面向创新能力培养的混合设计实践教改探索

德雪红 李海军 张建超

［摘 要］ 现代化的工业企业，对创新型人才的需求越来越多。在多学科环境下，为了培养当代高校大学生具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力，在专业领域高效解决复杂工程问题及创新能力，以冲压工艺及模具设计课程为例，将“混合设计实践教学”引入教学中，并建立了在线视频资源等学习平台，积累了许多实用的在线学习资料，实现了“以激发学生自主学习为目标”的教学模式，提升了机械类本科专业应用型人才质量，提高了大学生的创新能力，并为社会输送优秀的高素质人才。

［关键词］ 冲压工艺及模具设计；混合设计实践；创新能力培养

［基金项目］ 2021年度内蒙古农业大学教学综合研究重点项目“新工科背景下机电类人才培养模式的研究与实践”（ZD202110-1）

［作者简介］ 德雪红（1977—），女（达斡尔族），黑龙江齐齐哈尔人，工学博士，内蒙古农业大学机电工程学院副教授，硕士生导师，主要从事机械设计、生物质能加工利用装备研究；李海军（1970—），男，内蒙古呼和浩特人，学士，内蒙古农业大学机电工程学院教授（通信作者），主要从事数字化农牧业关键技术与装备研究；張建超（1982—），男，陕西西安人，（内蒙古农业大学机电学院副教授），内蒙古农业大学机电学院2021级机械制造专业博士研究生，研究方向为机械工程。

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2023）13-0000-04［收稿日期］ 2022-11-29

引言

“冲压工艺及模具设计”是机械制造专业的一门专业必修课程。修习本课程前需先修习“工程制图”“工程材料”“机械原理”“互换性与测量技术”“机械设计”等课程。通过理论知识的学习和设计实践技能训练，从多学科综合知识体系出发，使学生系统掌握“冲压工艺及模具设计”的基础知识，通过着重培养冲压工艺分析、冲压模具设计等能力，培养出具备适合时代需求的、具有实践创新能力的新时代专业人才［1-2］。

一、“冲压工艺及模具设计”混合设计实践教改背景

互联网信息技术的发展与更广泛应用，为高校教育迎来了进一步提高教学质量的机会。我国多年的高效教育领域的改革与建设，在不断进步，促进了现代教育的发展［3-4］。

混合设计实践教学是指将网络数字自学、实时模具结构设计实践与传统授课相结合，明确以激发学生自主学习、提高学生创新设计能力为目标的教学理念，确立线上资料+线下讲授、理论与实践相结合、课后模具设计实践结合的培养流程。本文为进一步提高教学质量，更为激发学生积极主动的参与性与探究性，且拓展学生专业视野，对课程目标、教学内容、考核评价等进行深入分析。目前，已经顺利进行了两轮混合设计实践教学改革，建立了“冲压工艺及模具设计”混合设计实践教学在线平台，积累了线上学习资源，形成了混合设计实践教学思路，实现了培养具有较高创新能力的高素质应用型人才目标。

二、“冲压工艺及模具设计”混合设计实践教学

（一）总体教学内容设计

“冲压工艺及模具设计”课程32学时，分5个教学内容单元（图1）。教学2～4单元讲述冲裁工艺及冲裁模具设计、弯曲工艺及弯曲模具设计、拉深工艺及拉深模具设计，系统介绍冲压成形工艺及模具设计的理论知识，每单元均要求学生综合运用大学期间所掌握的相关技术理论知识和技能，完成针对生活中常见冲压制品的冲压成形工艺分析及模具结构整体设计，重点培养学生冲压工艺方案确定能力及冲压模具设计能力。

（二）混合设计实践教学

经过两轮混合设计实践教学实验，初步建立“冲压工艺及模具设计”课程在线教学资源及设计学习平台，针对不同的教学单元，设计出相对应的包含课程简介及教学大纲、单元学习要求、多媒体课件、视频资源、课外拓展学习资料、习题等教学资料（表1）。

（三）混合设计实践教学实施流程

本教学改革意在以模具结构设计实践任务为目标、与传统线下课堂教学共同进行构建“冲压工艺及模具设计”线上动态资源+线下教学设计实践课程资源混合教学平台，通过此模式，启发引导学生对关键问题的探索，调动学生学习的自主性及创造性，提高学生分析、解决问题的能力。具体实施流程为以下几个方面。

1.课前动态课程资源建设。混合设计实践教学中，课程动态资源库的建设至关重要，需做以下几项工作：（1）发布课程简介及教学大纲、教学进度等信息，供学生了解课程概况；（2）制作上传本课程课件、视频、案例等资料；（3）进行课程内容分析，制定计划，布置学习任务；（4）设置线上师生讨论交流通道，以丰富传统课堂。

