张利

摘要：本文以塑料模设计课程为例，研究了应用型本科院校传统工科专业课程在新工科背景下的新的教学模式。新教学模式结合现代化的教育教学技术，采用线上线下混合教学，线下理实一体化教学及项目教学法，将现代化的模具设计制造新新技术与传统理论知识交叉融合，理实一体，为产业转型升级培养出具有一定视野、综合素质高的新工科专业应用型技能人才，缩短应用型本科院校毕业生与现代化行业需求的距离。

Abstract： This paper takes plastic mold design course as an example to study the new teaching mode of traditional engineering courses in application-oriented universities under the new engineering background. The new teaching mode combines modern education and teaching technology， adopts online and offline mixed teaching， offline integration of theory and practice teaching and project teaching method， integrates modern new technology of mold design and manufacturing with traditional theoretical knowledge， and integrates theory and practice， so as to cultivate a certain vision for industrial transformation and upgrading application-oriented talents with high comprehensive quality can shorten the gap between graduates from application-oriented universities and the needs of modern industries.

關键词：新型工科专业;线上线下混合教学;理实一体化教学;项目式教学

Key words： new engineering majors;online and offline mixed teaching;integrating theory and practice teaching;project-based teaching

中图分类号：G420                                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）16-0230-04

0  引言

新型工科专业是面向产业未来发展需要，通过信息化、智能化或其他学科对传统工科专业的渗透、转型、改造和升级更新而成[1，2]。在此背景下，传统工科专业课程《塑料模设计》在教学内容、教学模式、教学方法及考核方式等各方面均已不再适应新工科专业的需求，进行相应的改革措施，势在必行。

模具设计是传统工科专业的一个重要方向，近几十年，由于塑料工业迅猛发展，塑料模具的应用范围十分广泛，塑料模具的比重也日益增大。由于塑料具有轻质高强度的特性及其它一些特殊性能，在各行各业都有广泛的应用。以我们熟悉的交通工具汽车为例，上面的发动机配件、水箱配件、空调配件、仪表盘配件、后视镜以及各种卡扣和固定件等都是塑料制品，据统计目前国内汽车用塑料已经占到了总材料的7%，而德国的这一比例高达15%，因此塑料模具工业具有非常好的发展前景。塑料模作为成型各种塑料制品的模具，是一种技术密集型产品，具有高附加值。塑料工业的迅猛发展，导致塑料模具从业人员尤其是具备现代化模具设计制造技术的从业人员的需求缺口巨大。各高校机械设计类专业正是基于这一目的，开设了塑料模具设计课程，积极适应社会发展需要。广东作为家用电器产品的制造大省，兼具日益发展的汽车工业，塑料模具成型在机械制造中占据的比重更是重大。

广东理工学院的办学宗旨就是立足地方经济，为区域经济发展培养应用型人才。在新工科背景下，应用型院校的工科专业要满足区域经济和产业转型对新工科人才的需求，必须按“新工科”的要求对传统的机械类专业课程教材、教学、教学模式等进行相应改革，以适应新形势下的需要。《塑料模设计》这门课程，在工科专业占有重大地位，对区域经济的发展中也起着较大作用，进行新形势下的教学改革势在必行。

随着中国模具制造业的发展，模具现代化设计新技术CAD/CAE/CAM技术在我国模具企业的应用已成为现实，CAD/CAE/CAM集成技术更是发展趋势。新工科背景下的现代化模具设计制造应用型人才正是企业所急需。

1  目前模具设计教学中存在的问题

目前各高校普遍的教学模式基本都是采用线下理论课堂，塑料模设计课程与模具CAD/CAM课程独立开设。学生在不同时间段先后完成了《塑料模设计》理论课程的学习和模具CAD/CAM技术实践课程的学习，造成理论与技能操作脱节，学生学不好理论知识，也不能灵活运用模具CAD/CAM进行模具设计制造，逐渐失去学习兴趣，毕业就业也不能很好的适应现代化模具企业的要求。即使在塑料模理论教学后安排了专业综合实训或毕业设计对模具设计制造能力进行训练，也达不到理想的教学效果。最好的方式就是将塑料模设计课程融于模具CAD/CAM课程，让学生在模具现代化的设计技术手段中掌握设计理论，实现模具CAD/CAM课程和塑料模设计理论课程理实一体化教学，提高学生模具CAD/CAM技能，缩短毕业生与新工科背景下的现代化模具企业人才需求的距离，提高毕业生的就业竞争力，从而达到提高办学质量的目的。

