馬秉馨，蘇 光，丁 海，馬 倩，李佳怡，王靜宇，李俊杰，3，繆義財(cái)

（1.河南工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.西北工業(yè)集團(tuán)，陜西 西安 710005；3.天合光能（宿遷）光電有限公司，江蘇 宿遷 223832）

0 引言

《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)模具方向的必修課，是培養(yǎng)沖壓行業(yè)應(yīng)用型本科人才的重要環(huán)節(jié)。目前已有教師針對(duì)沖壓相關(guān)課程基于OBE 模式進(jìn)行改革[1]，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力探索線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式[2]，采用云班課等新平臺(tái)應(yīng)用于課堂教學(xué)[3]，校企合作開(kāi)發(fā)更符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的教材，對(duì)標(biāo)技能競(jìng)賽及技能等級(jí)證書(shū)改革教學(xué)內(nèi)容[4]，開(kāi)展課程思政教學(xué)[5]，均已取得良好的教學(xué)效果。

近年來(lái)制造業(yè)發(fā)展迅猛，工業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級(jí)，沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域也在不斷發(fā)展和變革。越來(lái)越多的企業(yè)在設(shè)計(jì)模具時(shí)采用全流程無(wú)紙化的方式，通過(guò)沖壓件的仿真分析確定沖壓工藝，進(jìn)行模具建模和數(shù)控加工仿真等工作。在生產(chǎn)沖壓件時(shí)，采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行生產(chǎn)。隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)沖壓件的要求不僅僅是滿(mǎn)足使用性能和工藝性能的要求，而是越來(lái)越重視沖壓件的審美要求。由此可見(jiàn)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)技能和審美要求日益提高，僅傳授課本知識(shí)和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)發(fā)展的需要。因此在教學(xué)過(guò)程中，需要更加主動(dòng)地融入多種學(xué)科及知識(shí)領(lǐng)域，以培養(yǎng)學(xué)生的多元思維和創(chuàng)新能力，同時(shí)應(yīng)結(jié)合多門(mén)課程的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力的發(fā)展，為了滿(mǎn)足這樣的要求，創(chuàng)新的教學(xué)模式和教學(xué)方式至關(guān)重要。

1 靈活運(yùn)用教學(xué)方法夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)

教學(xué)過(guò)程中將啟發(fā)引導(dǎo)法、問(wèn)題探究法、分組探究法、分組討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、項(xiàng)目教學(xué)法等教學(xué)方法，與傳統(tǒng)講授法有機(jī)結(jié)合、綜合運(yùn)用，將“價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授”三位一體的理念貫穿教學(xué)各環(huán)節(jié)，全方位提高學(xué)生素質(zhì)能力。

（1）啟發(fā)引導(dǎo)法。通過(guò)設(shè)問(wèn)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生按步驟利用所學(xué)知識(shí)去分析和解決問(wèn)題，同時(shí)將思政理念融入專(zhuān)業(yè)教學(xué)中[5]。如在講解拉深工藝計(jì)算時(shí)，指定拉深件形狀尺寸，逐步引導(dǎo)學(xué)生判斷毛坯形狀，根據(jù)拉深前后體積不變及可能存在的凸耳缺陷，引導(dǎo)學(xué)生確定修邊余量，并計(jì)算毛坯尺寸，告訴學(xué)生每次拉深都有成形極限，引導(dǎo)學(xué)生確定拉深次數(shù)，最后確定拉深工序件尺寸。不僅能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，還可以在計(jì)算過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和精益求精的工匠精神。

（2）問(wèn)題探究法。依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，合理創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→分析問(wèn)題→解決問(wèn)題”的思維過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和探究精神。如在講解沖模類(lèi)型時(shí)，為了引出傳遞模，先通過(guò)播放單工序模和級(jí)進(jìn)模的生產(chǎn)視頻，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)單工序模（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率低）和級(jí)進(jìn)模（模具復(fù)雜，生產(chǎn)效率高）各自的優(yōu)缺點(diǎn)，隨后提出“能不能既能簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，又能保證生產(chǎn)效率”的問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行探究，逐步引出傳遞模這一模具類(lèi)型，在揭示答案時(shí)讓學(xué)生有豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，這能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并從中體會(huì)獲得感和成就感。

（3）分組探究法。探究的內(nèi)容相對(duì)深入，同時(shí)以小組合作的形式進(jìn)行，多設(shè)于課后進(jìn)行，通過(guò)資料查找、討論研究等學(xué)習(xí)互動(dòng)，獲得知識(shí)技能，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。如在學(xué)習(xí)沖壓材料及其性能要求時(shí)，讓學(xué)生課后分組查找深海環(huán)境情況和鈦合金力學(xué)性能數(shù)據(jù)，從使用性能要求和沖壓工藝要求考慮，分析為什么選用鈦合金作為蛟龍?zhí)柲蛪号摰牟牧稀?/p>

