王榮峰（太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024）

《鑄造工藝學(xué)》知識體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法探討

王榮峰（太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024）

探討了《鑄造工藝學(xué)》課程的知識體系結(jié)構(gòu)、教學(xué)體系和教學(xué)方法，《鑄造工藝學(xué)》課程知識體系結(jié)構(gòu)分為金屬與鑄型界面作用、砂型和砂芯制造和鑄造工藝設(shè)計(jì)三大部分，每部分劃分為若干知識模塊；教學(xué)體系為由課堂教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)參練五部分構(gòu)建的理論教學(xué)平臺和實(shí)踐教學(xué)平臺。采用分塊教學(xué)實(shí)訓(xùn)法、工程案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、羅列對比教學(xué)法、思維探究教學(xué)法，結(jié)合傳統(tǒng)板書式與多媒體教學(xué)方式提高教學(xué)質(zhì)量。

鑄造工藝學(xué)；知識體系結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法

《鑄造工藝學(xué)》是材料成型專業(yè)鑄造方向的專業(yè)主干課程之一，在“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的培養(yǎng)模式條件下，由教育部專業(yè)目錄調(diào)整前鑄造專業(yè)培養(yǎng)方案中《造型材料》和《鑄造工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》兩門課程合并而成，課時數(shù)由原來的32學(xué)時和64學(xué)時壓縮為64學(xué)時。呈現(xiàn)的特點(diǎn)為授課時數(shù)緊張，工藝設(shè)計(jì)影響因素較廣，工藝參數(shù)種類繁多，知識綜合運(yùn)用分析能力要求較高，設(shè)計(jì)能力實(shí)踐性較強(qiáng)，行業(yè)特點(diǎn)突出。本課程是學(xué)生工作能力和科研必備知識，在材料成型工程中擁有重要的地位。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立鑄造工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，熟悉鑄造工藝方案的確定，學(xué)會選擇鑄造工藝參數(shù)，掌握澆、冒口設(shè)計(jì)及工藝裝備設(shè)計(jì)方法，了解各種不同鑄造方法和造型材料的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。讓學(xué)生能夠運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)知識初步達(dá)到鑄件工藝設(shè)計(jì)、鑄件缺陷分析判定和預(yù)防的能力，初步具備鑄造工程師必備的工藝基礎(chǔ)理論和初步設(shè)計(jì)能力。據(jù)往屆畢業(yè)生調(diào)查及反饋，80%以上畢業(yè)生剛參加工作后，均從事鑄造工藝設(shè)計(jì)，因而本課程教學(xué)效果的好壞對學(xué)生工作后的自信心和工作起點(diǎn)的影響是不言而喻的。本文結(jié)合近年來教學(xué)體會和經(jīng)驗(yàn)，對《鑄造工藝學(xué)》課程知識體系、內(nèi)容結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法進(jìn)行研究探討。

1 課程知識體系結(jié)構(gòu)探討

《鑄造工藝學(xué)》知識內(nèi)容包括：金屬-鑄型界面作用、砂型和砂型制造和鑄造工藝設(shè)計(jì)三大篇章，包含造型材料知識，鑄造工藝方案確定，砂芯設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冒口設(shè)計(jì)，鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)等知識模塊內(nèi)容，匯總其知識體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 《鑄造工藝學(xué)》知識體系結(jié)構(gòu)

依據(jù)教學(xué)大綱要求，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐體會，匯總《鑄造工藝學(xué)》課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 《鑄造工藝學(xué)》課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

從圖2可以看出《鑄造工藝學(xué)》知識體系有兩個教學(xué)平臺，理論教學(xué)平臺是基本概念和基本原理，實(shí)踐教學(xué)平臺是知識應(yīng)用的方法、技巧和能力培養(yǎng)。

理論教學(xué)平臺包含課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)兩個支撐部分。課堂教學(xué)包含理論講解、問題解答、課堂討論和實(shí)例分析。學(xué)生在老師面對面講授過程中獲取理論知識，帶著問題課堂討論進(jìn)行問題解答，是理論知識獲取的主要途徑。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)包含網(wǎng)絡(luò)自學(xué)參考、網(wǎng)絡(luò)實(shí)例演練和網(wǎng)絡(luò)討論答疑，是課堂教學(xué)的補(bǔ)充和提高。