1.1 模具CAD/CAM课程与塑料模设计理论课程相互独立，互无关联

广东理工学院机械设计本科专业积极适应广东省人才缺口需求，开设了塑料模设计课程《塑料模设计》、计算机辅助设计软件课程《Solidworks机械产品设计》和计算机辅助制造《MsterCAM》，但是几门课程分开开设，互无关联，多数学生学完三门课程，仍不知晓模具CAD/CAM技术。

1.1.1 《塑料模设计》课程介绍

该课程是一门综合性较强的专业课程，涉及的理论知识面广，实践性和实用性都强，同时更新也较快。目前多数学校都是以传统的课堂讲解为主，辅以典型模具结构的实物或动画演示讲解，学生虽然比以往的纯理论讲解较容易理解些，但仍然是空对空的讲解，感官意识不强，学习效果并不理想。例如模架的选择，课本一口气介绍了直浇口、点浇口和简化点浇口模架三种类型共36种模架类型，没有实际的设计应用案例，多数学生懵懵懂懂，混乱不堪，学着学着学习兴趣就没了。

同时学校该方向毕业生就业主要是面向广东地区，而广东大部分地区的模具生产企业，特别是“三资”模具企业，早已普遍采用现代化的模具CAD/CAE/CAM技术进行模具设计制造。而该课程观念陈旧，设计理念仍然是传统的根据塑件尺寸进行计算绘图的方式，早已不能满足现代化模具设计人才的需要，跟不上新工科背景下现代化模具企业的形势要求。

1.1.2 模具CAD/CAM课程介绍

模具CAD/CAM技术涉及的内容较多，主要包含造型设计、工艺设计及数控编程加工三大部分，因此人才培养模式中专业课程设置既要涵盖CAD/CAM技术的所有教学内容，又要强调CAD/CAM技术各部分之问的联系。

广东理工学院目前开设的三维设计软件课程是《Solidworks机械产品设计》，计算机辅助制造课程是《MsterCAM》。Solidworks相比其他三维设计软件应用起来更简单，容易上手。

目前这两门课程的教学主要是立足于软件课程教学，讲授软件的基本操作，综合运用主要是在机械产品设计制造方面，基本不涉及模具设计，而模具设计相比一般机械产品设计相应更复杂。

因此虽然开设了模具设计、CAD软件教学及数控加工等相关课程，但各课程之间互相独立，各自为政，几乎没有交集。在讲授软件时，学生多数时候只是学习软件的基本操作，学习一个又一个的特征造型，没有具体的结构设计。特征与特征之间也没有什么联系，结果造成了大量学生开始兴趣较浓，学习积极性较高，慢慢的因为没有成果，没有成就感，学习兴趣就消失了，没有了学习的主动性和积极性，只是机械的完成每一节课的学习任务，不练习、不思索，不能做到融会贯通。即使掌握了软件的基本操作，也难以掌握模具CAD/CAM技术的综合应用，做不到将软件设计技术与模具设计理论、数控加工制造技术有机的结合，达到综合运用CAD/CAM技术进行模具设计制造的目的，造成与社会现代化的企业脱节，不能适应新工科背景下的人才培养要求。

