铸造工艺设计课程教学改革与实践

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摘 要：针对铸造工艺设计课程特点、学生的知识背景以及应用型人才培养需要，对教学方法进行改革。运用案例教学、虚拟“临床”实习、现场教学等方法，激发学生的学习兴趣，增加实践知识，提高教学时效性，改善教学效果。

关键词：教学方法；铸造工艺设计；案例教学；现场教学；虚拟实习

Teaching reform and practice on design of casting process

Liu Ruiling， Wei Shenghui， Jia Limin

Hebei University， Shijiazhuang， 050018， China

Abstract： Teaching methods have been reformed according to the characteristics of the course design of casting process， the knowledge of students and the need of application talents training. By using case teaching， virtual practice of "clinic" and scene teaching， the learning interest of students has been stimulated， practical knowledge of them has been increased， and the time-effectiveness and teaching effect have been improved.

Key words： teaching method； casting process design； case teaching； scene teaching； virtual practice

铸造工艺设计是材料成型及控制工程专业铸造模块的一门主干专业课，主要讲授砂型铸造工艺设计的方法和原理，课程实践性和应用性较强。传统的课堂教学注重理论基础，忽视了学生缺乏实践知识的背景的情况，教学效果不甚理想，影响了课程设计、毕业设计等后续教学环节的顺利进行。笔者在多年教学经验的基础上，针对课程特点、学生的知识背景以及应用型人才培养需要，对本课程的教学方法进行了改革。

1 传统教学存在的问题

铸造工艺设计课程包含铸造工艺设计和铸造工装设计两大部分内容，教材的各章节是根据设计程序和内容展开的。对于教师而言，教材内容完整、思路清晰，既有理论基础，又有应用实例，所以，多年来的课堂教学一直按照教材的内容和顺序系统地讲授。但是，笔者发现，在本课程后续的课程设计、毕业设计等环节中，有部分学生对铸造工艺设计的程序、方法掌握得不系统，设计工作无从下手，有的学生甚至对设计内容以及基本概念不清楚，而且，历届学生都存在类似问题，不得不引起我们反思，是学生学习态度和学习方法有问题，还是教学存在问题？

经过反思，笔者认为，学生的学习态度、学习方法固然存在问题，但更重要的是传统的教学方法存在诸多弊端。

（1）对铸造工艺设计课程，不论是教材内容，还是生产过程，不论从理论层面，还是具体实践，教师都非常熟悉，可是，对于学生，它是全新的知识，很多概念只是停留在语言文字上，教师自认为讲解得很有条理，但学生理解和记忆都很困难。

（2）铸造工艺设计课程知识点零散、实践性强、课程内容不易引起学生兴趣。在教学过程中，如果完全按照教材的顺序和内容，采用传统的教学方法，很难取得较好的教学效果。

（3）在传统教学方法中，主要是单向灌输式讲授法，学生成了被动的观众，教师传授的是知识而非能力，而知识的主体理论知识，忽视和淡化了实践性知识，有悖于我校“培养具有创新精神和工程实践能力的应用型人才”的培养目标。

因此，应对传统的教学方法进行改革，提高教学效果和教学质量。

2 采用案例教学法，激发学习兴趣，提高教学效果

案例教学法是指根据教学目的和内容的要求，在教师的指导下，采用理论知识应用于实际的典型案例组织学生学习、理解理论知识和提高知识应用能力的教学方法[1]。但是，不同的课程、不同的教师有不同的方法。本课程运用案例引出各章节内容，并将案例贯穿于整门课程教学中，以避免刻板、生硬地按照教材顺序讲授书本内容。

案例是指来源于实际生产的某个铸件及其完整的铸造工艺方案。它的选择原则是：铸件结构简单；除生产中的铸造工艺方案外，另有2～3种方案供选择；工艺涉及内容全面，如必须有砂芯、冒口等。我们将符合这些要求的案例称为典型案例。

可以借助多媒体教学手段引入典型案例，展示铸件实物图片、生产视频、模拟动画等，把学生带进生产实际，让他们有身临其境的感觉，引发他们的好奇心和学习兴趣。当案例的生产背景和生产过程介绍清楚后，提出问题，引出各种概念及各章节内容，将各章节的理论知识与案例中的具体工艺联系，并进行分析。

由于案例有工程背景，学生听课时是带着兴趣和目的听，容易理解和接受，因此，教学效率和教学效果均有所提高。

3 多种教学方法并用，增加学生实践性知识

3.1 虚拟“临床”实习，感受工程实景

众所周知，医科大学的学生要进行临床实习，因为掌握理论不是学习唯一的目的，积累实践知识和经验非常重要，所以，他们需要通过临床实习积累经验。工科学生没有条件进行如此长时间的实习，但是，他们的工作仍然需要实践知识和经验，而获得这些知识和经验需要时间。因此，全社会都在呼吁理工科高等教育要加强实践性教学环节，其目的是让学生在校期间尽量积累实践知识，缩短毕业后适应工作的时间。