2.优化线下课堂教学设计。混合设计实践教学目标是：通过分析教学重点、难点、疑点等问题，根据不同学生学习能力，设计多样化课堂教学内容，如以下几点：（1）根据在线平台反馈信息（学生预习、疑问等数据），分析出课堂教学重点及难点，进行针对性授课；（2）采用现有企业用模具实体结构设计，模具资料收集、案例分析汇报等形式，调动学生自主学习、独立思维的能力；（3）总结课前线上自主学习及线下课堂教学内容，进一步强化学生学习效果。

3.促进课后模具设计实践互动交流。混合设计实践教学需要理论知识内化及课程设计实践两个过程，故课后需要学生进行模具结构设计实践环节。具体有以下几点工作：（1）学生需要先进行针对各自冲压件工艺分析及模具结构设计，再将所设计图纸上传至线上作业互动平台，教师进行在线图纸评阅；（2）教师与学生线上互动交流，对模具结构设计思路进行探讨，并对关键问题进行针对性答疑；（3）通过课堂反馈，设计结果评价，优化课堂教学形式，以提高教学质量。

三、教学改革措施

（一）设计探究式学习模式的教学过程

围绕混合设计实践教学为主题、以实战设计能力培养为导向，教学过程中，采用“线上课程资源+线下授课”的教学模式，按照“探索冲压产品工艺特性—学习理论知识—模具结构设计实践”进行（图2）。在教学实施过程中，发挥教师主导作用，激发学生学习积极性与创造性，培养学生自主探索和解决问题能力，丰富传统教学。

（二）利用“模具设计实践”激发学生学习兴趣

课程中2～4个授课单元采用为激发学生积极学习的形式，实现引导学生为主体参与的教学过程。以《冲裁工艺及冲裁模具设计》单元为例，学生根据线上教学资源和学习任务，在“探索冲压产品工艺特性”环节以各自模具设计作业为单位，完成各自冲压产品工艺特性的自学内容，各自绘制产品零件图、确定冲压工艺方案、作冲裁过程分析；“学习理论知识”环节学生自主学习，包括冲裁模刃口尺寸、冲裁力、典型冲裁模结构、冲裁模关键零部件等的设计及选用方法，课堂实施过程中，获得较好效果；根据反馈信息，这种教学方式有助于激发学生学习兴趣，有助于提高学习效率，有助于锻炼创新能力。

（三）引导学生通过网络信息加强自主学习

本课程开设于大三下学期，此阶段学生学习过“工程制图”“工程材料”“机械原理”“机械设计”“互换性与测量技术”等课程，学生已经掌握了进行完整模具结构设计的相关理论知识，因此，教师收集许多市场流行模具结构设计案例，要求学生参考相关文献和案例，引导学生进行课前初步模具结构设计草图，课上进行展示及讨论设计思路，并由教師指出存在的设计问题提出建议。通过此种教学形式，进一步激励学生主动思考，积极学习。

（四）利用“在线测试”检验学生理论学习效果

针对课程理论知识内容，在2～4单元引入“在线测试”，在授课或课后复习中使用，以检验学生掌握理论知识情况，进一步实现多样化考核方式。在线测试考查结果：第1次优秀和良好占比54%；第2次优秀和良好占比61.4%；第3～6次优秀和良好占比达到73%左右。学生在测试过程中，开始重视学习内容的掌握程度，故测试结果逐渐提高，说明一定程度上提高了学生的听课效果。

（五）采用多元化考核评价方式

过去本课程采用开卷或闭卷考试的考查方式，考核形式较单一，不能准确反映学生真实水平，故本次教学改革采用多元化考核形式，在混合设计实践教学过程中，采用多元化课程考核方式，包括课堂练习及讨论分析、线上测验、设计实训作业、期末考试等，对学生学习过程进行多元化考核评价，激发学生学习自主性。

四、“冲压工艺及模具设计”混合设计实践教改成效

“冲压工艺及模具设计”于2020—2021学年、2021—2022学年春季学期在18机制1～2班（60人）、19机制1～2班（62人）实施了两轮混合设计实践教学，综合学期末学生考试成绩及模具设计实践作业等进行分析，教改取得一定效果。

