基于任务驱动的冲裁模设计教学内容之序化教育论文

基于任务驱动的冲裁模设计教学内容之序化教育论文摘要：针对高职学生在学习普通冲裁模的常规设计中易出现的整体认知缺陷和综合运用能力较差的问题，从教学模式和教学内容组织两方面入手，提出了以学生为中心、以弹性任务驱动为手段的教学内容序化思路，旨在突破设计障碍、实现教学目标。关键词：冲裁模设计；任务驱动；教学内容序化；组织按教科书顺序与学生的认知倾向实施教学在日益丰富的教学资源中，教科书仍然是系统完善的知识载体，是最重要的组成部分。教科书的主要内容是具有广泛迁移价值的材料，即本学科的基本概念、基本原理、基本法则、基本方法以及基本态度等。教科书具有严密的逻辑性、科学性及思想性，主要任务是引导人们去探索复杂多变的实践，具有指导实践的意义。著名科学家钱学森认为，设计是改造客观世界所必需的，一方面，要依靠对客观世界的知识，另一方面，又要有运用知识的方法。教科书可从这两方面提供设计信息。然而，着手解决问题时，事情远为复杂。由于被研究对象具有多结构、多层次、多分支系统间错综复杂的联系，必须融会贯通对解决问题有用的一切信息。教科书基于系统性带来的子块结构，造成了块内联系与块间联系的差异。对于学习者来说，块内联系强，较易理解；块的周界具有较高的界面能，较难逾越，因此，难以理解隐藏在教科书章节背后的逻辑意义和教学心理规律。大多数学生的块间联系比块内联系更倾向于遗忘，表现为翻开书了然，似乎对单块都读懂了，但面对问题却很茫然，缺乏整体认知、综合运用的能力及解决问题的策略。在冲裁模设计模块教学中，采用惯常的章节顺序教学后，要求学生完成较简单的冲裁模设计作业时，多数学生都暴露出学习中的断裂点，主要体现在以下几方面：（1）不知从何着手。（2）工艺计算生搬硬套，工艺计算内容易错。如采用弹性卸料和推件落料模结构，对于顶件力学生往往会不假思索地计入冲压工艺力，割裂工艺力与总体结构的联系。甚至对刃口尺寸计算与工作零件设计的简明关系也遭到漠视，那就是计算归计算，工作零件图上标注的就是冲件的尺寸。至于压力中心对工作零件在模架中位置的影响，更少有学生能关注到。（3）在总体设计时，能理解总体结构，却迷惑结构尺寸从何而来，割裂总体设计与零部件设计的关系，难以理解凹模在冲裁模设计中的中心地位。（4）忽视技术要求。尽管如此，仍可以肯定的是，再多一些努力，我们就能迈过这道坎，达到预定的目标。但是，换一种思路，也许我们会找到一条阻力更小的路径。基于明显的理由，绝不能把教科书变成具体作业的指导书。以学生为中心的任务驱动模式认识论告诉我们，人的认识总是从个别到一般，又从一般到个别。教科书所呈现的经验是总结人们大量实践而形成的本学科的一般规律，处于认识过程的中间环节。只有掌握了一般规律，才能灵活运用于具体实践。要掌握一般规律，就需从学习个别开始，如果缺乏鲜明的个体认识，就难以产生清晰的整体认知。例如，在曲柄压力机模块的教学中，J31-315 型作为典型实例贯穿在曲柄压力机基本组成的各部分之中。但学完该模块后，要求学生完成根据 J31315 型压力机的运动原理图填空的作业，指出诸如机身类型、连杆型式和数目、导轨的型式、滑块数目、滑块平衡装置的类型、离合器的类型、装模高度调节方式、过载保护装置的类型、曲柄滑块机构采用的驱动形式、传动系统及其布置等，即进行简单的综合，仍令部分学生觉得为难。后来，我们采用了任务驱动的方式，将以上内容先行布置作业，极大地提高了学生学习的注意力和针对性，不仅能顺利地完成作业，而且在面对新的任务时思路清晰，对教科书中能找到答案的 J23-63 型应对自如，找不全或没有答案的机型，也能主动拓宽渠道，去提取有用信息，基本上可以完成后续的如 NCI-600 型的基本组成的描述。