1.2 实践教学环节与理论教学脱节，学生实际适应能力较差

应用型本科教育主要面向企业培养技能型应用人才，对模具专业来说，企业需要的技术人才应该是新型工科人才，能熟练应用模具设计与制造新技术进行模具设计与制造。为达到这一培养目标，课程设置了为期6周的专业综合实训，分为三周CAD/CAM实训和三周专业模块实训，合并起来作为一个综合性实训项目。在此实训项目中，学生需要单独或协作对一个项目进行分析计算，再利用现代化的设计技术完成设计，同时需利用普通机床、数控机床、CAM技术等进行实际加工训练，通过此项目全方位的综合性训练，达到对专业知识综合运用的目的。但由于模具理论知识讲解与模具CAD/CAM技术分离教学，割裂了CAD/CAM软件和模具设计模具制造之间的关系，学生没有经过这方面的专业练习，导致专业综合实训期间，很多学生拿到设计题目后，无从下手，分析和解决实际问题的能力不足，专业综合实训的教学效果不太显著。

1.3 教师缺乏实战经验

目前，由于本科院校没有模具专业，而学校的教师基本都是从高等院校毕业的青年教师。故相应来讲，教师团队虽然基础理论知识都比较扎实，软件运用一般也都比较熟练，但没有企业实际模具设计与制造方面的经验，所以在教学时也是主要以理论讲解为主，实践经验不足，不能带领学生真正领悟CAD/CAM模具技术的魅力。因此，应用型本科院校的师资培训不仅是理论教育教学技术的培训，还要多多引领青年教师下厂实践锻炼学习，一方面巩固教师理论知识体系，另一方面提高教师的实践教学能力，缩短院校与企业的差距。

1.4 考核方式不合理

由于课程设置的分离，导致考核方式也不合理，不能真正考核学生的模具设计能力与水平。传统的考核方式为塑料模具设计理论课程采用笔试，笔试主要为模具设计方面的理论知识、基本概念等。模具CAD/CAM主要采用上机考试的形式，上机考试一般都是给出几个有一定综合性要求的机器产品的建模或装配的题目，要求学生在规定的时间内完成图形的创建、装配，然后保存上交。这种考核方式只是单纯的检验学生三维软件的操作能力，完全不能检验学生利用模具CAD/CAM技术进行模具设计的专业能力，因此必须以具有模具CAD/CAM技能为考核目标改革考核方式。

2  新工科背景下《塑料模设计》课程的教学改革

2.1 教学内容设计

新工科的专业教学必须满足新工科产业的需要，模具设计人才必须具备信息化、智能化的现代模具设计制造新技术，能适应现代化模具企业对模具设计人才的要求。不仅是要能熟练操作三维设计软件，更重要的是要能熟练的运用模具CAD/CAM技术进行模具设计与制造，并逐渐深入学习，向模具CAD/CAM集成技术方向发展，所以塑料模课程的改革必须以具备模具CAD/CAM能力为能力目标进行教学内容設计。

针对应用型本科模具专业的这一培养目标，我们将塑料模设计课程的教学内容进行了改革。针对传统教学只有理论设计知识这一弊端，融入了模具设计信息化、智能化技术，将现代智能设计技术模具CAD/CAM与传统设计理论知识教学内容融为一体。以信息化、智能化的塑料模具设计为主线，采用理实一体化教学技术，一方面通过讲解利用Solidworks软件进行模具产品设计，熟练塑料模具的信息化设计、智能化设计。同时又把模具的类型、结构、装配等理论知识穿插教学过程中，让模具CAD/CAM技术真正与模具设计相结合，实现模具CAD/CAM设计理实一体化教学，使学生在做中学、学中做，在真正掌握模具CAD/CAM技术的同时，对模具设计基础理论知识也牢固掌握。学习过程由枯燥、难学转变为乐学、愿学、主动学。

模具计算机辅助制造CAM这一部分，我们主要选择了简单易上手的Solidworks及Master CAM软件为教学基础。将根据课程特点，塑料模具设计CAD/CAM理实一体化教学课程内容如表1模具设计CAD/CAM理实一体化教学内容安排示意表所示。