實(shí)踐教學(xué)平臺包含課內(nèi)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和專業(yè)素質(zhì)拓展三個支撐部分。課內(nèi)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)即教學(xué)大綱規(guī)定的常規(guī)認(rèn)識實(shí)驗(yàn)，如濕型砂的組成和性能測試等，是各知識模塊分散的簡單的感性實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)是本課程所有知識和前期課程知識的綜合訓(xùn)練，以簡單工程實(shí)例為目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，讓學(xué)生了解和學(xué)習(xí)鑄造工藝設(shè)計(jì)的思想方法，是從理論認(rèn)識到實(shí)踐認(rèn)識的第二深化階段，素質(zhì)拓展是利用各種大規(guī)模專業(yè)競賽平臺和生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)機(jī)會進(jìn)一步進(jìn)行專業(yè)實(shí)用能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生實(shí)際工作能力和就業(yè)素質(zhì)的錘煉環(huán)節(jié)。

兩個平臺相互依存，相互促進(jìn)，達(dá)到理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐認(rèn)識、實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，拓展動手能力，提高專業(yè)綜合素質(zhì)的目的。

2 教學(xué)方法探討

結(jié)合工科學(xué)生的思維方式和學(xué)習(xí)習(xí)慣，依據(jù)《鑄造工藝學(xué)》課程的不同教學(xué)內(nèi)容，可采用多種教學(xué)方法，來提高教學(xué)質(zhì)量。

1）分塊教學(xué)、分塊實(shí)訓(xùn)法。本課程知識結(jié)構(gòu)體系較為繁雜，但相互聯(lián)系?？蓪⒄n程教學(xué)分割為如圖1所示的知識模塊，每個知識模塊均采用圖3方法進(jìn)行分塊講解、分塊實(shí)訓(xùn)，達(dá)到理性認(rèn)識和感性認(rèn)識的及時結(jié)合，理論知識和實(shí)踐訓(xùn)練的銜接過渡。所有知識模塊學(xué)習(xí)完成后，進(jìn)行模塊整合，隨后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、競賽實(shí)訓(xùn)和生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)，綜合錘煉學(xué)生對專業(yè)知識運(yùn)用于實(shí)際工作的能力。

例如，鑄造工藝設(shè)計(jì)篇章中含有澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冒口設(shè)計(jì)，鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)等知識模塊。分塊教學(xué)、分塊實(shí)訓(xùn)教學(xué)法實(shí)施方法：先進(jìn)行“澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊”課堂理論教學(xué)、課堂討論、實(shí)例演練，后用典型工程簡單實(shí)例進(jìn)行鑄鐵件、鑄鋼件、有色鑄件的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鑄件充型CAE模擬，工藝優(yōu)化改進(jìn)，再充型CAE模擬。按照此法可進(jìn)行“冒口設(shè)計(jì)模塊”教學(xué)：課堂理論教學(xué)、課堂討論、實(shí)例演練，后用典型工程簡單實(shí)例進(jìn)行鑄鐵件、鑄鋼件、有色鑄件的冒口設(shè)計(jì)、鑄件凝固CAE模擬，工藝優(yōu)化改進(jìn)，再凝固CAE模擬，以此類推。所有模塊分訓(xùn)完畢后，整合模塊以較為復(fù)雜的工程實(shí)例進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冒口設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)等內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)。在條件滿足的情況下，參加行業(yè)規(guī)模競賽實(shí)訓(xùn)和生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)驗(yàn)證。

圖3 分塊教學(xué)、分塊實(shí)訓(xùn)教學(xué)法示意圖

2）工程案例教學(xué)法。授課老師針對課程某一知識點(diǎn)先進(jìn)行理論講解，然后通過具體工程案例來加深學(xué)生對知識的理解。例如澆注系統(tǒng)知識模塊，從工程實(shí)踐中挑選成熟鑄件澆注系統(tǒng)實(shí)例說明頂注、底注、階梯注入的優(yōu)缺點(diǎn)，超出使用范圍所出現(xiàn)的鑄造缺陷等。例如：用鐵豆等缺陷說明頂注適用于矮短鑄件的澆注，用縮孔縮松實(shí)例說明底注法的缺點(diǎn)等。

3）討論式教學(xué)法。主講老師要針對某一問題或知識點(diǎn)講解過程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)和要點(diǎn)，不失時機(jī)的組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論。要達(dá)到的目標(biāo)講清楚，組織學(xué)生討論到達(dá)目標(biāo)的各種方法和意義，從中篩選和優(yōu)化最佳方案。同時，對積極發(fā)言的同學(xué)要及時鼓勵，回答問題的正確性給予明確態(tài)度，肯定學(xué)生的創(chuàng)新思維。對不善言辭的學(xué)生要鼓勵其思考和發(fā)言，提供這部分學(xué)生鍛煉知識表達(dá)能力。

