新工科背景下注塑成型工艺与模具设计项目教学研究

新工科背景下注塑成型工艺与模具设计工程教学研究〔〕:

摘要：针对新工科背景下人才培养的目的要求，结合当前教育教学形式与企业专业才能需求的偏向分析，探究工程教学在注塑成型工艺与模具设计中的理论途径。首先以学生为中心，以新工科教育理念为指导，分析传统教学形式存在的缺乏；然后运用工程教学法，改革教学思路，提出以"3C";为才能成果导向的新教学方法；最后比照分析传统教学方式与工程教学方式，结果说明工程教学更符合新工科人才培养和企业技术人才需求。

关键词：新工科；注塑成型工艺与模具设计；工程教学

本文引用格式：闫盖,苑文婧,秦明英.新工科背景下注塑成型工艺与模具设计工程教学研究[J].教育现代化,2022,8(32):168-170,182.

ResearchonProjectTeachingofInjectionMoldingProcessandMolddesignundertheBackgroundofnewengineering

YAnGai,YUAnWenjing,QInMingying

〔CollegeofEngineering，ShanghaiPolytechnicUniversity,Shanghai〕

Abstract:Inviewoftheobjectiverequirementsofpersonneltrainingunderthebackgroundofnewengineering,binedwiththedeviationanalysisofthecurrenteducationandteachingmodeandtheprofessionalabilitydemandofenterprises,thispaperexploresthepracticalpathofprojectteachingininjectionmoldingprocessandmolddesign.Firstofall,takingthestudentsasthecenterandguidedbythenewengineeringeducationconcept,theshortingsofthetraditionalteachingmodeisanalyzed;Then,theprojectteachingmethodisusedtoreformtheteachingideas,andanewteachingmethodbasedon"3C";isproposed;Finally,thetraditionalteachingmethodandtheprojectteachingmethodareparedandanalyzed.Theresultsshowthatprojectteachingismoreinlinewiththeneedsofnewengineeringtalentstrainingandenterprisetechnicaltalents.

Keywords:newengineering;injectionmoldingtechnologyandmolddesign;projectteaching

一引言

科学技术是第一消费力，科技创新是进步社会消费力和国家综合国力的战略支撑，在此形势下，国内制造业大力创新改革，人才需求战略也相应发生改变，尤其在当下"互联网+";、人工智能快速开展的时代，学科穿插背景、创新理论才能要求不断增强[1-3]。为此，教育部先后发布了发布了?关于开展新工科研究与理论的通知?、?关于推进新工科研究与理论工程的通知?，积极探究领军人才培养的新形式，助力教育强国建立，抢占科技开展的将来。在制造业中，模具是工业根底装备，是衡量一个国家制造程度的重要标志，有着"工业之母";的美誉，目前模具设计制造过程中亟需掌握先进专业理论和加工技术的高技能人才[4-5]。因此，面对智能制造时代的到来，提升模具制造程度，促进模具工业开展，需要培养具有国际化视野、可以解决复杂工程才能的模具设计制造创新人才。?注塑成型工艺与模具设计?是材料成型及控制工程专业核心课程之一，也是模具类专业主干课程之一，通过课程的学习，使学生掌握注塑成型工艺根本理论知识、典型模具构造设计方法，以及具备独立解决注射塑件缺陷分析才能。然而，在企业调研与学生座谈中发现，学生的设计才能与培养目的有较大差距，学生在教学过程中的承受才能也相对较差，工作中创新才能缺乏，解决实际工程问题才能较弱，其中反响出的关键问题就是传统教学方式与新工科教育的不匹配。因此，本文以上海第二工业大学材料成型及控制工程专业核心课程?注塑成型工艺与模具设计?为例，根据新工科教育理念，分析传统教学方式缺乏，引入工程教学法，探究课程教学改革的理论途径，提以"3C";〔puterAidedDesign，简称CAD、puterAidedEngineering，简称CAE、puterAidedManufacturing，简称，CAM〕才能成果导向的新教学方法，增强学活力械设计程度，提升学生解决实际工程问题的才能，为新工科课程教育教学改革提供新思路。

二传统教学方式现状分析

上海第二工业大学?注塑成型工艺与模具设计?课程需要材料科学根底、机械设计根底、机械原理、机械制造根底、成型机械等课程知识，课程包含内容多，且重难点多，从新工科教育要求来看，课程教学中主要有以下四个方面问题。