2.2 教学方法设计

2.2.1 塑料模具设计理实一体化教学

为了使学生真正掌握模具CAD/CAM技术，在重点章节注射模设计部分采用理实一体化教学模式。选取企业典型模具的实际案例，利用模具CAD/CAM技术，主要采用Solidworks软件进行模具设计。在讲授Solidworks软件进行模具零件设计的基础上，融入模具设计理论知识和相关加工工艺。例如在进行浇注系统设计时插入浇口的类型、应用，在模架设计时讲解各种模架的结构形式及应用范围。这样，学生一方面在模具CAD/CAM软件技术的实践运用中学习理论知识点，对理论知识点的理解更透彻、更清晰，做到真正掌握模具设计基本理论知识，同时又达到了在模具CAD/CAM技术软件设计工程实践中灵活运用理论知识的目的;另一方面，学生在设计过程中也进一步熟练了掌握了模具CAD/CAM技术，在教学实践中收到了良好的教学效果，学生的综合技能得以迅速提高，理论知识掌握也更加牢固，就业即能上岗[3，4]。通过实践，这种教學方法教学效果显著，因此，《塑料模具设计》课程这种理实一体化教学方法值得在应用型本科院校专业课程教学中推广。

2.2.2 项目教学法

项目教育模式是建立在工业社会、信息社会基础上的现代教育的一种形式，它以大生产和社会性的统一为内容，以将受教育者社会化，以使受教育者适应现代生产力和生产关系相统一的社会现实与发展为目的，即为社会培养实用型人才为直接目的的一种人才培养模式。因此，为了适应新形势下现代化模具企业对模具技术人才的要求，提高学生的职业工作能力，项目教学法成为教学方法首选[5]。

《塑料模设计》课程开设了30学时的CAD/CAM综合实训，采取项目教学的形式，通过选取具有一定代表意义的项目让学生以小组的形式，在教师的指导下，协作完成一个模具产品的设计制造项目。项目内容主要利用Solidworks软件完成模具设计、导出工程图，利用Master CAM完成模具零件数控加工生产，并完成模具零件质量检验、模具装配及检验等生产流程，从中学习理解并最终达到掌握模具现代化设计基本原理、操作，模具零件工艺分析及加工，模具装配及检验、模具零件制造工艺以及各种普通机床、数控机床、加工中心的使用与操作等各方面的知识，达到综合训练的目的。通过这样的项目式训练，学生以企业模具设计人员的角色进入项目，对现代化模具企业的模具设计工作人员的工作流程基本了解，对模具专业人才的技能要求更加熟练，大大提升了毕业生完成工作任务的能力，更加适应新工科背景下现代模具企业对人才培养的要求。

2.2.3 线上线下混合教学

疫情期间，为减少延期开学对新学期教学工作的影响，本校积极贯彻落实习近平总书记关于坚决打赢疫情防控阻击战的重要指示精神[6]，在线教育进行得如火如荼。

随着科技的发展、信息时代的到来，互联网和大数据时代催生了新的学习空间、新的认知场景、新的交互形式、新的心理氛围、新的评价模式等等，面对这些新事物，最重要的就是学会学习。面对互联网下成长的新一代青少年，教育必然发生变革。结合疫情期间线上教学的广泛实践可以发现，线上线下混合教学把线下课堂授课的群体学习优势与网络学习个性化融为一体，凸显了学习者的中心地位，实现了个性化的线上自主学习，线下重点、难点的集中讨论，能够提供更加丰富、更有针对性的教育环境和教学内容，通过线上讨论答疑及课堂难点解疑，实现深度学习及全面而有个性的发展。本课程结合课程目标，科学地运用这一新颖教学模式，充分利用超星学习通、雨课堂等智慧教学平台和工具，给与学生全面性、多方面的督学、促学、助学信息，并对学生进行有效管理。这一教学模式大大改善了因为专业性强、知识点繁多、学习强度大导致的上课玩手机、睡觉等问题，学生真正参与、融入到教学设计中，形成主动、有效的学习，提高了学习质量，丰富了学生知识，开拓了学生视野，促进了学生成长成才，开创新的教学格局。