理工科教学，尤其是对于像铸造工艺设计这类实践性强的课程，如何在现有的教学环境下通过改变教学方法促进学生实践知识的积累，值得每个任课教师深思。

在计算机网络、通信、多媒体等技术发达的时代，我们可以通过多种渠道收集铸造生产的素材资料，如图片资料、视频资料、文字资料等。这些素材经过筛选整理后，在教学过程中采用多媒体手段展现给学生，让学生在课堂中感受工程技术实景[2]。犹如我们逛网店代替逛实体店，虽然感受有所不同，但是利用高科技手段提高了效率。况且，实际生产的素材资料是经过教师精心挑选和整理的。笔者将这种教学方法命名为虚拟“临床”实习。它可以让学生在课堂中体会和感受实践景象，增强实践性知识，也是将理论知识和实践知识紧密结合的最短途径。

3.2 利用模拟软件，使工艺方案“眼见为实”

说本课程的实践性强，是因为本课程的内容直接用于指导铸造生产，铸造工艺设计对铸件品质、生产率和成本起着重要作用。但是，这些在传统课堂教学中是以文字和口头表达的方式传递给学生的，虽然有理论解释，有时辅以照片、实物展示等，但是理论指导实践的过程，学生看不见，摸不着，教学如同纸上谈兵。

计算机模拟技术的发展，给我们提供了教学具象化的机会，利用铸造模拟软件模拟浇注，使看不见、摸不着的过程变成“眼见为实”。

上课之前，教师首先选择一个典型铸件，设计几种不同的浇注系统和冒口方案，然后利用模拟软件对不同的方案进行模拟。课堂讲解时，播放模拟的充型过程、凝固过程、凝固后出现的缺陷，并对这几个过程进行分析，比较每种方案的优缺点。这样，学生对理论指导实践有了认识，产生了兴趣。接下来，可以进行模拟实验。选择一个简单铸件，将学生分成若干小组，每组学生对这个铸件进行铸造工艺设计（要求各组选用不同的方案），课下到虚拟仿真实验室进行模拟，小组同学分工合作，最后每组写出一份报告。

课堂模拟的可视化过程、课下的小组模拟实验使铸件浇注过程和凝固过程可以“眼见为实”，让学生“亲眼见到”理论指导实践的过程。这是利用理论教学增加实践性和应用性的另一途径。

另外，小组设计和模拟实验，为学生提供了发挥主观能动性和创造性的空间，也给小组同学团结协作提供了机会。

3.3 模型展室现场教学，事半功倍

铸造工装设计内容在教材中占的篇幅不多，教学课时也很少，但在铸造工艺设计课程中是必不可少的部分。这部分内容理论计算和分析少，实践性强。对学生而言，认识工装主要依靠实习。在生产实习中，他们只是对铸造工装有了初步的感性认识，而没有仔细观察、思考和实际应用的机会。在多媒体课件中，他们看到的也是二维和三维图片，有些概念理解不透，工装设计部分的课堂教学历来事倍功半。

为了改善工装部分课堂教学效果差的现状，也为了加强学生在这方面的实践知识，我们建设了铸造工艺设计多功能立体教室。室内陈列典型的铸造工艺及铸造工装模型，每个模型配有图片、文字说明，同时还配有电子文件，包括二维工程图，三维实体图、爆炸图，解说音频，学生可通过计算机大屏幕对照模型实物仔细阅读、观看、收听。

近两年，我校在多功能立体教室进行铸造工装设计内容的“现场”教学，学生可仔细观看实物、详细阅读说明，并对照大屏幕的爆炸图对模型进行拆装。教师讲解时，学生可随时提问，并随时讨论。这种现场教学给学生提供了进一步的感性认识和动手机会，也使他们在教学过程中有动脑筋、提问题的时间，教学效果远远超出传统的课堂教学[3]。

4 结束语

教师在课堂上通过案例引出课程内容，引发了学生的学习兴趣；充分利用多媒体技术、计算机模拟技术，使学生在课堂的虚拟实践中感受工程实景，增加了实践知识；利用模具展室现场教学，给学生提供了感性认识和动手的机会，提高了教学的时效性。总之，对于铸造工艺设计这门实践性很强的课程，在理论教学过程中，采取多种手段、多种方法，可以增强学生对实践的认识和感受，提高教学效果，为后续教学奠定良好的基础。

参考文献

[1] 蔡敬民.地方本科院校应用型人才培养的理论与实践探索[M].合肥：合肥工业大学出版社，2013.

[2] 马瑞，冯春生，马丽霞.面向工程教育的课堂教学方法改革与实践[J].教学研究，2011（4）：44-46.

[3] 王丽娟，高颖，张双杰.对冲压工艺及模具设计课程教学改革的几点体会[J].中国现代教育装备，2011（7）：58-60.