探讨教学研究基于PBL方式塑料成型工艺与模具精品课程实践教学要求

摘 要 塑料成型工艺与模具是机械设计制造与自动化类本科专业的核心专业课程，本课程的实践教学活动与工程实践结合极为紧密，因此在塑料成型工艺与模具课程的实践教学中适当引入PBL（Project based Learning，工程项目学习）实践教学模式，通过设置小型模具全研发项目，指导学生分组完成模芯设计、关键零部件加工、精整、抛光、装配、试模、修模和注塑成型等8个教学环节，提高学生的实践能力。
关键词 精品课程；实践教学；PBL模式；塑料模具
1671-489X（2013）03-0154-04
Research on Project-based Teaching of Fine-designed Course Plastic Injection Process and Mould based on PBL//Liang Xiong， Wu Xiaoyu， Peng Taijiang， Huang Guijian
Abstract Plastic Injection Process and Mould is a core specialized course for the student majoring in Machine Design， Manufacturing and Automation. The course is closely connected with the engineering practice， so that PBL teaching model is introduced in the teaching of Plastic Injection Process and Mould. Through the design of all-scale projects， students are instructed to achieve the following the eight teaching steps including mold core design， key components manufacture， finished machining， polishing， assembling， mould testing， mould modifying， mould injection and as a result students’ practical ability is improved.
Key words fine-designed course； practice teaching； PBL model； plastic mould
1 引言
塑料成型工艺与模具精品课程在2009年被广东省教育厅确定为省级精品课程予以资助建设，课程的开课对象是有志于从事模具设计与制造的机械学科高年级本科生。该课程综合性、实践性非常强，通过设置小型模具全研发项目，指导学生分组完成模芯设计、关键零部件加工、精整、抛光、装配、试模、修模和注塑成型等8个教学环节来提高学生的实践能力。为此，提出根据专业技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的模具工程师职业资格标准，改革课程体系，增加实践教学内容，建立突出职业能力培养的课程体系标准，规范课程教学的基本要求[1-2]。
传统的塑料成型工艺与模具课程期末总评成绩的取得主要有两种方式：试卷考试和课程设计。试卷考试只是对一些课程知识点的笔试，缺乏实践部分，而课程设计方式虽然被证明是一种相对较好的综合训练方式，但很多高校由于缺乏相应的实践教学硬件和软件环境，而最终也只囿于完成模具图纸的设计，没有或者很少涉及模具加工制造以后的实践教学环节。传统模具课程培养出来的学生实践能力较差，难以适应于现代模具企业的需要。更为严重的是，目前高校青年教师也是从这样的本科和研究生传统教育体系中逐步过来的，他们之中的许多人毕业之后又没有经过模具企业技术工作的磨练而直接走向模具教学一线，造成极其严重的木桶效中专生毕业论文www.618jyw.com
应[3-5]。
