“塑料成型工艺及模具设计”教学探索

摘要：“塑料成型工艺及模具设计”是模具设计与制造专业最重要的专业课程之一，该课程对培养学生的独立思考、创新思维和创造性解决问题的能力尤为重要。针对目前“塑料成型工艺及模具设计”课程广泛实行的项目化教学存在的问题，依据本专业人才培养目标和课程教学体系改革的要求，将Polya解题法应用到模具设计课程的教学中，引导学生独立思考、开拓创新，推动学生独立设计模具的能力和水平的提升。

关键词：塑料成型工艺及模具设计；Polya解题法；创新思维

作者简介：魏仕华（1970-），男，江苏泰州人，泰州职业技术学院机电技术学院，中学高级教师。（江苏 泰州 225300）秦新雨（1980-），男，河南南阳人，河南省南阳市卧龙区王村中学，中学一级教师。（河南 南阳 473139）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0135-02

一、Polya解题法与创新能力的培养

著名的美籍匈牙利数学家波利亚（G.Polya，1887-1985）将毕生精力投入到数学教育中，专门研究了解题的思维过程，根据研究所得写成了《怎样解题》（how to solve it）一书，书中阐述的核心是“怎样解题表”即Polya解题法。解题表把解题分成四步骤，即理解题目、拟定方案、执行方案、解题回顾，每个步骤又有若干问题组成。[1]表1是解题表的简介：[2]

这样使得学生在解题中理解题目、学习拟定方案、执行方案、回顾总结，能够独立思考、创造地解决问题。应用Polya解题表加快学生学习新知识，培养其独立思考和创新能力。

目前我国经济发展遇到极大挑战，国家正在实行产业升级转型，要把我国从制造业大国变成制造业强国，建设创新型国家，就必须培养具有独立思考、创新意识和创新能力的人才。培养学生的创新思维已成为目前我国教育改革的主旋律，如何使高校学生具有创新意识和创新能力，适应经济时代的要求，是教学改革的根本目标，贯穿于教育的全过程。[3，4]本文将Polya解题法与学生独立思考和创新能力培养相结合，进行“塑料成型工艺及模具设计”课程创新性教学实践，进一步提升课程教学效果。

二、项目化教学的反思

目前许多高职和本专科院校，项目化教学正如火如荼地进行着，成为当今教育界的“宠儿”。项目教学的突出特点是把理论与实践教学活动相融合，以学生作为整个教学过程的中心，能极大提高学生学习的主动性和积极性。虽然项目教学法有很多优点，但是通过自身实践和对许多学校进行调查发现，也存在如下问题：

第一，项目化教学打破了原有塑料模具知识体系，知识点散乱，不利于学生形成完整、系统的知识体系；不能很好地协调好相关课程，使得知识不能够有效地前后衔接，给项目的实施带来很多问题。从认知规律上讲，“机械制图”、“机械设计基础”、“公差与技术测量”、“模具制造技术”、“模具制造工艺”和“模具CAD＼CAM”等属于前期课程，理应在“塑料成型工艺及模具设计”开设之前讲授。但实际情况是很多学校的课程设置仍然没有任何变化，这样就使得项目化教学成了无源之水，无根之木。实施项目教学往往是以一套模具设计为一个项目进行教学，在完成一个项目时，学生要自学和查找的知识过多，占用了过多的课外时间，经常是学生为了完成一个项目要二十天甚至一两个月天天熬夜，这大大打击了学生学习的积极性和主动性，时间一长学生疲于应付，反而会产生发厌学情绪。

第二，项目化教学不能激发学生的独立思考和创新能力，对硬件设施要求高不利于普及。项目化教学往往以小组方式进行学习和教学，这样对学校的硬件设施要求就比较高，阻碍了项目化教学法的实施。由于缺乏项目设计经验和从众心理，在进行项目设计时，学生往往直接照搬或者修改参考资料上的类似方案，整个项目的实施没有多少独立思考和创造性可言。小组分工一旦确定就不变动，造成了画图的只会画图、结构设计的只会设计结构、做工艺的只会做工艺，只能因袭前人不能主动创新，显然这与企业一专多能的创新型复合人才的需求相违背。

第三，项目化教学不注重课程绪论和塑料模具标准化的讲解而且考核方式片面。课程绪论和模具标准化的讲解非常重要，前者能够建立起学生对整个课程的兴趣，为以后学习打下良好的基础；后者是塑料模具行业发展的趋势和要求，而且对学生进行项目化设计具有极大的帮助。很多实施项目化教学的学校对于这两方面都只是一带而过，没有给予足够的重视，给项目的实施带来了不便和困难。此外直接抛弃传统的期末考试，以项目完成情况进行考核。项目的完成情况只能反映某些知识点的掌握情况，无法反应整门课程的掌握情况；因此这种以点带面的考核方式并不科学。

三、Polya解题法与模具设计课程项目化教学的融合

将应用于数学解题的Polya解题法引入到“塑料成型工艺及模具设计”课程的教学上来，并与项目化教学相融合，能有效解决项目化教学存在的问题，系统改善教学过程，帮助学生树立创新意识，培养创新能力，提高课程的教学效果。“塑料成型工艺及模具设计”属于工程应用学科，需要创新思维支撑，有助于提高学生模具设计和制订模具加工工艺的能力。为使Polya解题法适用于本课程教学，对Polya解题法做了相应的调整变为Polya项目流程表，如表2所示：