4）羅列對比教學(xué)法。主講老師針對某一知識點(diǎn)進(jìn)行講解的同時，可利用類似內(nèi)容的知識點(diǎn)進(jìn)行排列對比講解。例如，鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識模塊，將頂注法、底注法、中間注入法、縫隙注入法等知識點(diǎn)羅列對比講解，可使學(xué)生清楚了解到各種注入法的概念特點(diǎn)和應(yīng)用。

5）思維探究教學(xué)法。主講老師圍繞課堂內(nèi)容，從實(shí)際工程出發(fā)提出問題，提供相關(guān)信息，引導(dǎo)學(xué)生圍繞所提問題積極思維，尋求解決問題的最佳途徑。本教學(xué)法的特點(diǎn)是在于學(xué)生自主探究思維獲取知識。

3 多種教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合

主講教師在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注重多種教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短，才能達(dá)到最佳教學(xué)效果，主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

1）利用現(xiàn)代化教學(xué)手段提高學(xué)生認(rèn)知水平

現(xiàn)代化教學(xué)手段包括多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。多媒體教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)的有效輔助手段。先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備、現(xiàn)代信息技術(shù)等可改善單一板書教學(xué)方式，能使教學(xué)內(nèi)容圖文并茂、聲像具現(xiàn)，生動活潑，既增加信息傳輸量，又提高教學(xué)效果。應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和知識點(diǎn)不同特點(diǎn)采用不同方法，發(fā)揮多媒體在圖形、動畫、圖像和語音等方面的功能，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性積極性，達(dá)到教學(xué)效果的互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充、延伸和深化。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生可不受排定的上課時間的限制，利用自由時間對教學(xué)內(nèi)容的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和理解，還可利用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)鏈接開闊視野，擴(kuò)大知識面并提高自我分析問題、解決問題的能力。

2）多種教學(xué)方法有機(jī)靈活結(jié)合

將上述分列工程案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、羅列對比式教學(xué)法、思維探究式教學(xué)法等多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合并運(yùn)用在分塊教學(xué)、分塊實(shí)訓(xùn)中，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。例如：采用實(shí)例法和對比法結(jié)合進(jìn)行鑄件冒口設(shè)計(jì)知識模塊教學(xué)，更能使學(xué)生從工程實(shí)例和對比中深入了解冒口對于不同材質(zhì)其設(shè)計(jì)原理的不同點(diǎn)：鑄鐵件和鑄鋼件由于含碳量不同，因而冒口設(shè)計(jì)的原理、方法、大小、安放位置不同，總結(jié)為“鑄鋼件大冒口，鑄鐵件小冒口”，“鑄鋼件冒口應(yīng)放在熱節(jié)，鑄鐵件冒口應(yīng)偏離熱節(jié)”等。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合《鑄造工藝學(xué)》課程教學(xué)體會，對本課程知識體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)體系以及教學(xué)方法進(jìn)行了闡述和探討，希望和工科院校實(shí)踐性較強(qiáng)的類似專業(yè)主干課程的同行進(jìn)行交流以便進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

［1］李振龍.“自動控制原理”課程體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法探討[J].教學(xué)研究，32（2）：66-72.

［2］李慶新.大學(xué)英語分級教學(xué)中的分模塊教學(xué)研究［J］.CEPE中國電力教育，2010（22）：206-207.

Discussion on the Structure and Teaching Method of the Knowledge Architecture of“Foundry Technology”

WANG Rong-feng
（Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024，China）

This paper discusses the foundry technology"curriculum knowledge structure，teaching system and teaching methods，the foundry technology for metal and mold interface effect，sand and sand core manufacturing and casting process design of curriculum knowledge system structure，each part is divided into a plurality of knowledge modules；teaching system on the grounds of classroom teaching，network teaching，classroom experiments，course design and practice reference practice five parts to construct the theory teaching system and practice teaching platform.The block teaching training method，engineering case teaching method，discussion teaching method，list the contrastive teaching method，thinking of inquiry teaching method，combined with the traditional writing on the blackboard and multimedia teaching methods to improve the teaching quality.

foundry technology，knowledge architectur，teaching method

G642.0

A

1674-6694（2015）05-0064-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2015.05.020

2015-05-28

王榮峰（1963-），男，副教授，從事鑄造工藝教學(xué)研究。

山西省2013年教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號：J2013062）