目前国内有些高校已经认识到实践教学的重要性，在塑料模具实践教学内容中加入一些典型透明模具模型的拆装实验，这使得学生对一些典型的模具结构有了较为粗浅的认识，对于实践教学效果有一定的改善，但没有从本质上解决问题。对于模具制造工艺教学内容，有条件的高校虽然开设了模具型面的数控实践教学内容，但往往使用的是亚克力、ABS等硬塑性材料进行模芯的演示性加工，并没有涉及后续的精整、抛光、装配和注塑成型等实践性强的环节。
对于塑料成型工艺与模具这类实践性很强的专业课程，高校教育工作者应该改变以往传统的教育思想，重新探索更加合理、完善的实践教学模式，让实践教学与工程实际紧密结合起来，这样才能培养出适合时代要求的高素质工程技术人才。基于这种理念，提出并且实施基于PBL模式的实践教学，要求学生以模具项目为中心，边干边学，完成模具设计、关键零件的加工、精整与抛光、装配和注塑成型教学实践环节。
2 基于PBL模式的实践教学
基于工程项目的学习（Project based Learning，PBL）模式，是以学习/研究某种或多种学科的概念和原理为中心，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联问题的一种教学/学习模式[1，5-7]。

2.1 工程项目教学模式构成要素

基于工程项目的学习实践模式主要由内容、活动、情境、结果四大要素构成。
1）内容：学科的核心观念和原理。PBL模式的主要学习内容是在现实生活和真实情境中表现出来的各种复杂的、非预测性的、多学科知识交叉的问题。这种内容的定位体现了当今教育教学改革发展的价值取向，因为它使得师生集中精力，对学科知识核心概念和观点进行深度学习和研究。摘自：论文查重www.618jyw.com
更换研磨膏时，必须反复向学生强调，每次研磨完后，必须将工具清洗干净，不能残留有上次的研磨膏，铜条和竹片必须锉削干净，每级研磨膏需配有专用的木片或棉签，否则达不到预定的粗糙度而导致返工重做。
6）注塑机操作与注塑成型。项目进行到这一阶段，各项目小组之间的进展有较大的差距，以最早完成加工和模具装配的项目小组为例，进行注塑机操作与注塑成型的互动式现场教学。首次注塑出的塑件在大多数情况下会出现缺陷，此时需授课教师有针对性地与学生讨论缺陷出现的原因和改进方案，之后学生会根据讨论结果进行一定程度的修模，直至注塑出合格的塑件，后续的项目小组可由先前完成项目任务的学生进行指导而推进实践教学。
教学实践表明，在PBL模式指导下的教学实践对促进课程建设起到十分明显的作用。近年来培养的学生在三维软件使用、模具设计和加工制造方面的能力有了明显提高，大大提升了塑料成型工艺与模具课程的实践教学质量。
3 实践教学的具体实施方案及成本预算
普通注塑模具加工难度大、成本高、交货周期摘自：学报论文格式www.618jyw.com
长，成本动辄在数万元。而塑料成型工艺与模具课程总学时为60课时，如果按照每个项目组2名学生制作一套普遍模具，其工作量和成本是难以应付的，在技术水平也难以达到要求。为使得教学实践活动顺利开展，教研组专门购置并改造一台8吨直压式微型注塑机，可以成型9克以内的小型塑件。教研组自行研制一套二板式可快速更换模芯的通用型注塑模架，该套模架已获得国家发明专利授权（一种通用注塑模架，专利批准号为ZL200710077046.3），其特征之一是在顶针固定板上开设有蜂巢式的数排密集细圆通孔，可根据不同的塑件产品非常方便地调整顶针数量和位置，对于规格尺寸相近的塑件更换动定模芯、胶位镶件、顶针和浇口套等零件后可共享同一规格模架。教研组根据上述专利加工5套同样尺寸规格的二板式微型模架，其尺寸比目前常用最小规格的龙记模架1515CI还小，其型号被命名为深圳大学通用注塑模架SZU-QMB-1010-CI，其动定模板已预先开框，可嵌入的动定模芯尺寸在60mm×60mm×25mm以内。
模芯采用普通的铝合金材料，铝合金材质可保证数千次的成型周期，可以满足实践教学的要求。此外，铝合金切削性能好，加工速度快、重量轻，便宜，大约为30元/公斤。其他零件：浇口套约5元/只，细顶针约1元/支。所有的加工利用学校工程训练中心的设备，不计入成本。因此，每个项目小组的材料总成本能控制在百元以内，日常教学经费是完全承担得起的。
在选择和设计塑件时，应避免设计带有侧抽芯、镶件等较复杂结构的模具，解决办法就是对塑件的局部进行适当简化处理，这样做可以降低加工难度、缩短工时、降低成本。由于采用的二板式SZU-QMB-1010-CI型模架，其体积小、重量轻，项目组的两位学生可通过手工操作快速安全地完成模具安装和调试，最后进行注塑成型。虽然塑件和模具结构相对较为简单粗糙，但对于PBL实践教学而言，是一个综合、完整和富有成就感的实践过程，也很好解决了长期困扰教研组的实践教学难题。
