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摘 要：针对新工科背景下人才培养的目标要求，结合当前教育教学模式与企业专业能力需求的偏差分析，探索项目教学在注塑成型工艺与模具设计中的实践路径。首先以学生为中心，以新工科教育理念为指导，分析传统教学模式存在的不足；然后运用项目教学法，改革教学思路，提出以“3C”为能力成果导向的新教学方法；最后对比分析传统教学方式与项目教学方式，结果表明项目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；项目教学
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项目教学研究 [J]. 教育现代化 ,2021,8(32):168-170,182.
Research on Project Teaching of Injection Molding Process and Mold design under the Background of new engineering
YAn Gai, YUAn Wenjing, QIn Mingying
（College of Engineering，Shanghai Polytechnic University, Shanghai）
Abstract: In view of the objective requirements of personnel training under the background of new engineering, combined with the deviation analysis of the current education and teaching mode and the professional ability demand of enterprises, this paper explores the practical path of project teaching in injection molding process and mold design. First of all, taking the students as the center and guided by the new engineering education concept, the shortcomings of the traditional teaching mode is analyzed; Then, the project teaching method is used to reform the teaching ideas, and a new teaching method based on “3C” is proposed; Finally, the traditional teaching method and the project teaching method are compared and analyzed. The results show that project teaching is more in line with the needs of new engineering talents training and enterprise technical talents.
Keywords: new engineering; injection molding technology and mold design; project teaching
一 引言
科学技术是第一生产力，科技创新是提高社会生产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 +”、人工智能快速发展的时代，学科交叉背景、创新实践能力要求不断增强 [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实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，积极探索领军人才培养的新模式，助力教育强国建设，抢占科技发展的未来。在制造业中，模具是工业基础装备，是衡量一个国家制造水平的重要标志，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，提升模具制造水平，促进模具工业发展，需要培养具有国际化视野、能够解决复杂工程能力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基本理论知识、典型模具结构设计方法，以及具备独立解决注射塑件缺陷分析能力。然而，在企业调研与学生座谈中发现，学生的设计能力与培养目标有较大差距，学生在教学过程中的接受能力也相对较差，工作中创新能力不足，解决实际工程问题能力较弱，其中反应 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，依据新工科教育理念，分析传统教学方式不足，引入项目教学法，探索课程教学改革的实践路径， 提以“3C”（Computer Aided Design， 简称 CAD、 Computer Aided Engineering， 简 称 CAE 、 Computer Aided Manufacturing，简称，CAM）能力成果导向的新教学方法，增强学生机械设计水平，提升学生解决实际工程问题的能力，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》课程需要材料科学基础、机械设计基础、机械原理、机械制造基础、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，而传统的教学方式则以教师为中心，“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，基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，课程知识基本要重新回炉，机械设计能力较差，工作上手较慢。因此，必须要改革这种学习方式的不匹配关系，提高学生的学习积极性，培养学生的终生学习能力。
（二） 教学内容与智能制造技术发展不匹配
传统教学内容基本以理论知识为主，且案例基本以早期设计的模具结构为主，且内容宽泛，对模具结构简单罗列介绍，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发展，对于模具结构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，影响学生提高专业能力的热情。针对如此不匹配的教学内容，必须与时俱进，更新教学内容，与企业发展同步，与科技创新同步。
（三） 工程训练与培养解决复杂工程问题能力要求不匹配
