題，需對《模具CAD/CAM》課程進行全方位的教學(xué)改革，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)能力，加強模具設(shè)計理論知識與軟件操作的融合，提高學(xué)生的設(shè)計實踐能力，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新潛能。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

《模具CAD/CAM》課程是材料成型及控制工程專業(yè)的核心課程，是該專業(yè)綜合知識應(yīng)用的集中體現(xiàn)。通過本課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生模具CAD/CAM工程應(yīng)用的基本技能，并使學(xué)生能夠?qū)⑾刃薜牟牧铣尚屠碚?、模具設(shè)計、機械加工等理論知識與模具CAD/CAM 軟件結(jié)合，高效地進行模具設(shè)計和制造。教學(xué)改革面向新工科背景下對模具設(shè)計人才綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的需求，通過線上線下混合式教學(xué)改革，項目引導(dǎo)式教學(xué)和命令講解式教學(xué)相結(jié)合，線上線下教學(xué)資源建設(shè)，多元考核評價體系構(gòu)建，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。圖1 所示為《模具CAD/CAM》多維度教學(xué)模式改革路線。

圖1 模具CAD/CAM混合式教學(xué)及評價改革路線

2.1 多維度教學(xué)模式改革

為了增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)生在模具設(shè)計過程中的整體思考能力，教學(xué)方式由原來的單一線下教學(xué)改為線上線下混合式教學(xué)，由原來 “項目引導(dǎo)式教學(xué)”或“命令講解式教學(xué)”的單一教學(xué)思維，改為項目引導(dǎo)式和命令講解并重的教學(xué)思維，實現(xiàn)四位一體的多維度教學(xué)。充分考慮項目式教學(xué)和命令講解式教學(xué)的局限性和教學(xué)實施特點，并結(jié)合線下教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢，多維度教學(xué)采用的線下教學(xué)以項目式教學(xué)為主，針對塑料模設(shè)計、沖模設(shè)計、級進模設(shè)計、NC 數(shù)控編程等不同教學(xué)模塊，分別由簡入繁地引入2～4個項目，課堂中加強問答和討論環(huán)節(jié)，促使學(xué)生對模具設(shè)計和加工編程訓(xùn)練完成“熟悉——理解——掌握——創(chuàng)新”的升華。由于線上教學(xué)靈活性大，多維度教學(xué)采用的線上教學(xué)以命令講解式教學(xué)為主。線上利用網(wǎng)絡(luò)和教師錄制的碎片化視頻，對各模塊軟件命令進行逐個系統(tǒng)的講解，學(xué)生利用電腦或手機等互聯(lián)網(wǎng)工具，隨時隨地開展軟件學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

2.2 教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)改革必備的基礎(chǔ)工作是構(gòu)建高質(zhì)量的教學(xué)資源。開展線下項目式教學(xué)和線上命令講解式教學(xué)，必須有良好的教學(xué)3D素材和教學(xué)視頻資源作為支撐。教學(xué)改革針對項目式教學(xué)擬創(chuàng)建“塑料模設(shè)計項目”、“沖模設(shè)計項目”、“NC 編程項目”的3D素材；針對命令講解式教學(xué)擬創(chuàng)建“注射模向?qū)钤斀狻?、“工程模向?qū)钤斀狻?、“級進模向?qū)钤斀狻薄ⅰ凹庸つK命令詳解”等碎片化詳解教學(xué)視頻資源庫。

針對塑料模設(shè)計項目式教學(xué)，建設(shè)了“兩板?！?、“三板模”、“斜頂滑塊側(cè)抽芯模”的項目素材和教學(xué)視頻。針對沖模設(shè)計項目式教學(xué)，建設(shè)了“單工序落料?！薄ⅰ奥淞蠜_孔復(fù)合?！薄ⅰ皬澢讖?fù)合?！?、“成形拉深?！钡软椖克夭暮徒虒W(xué)視頻；針對級進模設(shè)計項目式教學(xué)，建設(shè)了“沖裁彎曲翻邊成形級進?！?、“深拉深級進?！钡软椖康乃夭暮徒虒W(xué)視頻；針對NC 數(shù)控編程項目式教學(xué)，建設(shè)了“簡單平面銑”、“復(fù)雜輪廓銑”等項目的素材和教學(xué)視頻。項目教學(xué)素材供線下教學(xué)訓(xùn)練和討論使用，并錄制系統(tǒng)的教學(xué)視頻供學(xué)生復(fù)習(xí)參考使用。創(chuàng)建的部分3D素材資源如圖2所示。