任务驱动实质上是以个别作为认识的立足点，充分尊重一般的指导、启迪作用，把个别与一般很好地结合起来的教学模式，即以具体实践引导理论学习，促使学生理解理论的基本结构和意义，同时又能学以致用，掌握解决问题的认知技能和策略，形成理论与实践一体的课程观念。任务驱动具有显著的培养学生学会学习和学会运用的双重功效，体现学生中心的教学观，是与高职培养目标高度匹配的一种教学模式，在高职教学中的应用日益广泛。普通冲裁模设计的教学建立在常规设计平台上，即依据经验公式、图表、手册等，采用适合初学者的经验公式法、近似系数法、类比归纳法以及规范手册法等设计方法，以冲裁件的模具设计作为学习型任务，期望得到合理的设计结果。实施任务驱动教学法时，应达到以下几个基本要求：（1）任务弹性化。任务来源于学生自定的冲裁件，可以是自己设计的，或通过各种途径找到的，对任务难易程度未作限定。采用弹性任务的主要原因有两个：一是可以适应不同学生对不同层次目标的追求；二是可利用冲裁工艺与模具设计之间的密切联系形成任务，再以问题解决过程中的反馈机制调节任务的难易程度。当学生觉得太难，他可以修改自己的任务，有利于在学习过程中去进行对比、分析并由此加深对冲裁件工艺性与模具设计之间关系的理解，使学生认识到冲件的设计应尽可能避免不必要的加工难度，以降低生产成本。（2）以课堂讨论形式进行范例的任务驱动模式教学。（3）以类比模拟的方法独立或合作完成设计任务。基于任务驱动的教学内容序化基于任务驱动的教学内容序化不是教科书相关章节的简单移植，而应是有层次、有形式、有内容的创新与再造。对运用任务驱动方式学习设计的新手，不宜采用设计手册提供的力度较强的方法，而应使用力度相对较弱的方法，辅以较多的中间过程来序化教学内容，并把设计任务分解为相应的次级任务。普通冲裁模设计教学内容序化如表 1 所示，其中的教科书是指成虹主编的冲压工艺与模具设计。设计完成后，应上交的资料包括冲裁件更改说明（如有变更）、设计说明书、完整的模具装配图和全套零件图、模具设计审核意见以及预估模具制造的难点。表 1 所示的设计程序与设计手册提供的力度较强方法比较，主要区别在于：（1）中间过程较多。（2）工艺计算内容被分散到相关环节。（3）增加了质量评价阶段。表 1 所示的设计程序与教科书章节顺序比较，除与上述相同的三种区别外，主要区别还有：（1）工艺性分析、模具类型及结构的教学内容提到前面，使其与设计过程相配合。（2）冲裁变形分析等基本理论的教学放到最后。一是因为学生感觉材料被剪开很正常，缺乏认识的紧迫感；二是教科书将其放到最前面，学生早就主动学过了；三是为了强调普通冲裁件的断面特点。（3）将“2.8 冲裁模主要零部件的结构设计与标准的选用”的教学内容按设计需要进行分拆。这种任务驱动的由远及近、由粗到细、逐步加深认识的过程有利于初学者理解设计各环节间的逻辑意义，形成较完整的整体认知，并在此基础上提高综合运用能力，学会用力度较强方法进行模具设计，达到提高设计效率的目的。一方面，针对性强是以学生为中心、以弹性任务驱动为手段的教学内容序化的显著特征，所学即所用，促使学生高度关注教学的各个环节，并通过任务的分解和分步实施，使学生从每一次进步中获得成功的体验，强化学习动机，有利于突破对设计的畏惧心理，提高学习积极性，最终实现教学目标。另一方面，针对性强导致教学系统开放性不够，弱化了基础，有“催熟”的嫌疑。要使学生收获的这“一叶”成为“知秋”而不是“障目”的“一叶”，还必须通过后续模块的学习，在今后工作中不断实践，达到对冲压技术有较为完整和准确的认识。