4 提高学生的综合素质
基于塑料模具全研发过程的实践教学模式改变了以往“教师满堂灌，学生被动学”的落后模式，在教学中，对教师的要求也更高了。教师需要根据每个项目小组工作进展的情况进行指导，出现共性问题时，可以集中所有学生进行讲解；出现个性化问题时，与项目组学生讨论解决问题的各种方法，并选出最优解决方案。在组织教学时，可适时结合最新技术参考资料来介绍本行业最新的技术进展，更为重点的是要使学生进行自主学习和主动提高其动手实践能力。
提高学生的创新实践能力，放手让学生自主进行学习，最能激发学生的创新意识和潜能。在全研发过程的实践教学模式刚开始实施时，学生有些不知所措，此时需要教师进行引导和启发，但是随着学习的展开和深入，以往所学的基础知识也得以加强巩固。例如，对于零件图上孔间距尺寸的标注，工程制图这门课上有不同的标注方案，学生以往觉得只要标注清楚即可，没有从加工方便性这个角度出发来考虑问题；现在由于要自己加工模具零件，加工过程需要在机床上使用打表定位，如果标注不恰当，就需要进行换算，极易出现差错，就需要重新改进图纸标注方法。从实践教学的角度来说，这样的反复有利于巩固学过的基础知识。又如，以往曾有过学生在沉头孔上攻丝，这充分说明传统实践教学模式的不完善，与实际项目结合动手实操的机会太少。在模芯上加工不同规格的螺纹孔时需事前进行何种规格的预钻孔，这样简单而具体的问题都需要在具体的实践过程中得到训练。在指导学生完成项目时，教师要和学生形成良性互动，既不能操之过急，一味追求进度而忽视质量，又不能放手不管，任其自由发展，在教学实践中要注意和学生一起反复沟通。
本课程以课程设计作为学生取得成绩的方法，是基于PBL模式的全新考核方法。教研组改革了传统的教学成绩评定机制，无期末理论考试，总成绩由学生的工程项目成绩（占40%）+模具实物成绩（占30%）+工程项目研究报告成绩（占30%）三部分构成。其中工程项目成绩在课程结束后，由项目小组学生的自评成绩与互评成绩构成，任课教师有一票否决权。模具实物成绩由模具加工、装配、精整与抛光、试模等几部分成绩构成，此部分成绩由实训教师来评定。工程项目研究报告成绩由任课教师根据每位学生的研究报告来评定。在项目中成绩表现突出的学生有更多的机会参与到教研组教师的各类纵向或横向课题的研究梯队[1-2]。
项目完成后每组学生需要提交的资料包括：1）模具设计文件电子档（3D装配和零件）；2）模具装配图纸和动定模芯零件图纸；3）动定模芯、浇口套、顶针和拉料杆；4）获得的合格塑件样品；5）试模问题报告；6）塑件质量检测报告。
5 结束语
基于PBL模式的实践教学不仅为学生创造了自主学习机会，让学生在动手实践中树立了信心，真正掌握了实际工作方法，培养了浓厚的专业兴趣，而且有利于培养学生的创新能力、自学能力、动手实践能力和团队协作精神。在此种实践教学模式中最根本的问题是要同时兼顾实战性和可操作性，实战性保证项目在实施过程中学生能得到实实在在的训练，而可操作性则需保证项目能在规定的教学周期内以可以接受的成本较高质量地完成教学任务，两者不可偏废[6-7]。
参考文献
梁雄，伍晓宇，黄桂坚.浅析工程项目型“塑料成型工艺与模具”精品课实践教学模式[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2010（11）：88-90.
伍晓宇，陈锦盛，程蓉，等.模具技术英语一本通[M].北京：机械工业出版社，2009：165-199.
[3]揭安全，李云清，杨庆红，等.项目教学模式指导的“数据结构与算法”教学改革[J].计算机教育，2008（22）：21-23.
[4]汤大权，唐九阳，程启翔，等.《信息资源管理》精品课程建设的探索与实践[J].高等教育研究学报，2009（32）：41-42.
[5]游海，徐晓泉，钟志贤.培养创新精神 提高实践能力：以学生为主体的教学模式[M].南昌：江西高校出版社，2005.
[6]周德新.新世纪人才的重要素质：团结协作精神的培养[J].理工高教研究，2004（23）：83-84.
[7]杨国亮.应用型人才创新能力培养[J].理工高教研究，2004（3）：93-95.