Polya项目流程表与塑料成型工艺及模具设计课程项目化教学的融合具体从以下几个方面入手。

1.教学内容要“时尚化”，重视绪论和模具标准化的讲解

事实上，项目化教学都是为解决某一方面的问题而进行的，因此可利用Polya项目流程表进行教学，过程为：首先教师提出问题，然后学生思考回答问题，接着教师在深化问题，引导学生深入思考问题，最后对所有问题进行总结归纳得出新的知识点，并留下相关问题作为作业，考查学生的掌握情况。例如教学内容 “时尚化”（指应跟踪本专业领域最新的发展动态和科技成果等，将它们不断充实到教学内容中去），在介绍塑料模具的概念时，通过视频演示神州九号飞船对接，然后提问宇航员所带的头盔是怎样制造的？用什么材料制造的？用什么方法、用什么设备制造？提示学生，它的制造与模具有关吗？有什么关系？通过一系列问题引导学生思考，让学生利用Polya解题法通过思考得出答案，然后再加以引申，模具可以制造教室里的什么东西？水笔？管道？发卡？水杯？黑板？椅子？等学生回答问题后，引导学生进行总结归纳出塑料模具的概念，并留下作业，电脑上什么部件可以用塑料模具来制造？在这一过程中，充分调动了学生学习的积极性和兴趣，培养了学生的创新思维。同样课程绪论和模具标准化要用此方式重点讲解。因为前者讲解的好坏直接影响到学生对这门课的兴趣与重视程度，只有使学生感觉到自己是行业的一份子，才会在学习过程中有动力和目标，才会自发地学好这门课，学生互相带动形成良好的学习氛围。后者是模具行业发展的大势所趋，也是顺利实施项目化教学的必然要求。

2.改善教学方法和手段，实施对学生思维能力的训练

课程教学通过教学方法和手段来是实现，实施Polya解题法与项目化教学的融合就要通过改善教学方法和手段来实现。针对学习小组进行改变：首先改变分组方法，每一个项目都由计算机随机组合各个小组的成员，改变过去队员不变一做到底的情况。其次，明确任务分工并记录，保证每个项目、每个学生负责的任务均不能重复。再次改变小组之间互不来往的情况，实行小组互相交流互相发问解答，并做好记录。针对本课程要设计三套不同模具，而且要形成完整的知识体系，鼓励学生成立第二课堂。利用已经进行的或进行中的项目，结合知识体系，选取类似的塑件，对学生发问让学生根据Polya项目表法独立进行模具分析、设计，鼓励学生大胆创新，培养独立思考能力。此外积极采用UG、Moldfolw等软件和相关动画进行模具结构和运动原理的讲解和演示，并引导学生使用这些软件对自己设计的模具进行检验和修改。在一个项目完成后，要求对同一套模具，提出两种甚至更多的设计方案，对于经过验证、总结的科学、合理的模具设计，要求学生用同一套模具设计经轻微改变后生产不同的产品。这样的反复训练，让学生互相启发，激发他们的联想思维、发散思维、灵感思维，进而提高了塑料模具设计的水平。

3.改变课程考核方式，突出举一反三解决新问题的能力

改变之前单纯实行项目化教学的考核方法即按照实训项目、分组项目和单人项目各占10%、70%和20%进行考核；加入创新能力考核和综合理论考核。这样实行新的考核方法为实训项目10%，分组项目35%，单人项目10%，创新能力考核30%，综合理论考核15%。创新考核和综合理论考核在学期结束时进行，创新考核主要参照项目教学法所设计的塑件，选取方法大致相同，仅有稍微区别的塑件作为考题。例如项目一为“无把的PET材质水杯，产量30万件的注塑模具设计”，那么就选取“有把的PET材质水杯，产量45万件，设计符合要求的注射模具”作为创新考核的题目。考核方式的调整突出了对学生创新能力的考核。这种调整，可以大幅度提升学生的创新能力和举一反三触类旁通的能力，从而为他们成为一名优秀的技术人员奠定坚实的基础。

四、Polya解题法在塑料成型工艺及模具设计中的教学实践总结

“塑料成型工艺及模具设计”是模具设计与制造专业的重要专业课，在教学中通过对项目和题目的解决来培养学生学习、应用知识的能力非常重要，它对学生创新意识的养成和创新能力培养发挥着重要作用，同时也直接关系到学生走上工作岗位能否创造性地、更好地解决问题。作为教师，在教学中努力创造一切有利条件，为学生提供成长的空间，激发学生学习的热情和创新行为。

塑料模具设计的过程是一个解决问题的过程，因此可以将Polya解题法融入塑料成型工艺与模具设计的教程中。通过对本专业学生近一年的教学实践证明，将项目化教学法与Polya解题法相结合，能有效克服项目化教学中出现的问题，大大提高学生学习的主动性、积极性，对新知识的自学能力、创新能力和创新意识也得到了显著提高。

参考文献：

[1]欧慧谋，黄红梅，欧贻丽.用波利亚解题表在解题中学解题[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2011，24（10）：138-140.

[2]涂荣豹.数学解题的有意义学习[J].数学教育学报，2012，（4）.

[3]黄春曼，江帆，孙骅.基于TKIZ理论的塑料成型模具设计课程教学探索[J].科技信息，2009，（20）：7.

[4]张志远，何川，张苟.TKIZ理论研究综述[J].重庆工商大学学报，

2004，21（1）：100-104.