（4）分組討論法。在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)小組學(xué)生通過(guò)討論和思辨追尋問(wèn)題的本質(zhì)，弄清楚問(wèn)題根本所在，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；同時(shí)通過(guò)討論，小組成員互幫互助，形成活躍的學(xué)習(xí)氛圍，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)。

（5）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。圍繞共同的任務(wù)活動(dòng)中心，讓學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí)，使學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。如在學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的沖裁模零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)，給學(xué)生安排講解任務(wù)，并根據(jù)零部件類(lèi)型分解任務(wù)，安排不同小組去完成，明確要求用PPT 匯報(bào)講解。在準(zhǔn)備任務(wù)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)自覺(jué)學(xué)習(xí)PPT制作、圖片處理等相關(guān)知識(shí)，采用更好的方式將內(nèi)容呈現(xiàn)。在完成任務(wù)時(shí)，學(xué)生會(huì)不斷地獲得成就感，可以更好地激發(fā)他們的求知欲，逐步形成一個(gè)感知心智活動(dòng)的良性循環(huán)，培養(yǎng)獨(dú)立思考、勇于探索、開(kāi)拓進(jìn)取的意識(shí)，提升學(xué)生的自學(xué)能力。

2 多課程并行教學(xué)鍛煉專(zhuān)業(yè)能力

結(jié)合沖模課程設(shè)計(jì)，在《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)，河南工學(xué)院課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)針對(duì)沖裁模，因此在課程講解沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容之前，先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，給每組布置一個(gè)難度適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)題目，講課過(guò)程中，按照模具設(shè)計(jì)流程的先后順序講解知識(shí)點(diǎn)，方便學(xué)生能夠帶著任務(wù)，逐一完成每個(gè)步驟，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中帶著任務(wù)進(jìn)行思考及協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)完一部分內(nèi)容后合作完成相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)工作，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，又能鍛煉模具設(shè)計(jì)水平。以項(xiàng)目促學(xué)習(xí)，學(xué)生在完成項(xiàng)目的同時(shí)，也增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)了工匠精神，提高了職業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)合《文獻(xiàn)檢索與論文寫(xiě)作》、《材料成型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》、《塑性成形數(shù)值模擬》和《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法》等課程，以學(xué)生自擬選題的方式，能夠結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析影響沖裁件斷面質(zhì)量、彎曲件質(zhì)量或拉深件質(zhì)量等因素，并設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)方案研究沖壓成形的變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量、拉深件質(zhì)量等的影響因素，使用UG 創(chuàng)建沖壓件及沖模零件的模型，利用數(shù)值模擬軟件對(duì)典型沖壓件的成形過(guò)程進(jìn)行模擬仿真，獲取應(yīng)力應(yīng)變等試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后結(jié)合理論知識(shí)進(jìn)行分析，并將分析過(guò)程及結(jié)果以小論文的形式撰寫(xiě)。通過(guò)這樣的鍛煉過(guò)程，能夠鞏固沖壓課程的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，提升學(xué)生對(duì)多課程知識(shí)內(nèi)容綜合運(yùn)用的能力。完成全過(guò)程需要用到Design Expert、Excel、UG、Dynaform、Origin、Word 等多種軟件，能夠提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)分析、解決工程問(wèn)題的能力，促進(jìn)培養(yǎng)鍛煉技術(shù)研發(fā)、科研創(chuàng)新的專(zhuān)業(yè)能力。

3 融合多學(xué)科以賽促教提升創(chuàng)新能力

從本專(zhuān)業(yè)低年級(jí)學(xué)生開(kāi)始，重點(diǎn)培養(yǎng)其建模繪圖能力，指導(dǎo)其參加“高教杯”大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與零件信息建模創(chuàng)新大賽。通過(guò)這一過(guò)程的訓(xùn)練，提升學(xué)生創(chuàng)新建模的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)能力，并為其結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)開(kāi)展創(chuàng)新打下基礎(chǔ)，為后續(xù)參加其他競(jìng)賽做好準(zhǔn)備。近5年學(xué)生參加“高教杯”大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與零件信息建模創(chuàng)新大賽獲得國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)4項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、省級(jí)三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。

課程團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科中的VR 技術(shù)和AR技術(shù)等，利用Unity 軟件完成開(kāi)發(fā)沖模VR 拆裝軟件以及沖模零件AR 識(shí)別APP，沖模VR 拆裝軟件操作演示如圖1所示，沖模零件AR識(shí)別APP操作演示如圖2所示。