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心学生的安全问题，以教师操作、学生观看为主，且在学生实践操作过程中，常常采用手把手教的方式进行，理论如何指导实践没有深入剖析，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，更难以创新结构设计，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，切实提高动手实践能力。
（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，对于实践的考核基本不作为主要考核内容，一般以模具拆装实验报告为依据，且考核平时成绩占比较少，往往将实践部分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实践能力并重的目的，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、以能力提升和综合知识应用考核的体系标准，促进学生理论和实践综合应用能力提升，为解决复杂工程问题打下坚实基础。
传统教学方式的不足，其中一个关键表现就是学生未成为学习的中心，而项目教学法是在教师引导下，学生通过资料收集、方案设计、项目实施及项目效果评价，独立完成课程下达的项目任务 [6-9]。其突出的特点就是以学生为中心，以项目为驱动， 以教师为指导，注重理论与实践的结合，实现对知识的深入理解和掌握。因此，为了适应新工科教育理念及现代技术发展要求，满足企业能力需求，实现人才培养目标，针对传统教学方式存在的不足， 本文制定“3C”能力导向的教学培养模式，项目教学质量控制如图 1 所示。
采用项目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能力需求制定培养目标， 选择教学项目，通过过程考核学生毕业能力，并在整个实施过程中持续改进，保证教学质量，保证学生工程应用能力的实现。
三 基于项目教学法的“3C”能力培养路径
（一） 面向“3C”能力培养的项目选择
根据智能制造技术发展以及企业对员工能力需求，课程制定了“3C”能力培养目标，夯实学生计算机辅助设计、工程、制造能力。因此，课程教学中项目来源于企业实际项目，本着产教融合理念， 学习由易到难的原则，对标教学知识点，将项目进行分类、设计， 并根据企业技术变化，不断更新教 学项目。比如，在学习塑料成型技术基础章节内容时，可以将企业塑件生产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结构与分类、塑料成型流变学引导学生深入掌握塑料成型技术。在塑料制品结构工艺性章节，可以将企业的产品引入课堂，首先要求学生对照产品生产的模具结构图学习注射成型原理及工艺，并让学生结合机械设计基础、机械制造基础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则，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（典型结构件）进行重塑，考核学生 CAD 能力水平。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结构图学习注射模的基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结构设计。对于设计合理性，要求学生对自己设计的结构进行流动模拟、保压分析、冷却分析、翘曲分析，对设计进行优化，考核学生的 CAE 分析能力。在此学习基础上，增加项目难度，引入双分型面点浇口模具结构设计、具有侧向分型机构的注塑模结构设计，让学生深入理解脱模机构的设计和抽芯结构的设计，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行注射成型模具结构设计。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结构进行加工制造，重点考核学生的 CAM 能力水平，实现对企业项目实施的全周期把握，让学生了解企业实际工作情况，有针对性地提升个人能力。
（二） 面向“3C”能力培养的教学创新
面向“3C”能力培养的教学创新主要体现在三个方面：一是加强校企合作，项目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标时与企业进行深入交流，针对企业需要的能力改革课程教学内容，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。比如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，让学生了解增材制造技术。二是教学模式的创新，课程的开展充分利用前期已学专业基础课程，并在课程结束后进入实践和模具制造课程，学生分组独立完成一整套模具结构设计、分析优化及制造生产，通过答辩汇报展现成果，完全实现解决复杂工程项目的能力，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，整个项目教学将是动态的，持续改进的，与人才能力需求相匹配的教学模式。
（三） 面向“3C”能力培养的考评机制
与以闭卷考核分数为重的传统教学考核方式不同，面向“3C”能力培养的考核方式将以过程考核为主，考核流程如图 2 所示。
教学项目开始即进入考评环节，将对项目对应的知识点是否理解，CAD、CAE 能力是否达到要求， 以及设计的模具结构是否可以进行加工制造，能否通过加工中心制造出具备生产能力的试样模具，掌握培养要求的 CAM 能力将是考核的重点。并在考核中加入学生自我展示，培养学生的沟通表达能力，为在企业中负责项目奠定能力基础。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行评定，并通过满意度分析结果完善教学内容和教学模式。
四 不同教学模式下效果对比分析
通过对不同教学模式下四届学生（传统教学模式 2 届，项目教学模式 2 届）进行调查分析，将最能反映教学成效的学生“3C”能力、企业满意度指标平均值填入表 1。
根据表 1 可以发现，项目教学模式在“3C”能力、企业满意度上均好于传统教学模式，说明教学方式的改革效果显著。经分析，一方面是因为项目教学模式以学生为中心，项目式开展学习，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能力，进入企业适应性更强。因此， 项目教学模式提升了学生的个人能力，实现了工程教育人才培养目标，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”能力为导向，阐述了以学生为中心的项目教学在注塑成型工艺与模具设计课程中的实施路径和教学成效。项目教学模式显著提升了学生的理论与实践能力，促进了学生对知识体系的掌握。课程项目贯穿前期和后期专业课程，进一步夯实了学生的专业技能，使学生获得更高的企业满意度，为学生成为智能制造时代创新工程应用人才奠定了坚实的基础。
参考文献
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