〔一〕以教为主的教学方式与新工科以生为主的学习方式不匹配

新工科教育理念强调以学生自主学习，而传统的教学方式那么以教师为中心，"满堂灌";的教学方式，学生的学习主动学习不强，课堂参与率较低，教学内容掌握程度较差，根本靠死记硬背吸收课程知识。导致学生在后续课程及进入企业工作中，课程知识根本要重新回炉，机械设计才能较差，工作上手较慢。因此，必需要改革这种学习方式的不匹配关系，进步学生的学习积极性，培养学生的终生学习才能。

〔二〕教学内容与智能制造技术开展不匹配

传统教学内容根本以理论知识为主，且案例根本以早期设计的模具构造为主，且内容广泛，对模具构造简单罗列介绍，对于目前先进的设计制造技术涉及较少。然而近年来增材制造技术、机器人技术、人工智能等技术的快速开展，对于模具构造的设计也相应发生了改变，因此，传统的教学内容降低了学生学习兴趣，且一些内容已无工程应用价值，影响学生进步专业才能的热情。针对如此不匹配的教学内容，必须与时俱进，更新教学内容，与企业开展同步，与科技创新同步。

〔三〕工程训练与培养解决复杂工程问题才能要求不匹配

传统教学过程中，以知识讲解为主，对于工程训练内容往往担忧学生的平安问题，以教师操作、学生观看为主，且在学生理论操作过程中，常常采用手把手教的方式进展，理论如何指导理论没有深化剖析，导致学生对于所学内容一知半解，不知如何应用于工程实际，更难以创新构造设计，解决复杂工程问题。因此，急需改革工程训练内容，开拓学生批判性思维，深化理解所学知识，实在进步动手理论才能。

〔四〕课程考核标准与产出导向的教育理念不匹配

课程考核仍采用理论考试为主，对于理论的考核根本不作为主要考核内容，一般以模具拆装实验报告为根据，且考核平时成绩占比拟少，往往将理论局部内容并于平时成绩之中，最终的理论考试起到决定性作用。这种重分数，轻过程的考核方式，对于这门工程应用性强的课程来说，无法实现让学生理论与理论才能并重的目的，更与现代工程教育产出导向的理念不匹配。因此，必须改革现有教学评价体系，建立以教学过程考核、以才能提升和综合知识应用考核的体系标准，促进学生理论和理论综合应用才能提升，为解决复杂工程问题打下坚实根底。

传统教学方式的缺乏，其中一个关键表现就是学生未成为学习的中心，而工程教学法是在教师引导下，学生通过资料搜集、方案设计、工程施行及工程效果评价，独立完成课程下达的工程任务[6-9]。其突出的特点就是以学生为中心，以工程为驱动，以教师为指导，注重理论与理论的结合，实现对知识的深化理解和掌握。因此，为了适应新工科教育理念及现代技术开展要求，满足企业才能需求，实现人才培养目的，针对传统教学方式存在的缺乏，本文制定"3C";才能导向的教学培养形式，工程教学质量控制如图1所示。

采用工程教学改革传统教学方式，课程将根据新工科教育人才理念和企业才能需求制定培养目的，选择教学工程，通过过程考核学生毕业才能，并在整个施行过程中持续改良，保证教学质量，保证学生工程应用才能的实现。