（一）平台建设及使用

课程建设中，上传课程资源数51份，含教学大纲、课程教案、实训指导书、教学课件、视频资源、课外扩展学习资料等。首轮混改教学实施中，访问课程总数2575人次，教学材料阅读次数5247人次。第二轮实施中，访问课程总数3461次，教学材料阅读次数4141人次。课程学生访问统计结果显示，18级学生在线学习时长累计8400分钟，人均学习时长140分钟；19级学生在线学习时长累计8646分钟，人均学习时长约139分钟。以上数据可知，学生接受线上教育平台，线上课程资源使用情况较好。

（二）学习成绩反馈

“冲压工艺及模具设计”课程的教改授课（18、19机制1-2班学生）与未采用混合设计实践教学方式时期的授课（16、17机制1-2班学生）进行了数据对比，期末考试成绩人均提高3.6分，由于采用线上资源+线下讲授的混合教学形式，激发了学生的学习热情，调动了学习积极性，学习更具针对性，因此，教改下的学生在课堂中表现比未采用教改时的学生更有活力。在学生反馈中，教改下的学生更愿意向教师咨询关于设计思路的问题，并在课堂中更愿意发表个人意见。以上结果分析，混合设计实践教学改革取得了成效。

五、教改中存在问题与改进措施

（一）需有效监管学生线上学习情况

混合设计实践教学的课前自学和课后设计实践环节，均要求学生具有良好的自主学习习惯、独立思考及自主管理能力，但多数学生能够做到利用各种资源完成线上学习，但还是有些学生自主学习能力较差，需要进行必要的监管。例如，根据学生在线学习时长统计，两轮混改教学中，人均学生在线学习时长虽然约为140分钟，但其中有在线学习时长最长的学生达873分钟，在线学习时长最短的学生仅18分钟。针对少数学生缺乏自主学习习惯的情况，应该进行必要的监督，如在后续教学中可将在线学习时长等纳入平时成绩考核范围，以此督促学生积极参与在线学习中，很好完成课前和课后课程学习。

（二）设计能力水平因学生个性而异

混合设计实践教学过程中设置了的模具设计实践环节，学生在此环节中有较大差异。针对这一问题，首先教师可事先根据不同学生的专业理论基础、学习能力、创新能力特点等各个方面进行初步评定，按照异质原则建组，再加强小组管理。即采用“讨论小组”模式建组，成员构成安排设计能力强、设计能力弱、理论知识掌握较好相结合的学生3～5人；讨论小组成员可在各自的产品设计过程中的设计关键点和模具结构设计图拿出进行展示并展开讨论，可起到激发设计思路、共同进步的目标，实现最大化激发小组成员创新能力，最终促进全体学生共同进步。

（三）进一步加强混合设计实践线上资源建设

“冲压工艺及模具设计”是一门具有较高应用价值的技术课程。涉及机械、航空、汽车等多领域和许多生活必需品，同时在新材料成形、微电子及通信技术等方面也有广泛应用。课程教学改革紧跟时代发展趋势，将新技术、新理念引入教学改革中，突出授课内容的市场综合应用性。根据市场对专业及行业人才培养目标和要求，依托初步建设线上资源平台，持续加强拓展课程资源。利用现代网络信息，对已有线上学习资源进行补充，同时对重点和难点知识进行视频制作以丰富线上视频资源，以更好地激发学生学习积极性。

参考文献

［1］刘洪佑.浅谈中职模具专业实训教学改革［J］.中学教学参考，2018（27）：92-93.

［2］李霞，韓聪，王丽华.基于实践创新能力培养的混合式教学改革研究：以《风景园林规划设计1》课程为例［J］.北京城市学院学报，2022（2）：32-38.

［3］李艳艳，林亚秋，刘伟，等.基于学生实践创新能力培养的生物化学仪器分析课程的教学改革与实践［J］.生命的化学，2022，42（6）：1230-1237.

［4］黄河，朱里莹，林增，等.基于云课程的风景园林工程混合式教学模式研究与应用［J］.现代园艺，2019（1）：185-188．

Abstract： Modern industrial enterprises have more and more demands for innovative talents. In a multi-disciplinary environment， in order to cultivate contemporary college students awareness of independent learning and lifelong learning， the ability to constantly learn and adapt to development， and the ability to efficiently solve complex engineering problems and innovation in the professional field. This paper takes the stamping process and mold design course as an example， introduces “mixed design practice teaching” into teaching， establishes online video resources and other learning platforms， and accumulates many practical online learning materials， meanwhile， the teaching mode of “motivating students to learn independently” has been realized， the quality of applied talents of mechanical undergraduate majors has been improved， the innovation ability of college students has been improved， and excellent high-quality talents have been delivered to the society.

Key words： stamping process and mold design; mixed design practice; cultivation of innovation ability