圖2 創(chuàng)建的CAD/CAM部分3D素材資源

由于各模具設(shè)計及加工編程模塊的命令復(fù)雜繁多，為使學(xué)生系統(tǒng)掌握并靈活選用軟件命令，對常用命令創(chuàng)建了相應(yīng)的3D 訓(xùn)練素材和詳細命令講解短視頻。注射模向?qū)Р糠珠_展工件創(chuàng)建、型腔布局、分型面設(shè)計、模架選調(diào)、澆注系統(tǒng)設(shè)計、推桿設(shè)計、斜頂滑塊設(shè)計、開模、標準件選調(diào)等命令的素材和講解視頻資源建設(shè)。沖模向?qū)Р糠珠_展中間工步、條料工具、工位管理、模架及標準件選調(diào)、沖裁鑲件設(shè)計、彎曲鑲件設(shè)計、成形鑲件設(shè)計、翻邊鑲件設(shè)計等命令的素材和講解視頻資源建設(shè)。級進模向?qū)Р糠珠_展條料排樣設(shè)計、級進模模架及標準件選調(diào)、讓位槽設(shè)計等命令的素材和講解視頻建設(shè)。NC編程模塊開展刀具創(chuàng)建、幾何體創(chuàng)建、工序創(chuàng)建、編程視圖管理、后處理、車間文檔等命令的素材和講解視頻建設(shè)。軟件命令3D 素材供學(xué)生線上學(xué)習(xí)訓(xùn)練用，碎片化的命令詳解視頻供學(xué)生復(fù)習(xí)參考使用。創(chuàng)建部分視頻素材資源如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建部分教學(xué)視頻資源

3 多元考核評價體系構(gòu)建

多維度教學(xué)模式要求評價模式的多元化，應(yīng)兼顧不同的評價內(nèi)容與評價指標，開展多維度的評價。課程考核實行線上和線下雙重考核，整合了“過程考核”和“結(jié)果評價”。課程在平時考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、期末成績的基礎(chǔ)上，拓展評價內(nèi)容，增加線下項目式教學(xué)過程中理論與操作的融合能力評價，創(chuàng)新性思維評價等。多元化的評價體系既注重結(jié)果考核又體現(xiàn)了過程考核，既注重知識技巧的掌握評價又注重能力的評價。針對線下學(xué)習(xí)狀況的管控，主要是通過對學(xué)生的項目完成度和知識運用的合理性和創(chuàng)新性進行評價，通過平時作業(yè)考查學(xué)生理論知識與軟件操作的融合度，重點參照大作業(yè)的完成程度給出線下的評價成績。在線上教學(xué)過程中，利用超星教學(xué)平臺針對線上學(xué)習(xí)內(nèi)容廣度、線上小作業(yè)完成質(zhì)量、線上知識點理解、線上線下學(xué)習(xí)進度的協(xié)同性進行評價，通過線上平臺對學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果、創(chuàng)新能力等方面進行考核。針對線上學(xué)習(xí)的評價，該教學(xué)平臺可以跟蹤每一個學(xué)生線上學(xué)習(xí)時長和線上測試結(jié)果以及線上作業(yè)完成狀況，制定線上成績評定的策略。最終匯總線上線下的成績，作為學(xué)生該課程的綜合成績。線上線下考核評價細則如表1所示。

表1 線上線下考核評價細則

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)《模具CAD/CAM》課程存在教學(xué)形式單一、教學(xué)資源少以及專業(yè)知識與軟件應(yīng)用脫節(jié)等問題，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動性不高，學(xué)習(xí)效果不佳，嚴重限制了學(xué)生設(shè)計實踐能力與創(chuàng)新能力的發(fā)展。在新工科背景下，通過豐富的教學(xué)資源支撐和多元化考核評價體系引領(lǐng)，利用線下項目式教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生模具設(shè)計與制造的全局思維，促使了先導(dǎo)理論課程與模具CAD/CAM 的深度融合，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造能力；利用線上碎片化教學(xué)靈活性，開展命令講解式教學(xué)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)軟件的主動性，提升了學(xué)生對軟件操作掌握程度，培養(yǎng)了學(xué)生面對復(fù)雜問題的發(fā)散思維和解決問題的能力，培養(yǎng)的學(xué)生得到了企業(yè)的肯定。