三基于工程教学法的"3C";才能培养途径

〔一〕面向"3C";才能培养的工程选择

根据智能制造技术开展以及企业对员工才能需求，课程制定了"3C";才能培养目的，夯实学生计算机辅助设计、工程、制造才能。因此，课程教学中工程来源于企业实际工程，本着产教交融理念，学习由易到难的原那么，对标教学知识点，将工程进展分类、设计，并根据企业技术变化，不断更新教学工程。比方，在学习塑料成型技术根底章节内容时，可以将企业塑件消费中常用的塑料引入课堂，让学生接收查找这些塑料组成、特性及其工艺性资料，课堂通过高分子材料构造与分类、塑料成型流变学引导学生深化掌握塑料成型技术。在塑料制品构造工艺性章节，可以将企业的产品引入课堂，首先要求学生对照产品消费的模具构造图学习注射成型原理及工艺，并让学生结合机械设计根底、机械制造根底等课程知识学习产品内外形状、脱模斜度、加强肋等几何形状设计的原那么，螺纹、嵌件等设计要求，让学生从企业实际产品中掌握工程设计理念；然后要求学生运用三维设计软件，结合测绘知识，将企业产品〔典型构造件〕进展重塑，考核学生CAD才能程度。在注射模设计章节中，首先要求学生对照单分型面直浇口模具构造图学习注射模的根本机构特征及工作原理，并要求学生对重塑的简单产品，参照模具设计手册完成单分型面直浇口模具构造设计。对于设计合理性，要求学生对自己设计的构造进展流动模拟、保压分析、冷却分析、翘曲分析，对设计进展优化，考核学生的CAE分析才能。在此学习根底上，增加工程难度，引入双分型面点浇口模具构造设计、具有侧向分型机构的注塑模构造设计，让学生深化理解脱模机构的设计和抽芯构造的设计，并同单分型面直浇口模具学习过程一样，对重塑的企业较复杂产品进展注射成型模具构造设计。在后续的模具制造工程学课程中将对在本课程中已设计的模具构造进展加工制造，重点考核学生的CAM才能程度，实现对企业工程施行的全周期把握，让学生理解企业实际工作情况，有针对性地提升个人才能。

〔二〕面向"3C";才能培养的教学创新

面向"3C";才能培养的教学创新主要表达在三个方面：一是加强校企合作，工程教学过程中的所有产品均来源于企业，并在制定课程教学目的时与企业进展深化交流，针对企业需要的才能改革课程教学内容，并将企业的新设备、新技术、新工艺引入课堂，让学生贴近产业、贴近就业的规划学业。比方在注塑模冷却系统教学中，引入企业运用的随形水路冷却设计，让学生理解增材制造技术。二是教学形式的创新，课程的开展充分利用前期已学专业根底课程，并在课程完毕后进入理论和模具制造课程，学生分组独立完成一整套模具构造设计、分析优化及制造消费，通过辩论汇报展现成果，完全实现解决复杂工程工程的才能，进入企业后将很快进入状态，缩短实习试用时间。三是闭环的、与时俱进的教学质量控制方式，整个工程教学将是动态的，持续改良的，与人才才能需求相匹配的教学形式。

〔三〕面向"3C";才能培养的考评机制

与以闭卷考核分数为重的传统教学考核方式不同，面向"3C";才能培养的考核方式将以过程考核为主，考核流程如图2所示。

教学工程开始即进入考评环节，将对工程对应的知识点是否理解，CAD、CAE才能是否到达要求，以及设计的模具构造是否可以进展加工制造，能否通过加工中心制造出具备消费才能的试样模具，掌握培养要求的CAM才能将是考核的重点。并在考核中参加学生自我展示，培养学生的沟通表达才能，为在企业中负责工程奠定才能根底。另外，考核过程中还将对接企业，嵌入满意度分析，根据学生、教师、企业满意度的评价对学生的综合素质进展评定，并通过满意度分析结果完善教学内容和教学形式。

四不同教学形式下效果比照分析

通过对不同教学形式下四届学生〔传统教学形式2届，工程教学形式2届〕进展调查分析，将最能反映教学成效的学生"3C";才能、企业满意度指标平均值填入表1。

根据表1可以发现，工程教学形式在"3C";才能、企业满意度上均好于传统教学形式，说明教学方式的改革效果显著。经分析，一方面是因为工程教学形式以学生为中心，工程式开展学习，对学生具有更大的促进作用，提升学习主动性；另一方面企业实例教学，全生命周期的设计制造，极大的提升了学生的实战才能，进入企业适应性更强。因此，工程教学形式提升了学生的个人才能，实现了工程教育人才培养目的，更符合企业人才需求，为新工科背景下课程教学改革提供了思路。

五结语

本文基于新工科教育人才培养理念，结合企业对人才的需求，以"3C";才能为导向，阐述了以学生为中心的工程教学在注塑成型工艺与模具设计课程中的施行途径和教学成效。工程教学形式显著提升了学生的理论与理论才能，促进了学生对知识体系的掌握。课程工程贯穿前期和后期专业课程，进一