圖1 沖模VR拆裝軟件操作演示

圖2 沖模零件AR識(shí)別APP操作演示

在項(xiàng)目完成過(guò)程中，學(xué)生首先使用UG 軟件進(jìn)行建模，然后使用Blender等軟件進(jìn)行模型渲染和動(dòng)畫(huà)制作等，最后使用Unity編寫(xiě)代碼并完成軟件的開(kāi)發(fā)。在此過(guò)程中，學(xué)生不僅鍛煉了模具三維建模的技能，還通過(guò)自學(xué)掌握了模型渲染、動(dòng)畫(huà)制作、編程語(yǔ)言等技術(shù)，除提升了專(zhuān)業(yè)技能外，還擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技能。開(kāi)發(fā)的軟件與《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》教學(xué)內(nèi)容緊密貼合，能夠輔助應(yīng)用于課程教學(xué)，有效幫助學(xué)生熟悉沖模結(jié)構(gòu)、了解沖模的拆裝過(guò)程及注意事項(xiàng)。

此外通過(guò)將藝術(shù)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生自主設(shè)計(jì)書(shū)簽、紀(jì)念幣等校園文創(chuàng)作品，借助沖壓課程學(xué)到的模具設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了書(shū)簽毛坯落料沖孔模和紀(jì)念幣壓印模。模具制造后，學(xué)生獨(dú)立操作曲柄壓力機(jī)，對(duì)書(shū)簽毛坯和紀(jì)念幣進(jìn)行沖壓加工，學(xué)生調(diào)試壓力機(jī)并對(duì)書(shū)簽毛坯進(jìn)行沖壓如圖3 所示，書(shū)簽毛坯實(shí)物如圖4 所示，紀(jì)念幣壓印模實(shí)物如圖5所示。

圖3 調(diào)試壓力機(jī)并進(jìn)行書(shū)簽毛坯沖壓

圖4 書(shū)簽毛坯實(shí)物

圖5 紀(jì)念幣壓印模

對(duì)書(shū)簽毛坯進(jìn)行表面處理和激光雕刻，對(duì)紀(jì)念幣表面進(jìn)行電鍍，最終制成了精美的成品，圖6所示為學(xué)生正在對(duì)書(shū)簽進(jìn)行激光雕刻，書(shū)簽及紀(jì)念幣成品如圖7、圖8 所示。在該過(guò)程中，學(xué)生不僅實(shí)踐了沖模設(shè)計(jì)過(guò)程，熟悉了沖壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)，還掌握了沖模的安裝和調(diào)試過(guò)程，提升了專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和動(dòng)手能力。同時(shí)通過(guò)整個(gè)實(shí)踐過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生欣賞美和創(chuàng)造美的能力。學(xué)生能夠?qū)⑺囆g(shù)和工程知識(shí)相結(jié)合，展現(xiàn)創(chuàng)造力和才能，這樣的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將有助于他們未來(lái)在學(xué)術(shù)和職業(yè)領(lǐng)域取得成功。

圖6 激光雕刻書(shū)簽現(xiàn)場(chǎng)

圖7 書(shū)簽成品

圖8 紀(jì)念幣成品

上述成果為河南工學(xué)院材料成型及控制工程等專(zhuān)業(yè)學(xué)生多年來(lái)的積累，先后參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲省級(jí)二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，參加“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽獲省級(jí)三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲得河南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃優(yōu)秀成果三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。學(xué)生在項(xiàng)目研究及參賽過(guò)程中，鞏固了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)技能，提升了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平、審美水平及藝術(shù)創(chuàng)作能力等方面有所提高，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生的綜合能力得到了鍛煉。

4 結(jié)束語(yǔ)

在教學(xué)過(guò)程中采用多種教學(xué)方法，多課程并行教學(xué)以及融合多學(xué)科以賽促教，提高學(xué)生綜合素質(zhì)能力。通過(guò)啟發(fā)引導(dǎo)法、問(wèn)題探究法、分組探究法、分組討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和項(xiàng)目教學(xué)等多種教學(xué)方法的綜合運(yùn)用，可以提高學(xué)生的素質(zhì)能力。同時(shí)通過(guò)多課程并行教學(xué)和多學(xué)科融合以賽促教等方式，鍛煉學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力和創(chuàng)新能力；通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。這些方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生從知識(shí)、能力和思想的全方位、全過(guò)程培養(yǎng)，學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力得以提升，能夠結(jié)合本課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)需求，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)AR、VR 軟件，設(shè)計(jì)校園文創(chuàng)書(shū)簽、紀(jì)念幣等作品。