本课程线上线下混合教学，主要分为课前准备、课堂教学、课后巩固3个阶段。课前准备主要包含了在线学习资源及督学促学助学资源准备。课堂教学主要根据在线学习数据及统计情况为学生讲解重要知识点，解答问题。课后巩固主要通过作业、测试等对该次课教学内容进行加深、巩固。对于重点章节注射模设计部分主要采用线下课堂、理实一体化教学，提高学生对新工科专业的适应能力。

2.3 改革传统考核方式

全新的教学模式，必然催生全新的考核方式，传统的考核方式已经不能满足新的教学模式教学效果的检验目的。

传统的考核模式是以纯笔试为主，主要检验学生各个知识点的掌握情况。《塑料模具设计》是一门实践性非常强的专业课程，培养具备模具CAD/CAM技能的学生是基本目标，因此该门课程传统的考核方式，根本达不到综合检验学生知识、能力和专业综合素质的目的，必须改革考核方式，以具有模具设计“软件化”，模具制造“数控化”能力为考核目标，侧重学生能力考核。

本课程采用形成性评价与结果性评价相结合的学习评价考核方式，增大了平时成绩的比例，形成性评价与终结性评价权重为分别50%和50%。其中学习态度占5%、知识巩固占30%、技能应用占35%，突出了“能力本位、就业导向”的教学理念，充分发挥了学生的主观能动性，学生的团结协作精神得以体现，学习的成就感明显增强，参与的自觉性得到提高，培养了创新思维，实践应用能力得到高效持续发展，实现应用型本科应用型人才培养的终极目标。同时在教学过程中融入考证知识点，要求学生积极报考国家级模具设计师（塑料模）职业资格证书，可以证代考，使学生能在就業前获得敲门砖，就业后能在新工科背景下的现代化塑料模具企业或制造生产企业中胜任模具设计或产品与制造工作。

综上所述，通过对《塑料成形工艺与模具设计》课程教学内容的重新设置、大胆尝新改革教学方法、教学模式以及考核方式，达到了充分激发学生的学习兴趣，大大调动学生的学习积极性的目的，并通过线上线下混合教学实现了以学生为中心的个性化学习。经实践，获得了学生好评，取得了较好的教学效果，获得了学院和社会的肯定。

3  结束语

广东地区经济发达，制造业规模或技术在全国都是名列前茅，需要大量的新工科应用型技能人才。学校立足地方经济，积极适应地方经济新形势，在新工科背景下，根据企业和社会需求准确定位课程方向，合理设置课程内容，为社会培养现代化高素质应用型人才。

在此背景下，本文研究探索了新形势下的工科专业课程教学模式，结合现代化的教育教学技术，采用线上线下混合教学，线下理实一体化教学及项目教学法，将现代化的模具设计制造新新技术与传统理论知识交叉融合，理实一体。以自学为主、教师为辅，做到学中做、做中学，达到学生乐学、愿学、主动地学的效果，通过信息化、智能化对传统工科专业的渗透，为产业转型升级培养出具有一定视野、综合素质高的新工科专业应用型技能人才，缩短应用型本科院校毕业生与现代化行业需求的距离。

参考文献：

[1]钟登华.新工科内涵的建设和行动[J].高等工程教育研究，2017（03）：1-6.

[2]荆妙蕾，程欣.产教融合视域下传统工科专业升级改造路径研究——以纺织工程专业为例[J].高等工程教育研究，2021（03）：25-31.

[3]于盛睿，韩文，余冬玲.基于现代工程训练的模具CAD/CAM/CAE理实一体化教学模式研究[J].中国轻工教育，2019（06）：82-87.

[4]葛旺生.模具CAD/CAM理实一体化教学探索与实践[J].广西轻工业，2009（4）：159-160.

[5]任天娟.项目教学法在《塑料模具设计与制造》课程中的应用[J].轻工科技，2016，32（08）：162，174.

[6]国家国防科技工业局.坚决打赢疫情防控阻击战[EB/OL]. （2020-01-30）[2020-03-29].http：//www.sastind.gov.cn/n152/n6760

202/n6760204/c6808754/content.html.