提升鑄造工程實訓(xùn)教學(xué)效果的探索與實踐

黎 明，周亦敏，朱 震，欒佳斌

(上海理工大學(xué) 公共實驗中心，上海 楊浦區(qū) 200082)

金工實習(xí)是工科高等院校本科階段的主要實踐課程之一。目前主要由車工實訓(xùn)、銑磨實訓(xùn)、鉗工實訓(xùn)、數(shù)控實訓(xùn)、鑄造實訓(xùn)與熱處理實訓(xùn)這6大教學(xué)模塊組成[1]。鑄造工程實訓(xùn)作為金工實習(xí)課程的重要組成部分，它分為理論與操作兩個部分，共教授12學(xué)時。作為一門工科院校的通識教育課程，機械與非機械專業(yè)的大二學(xué)生均必須完成該課程。

機械或非機械專業(yè)的大二學(xué)生均尚未開始專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，所以如何在學(xué)生完全沒有專業(yè)知識背景的前提下向他們構(gòu)建一個金屬材料成型的基本概念且教會他們簡單操作砂型鑄造是鑄造實訓(xùn)的一大教學(xué)特點。此外，如何把握鑄造實訓(xùn)課程教授深淺的度，也是該課程的一大特點。

為培養(yǎng)適應(yīng)新形勢下的創(chuàng)新型人才，鑄造工程實訓(xùn)必須提升教學(xué)效果。本文結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗與體會，提出了以下4點改善教學(xué)效果的措施。

1 引用鑄造經(jīng)典案例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生在接觸鑄造工程實訓(xùn)課程之前，并沒有接觸過任何鑄造相關(guān)的專業(yè)知識，屬于零基礎(chǔ)教學(xué)。因此，如何進行新課導(dǎo)入顯得至關(guān)重要。傳統(tǒng)的教學(xué)方法直接介紹鑄造的定義及各專業(yè)名詞的意義，雖直截了當(dāng)卻很難激起學(xué)生的共鳴，在他們的腦海里對于鑄造依舊是一片空白。理論知識的“灌輸”很難起到很好的效果。

在引出鑄造的定義之前，不妨先向?qū)W生提問“古代有哪些東西是用鑄造做的？”。學(xué)生便會七嘴八舌地提出“青銅器、寶劍、鋤頭與編鐘、四羊方尊、司母戊鼎、永樂大鐘或兵馬俑”等。此時，應(yīng)順著學(xué)生的思路及時介紹中華民族璀璨的鑄造文化和相關(guān)文物的歷史背景，并指出兵馬俑的人像部分系陶土燒結(jié)制成而非采用鑄造工藝。提出兵馬俑的例子能夠讓他們加深“非金屬的產(chǎn)品一定不是用鑄造工藝制成，而鑄造工藝適用的對象一定是金屬”這一概念。接下來，教師應(yīng)該向同學(xué)拋出“那你們知道這些文物是怎么做的嗎？”，這一問題，目的是引導(dǎo)學(xué)生探究古代鑄造工藝方法，培養(yǎng)對該課程的興趣。這樣，教師即可簡要介紹古代鑄造的工藝方法及特點，也可適當(dāng)提到鏤空紋飾鑄造的工藝方法在學(xué)術(shù)界的討論與分歧[2]。此后再引入鑄造的定義與專業(yè)名詞的意義就顯得順其自然，學(xué)生的接受程度也更高。

當(dāng)學(xué)生對鑄造工藝有一個初步的概念后，不妨讓他們討論現(xiàn)代鑄造產(chǎn)品有哪些。經(jīng)過之前的啟發(fā)與引導(dǎo)，他們大多都能舉出一二。教師可以把學(xué)生的思路往兵器、航空、航天、船舶等高精尖行業(yè)的方向上引，并舉例說明鑄造工藝的提高對我國科學(xué)技術(shù)水平的提升有著重要的意義。如“長三甲”運載火箭艙體采用了新型的鑄造方法從而提高了火箭的可靠性等。這些例子不但能夠讓學(xué)生直觀地了解到鑄造工藝在國家重大裝備制造中的關(guān)鍵地位，更能激發(fā)起他們的使命感與榮譽感，從而也更加想學(xué)好鑄造工程實訓(xùn)這門課程。

2 分析實際案例，理論結(jié)合實際

在學(xué)生進行挖砂造型操作之前，教師需要詳細(xì)介紹砂型鑄造的工藝方法及流程[3]。傳統(tǒng)的教學(xué)方法照本宣科，極易導(dǎo)致學(xué)生實訓(xùn)完畢后完全不知道自己為什么要這樣操作，只是在機械地模仿教師示范的內(nèi)容而已。所以，教師可以嘗試引入工程案例教學(xué)法[4]以充實砂型鑄造教學(xué)的內(nèi)容，從而引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)他們解決實際問題的能力。

由于鑄造工程實訓(xùn)的教學(xué)對象涵蓋全體大二學(xué)生，故在工程案例的選擇上應(yīng)兼顧機械專業(yè)與非機械專業(yè)學(xué)生的不同需求，做到區(qū)別對待。針對機械專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)選擇企業(yè)在使用砂型鑄造中遇到的實際質(zhì)量問題等諸如此類案例，并帶動學(xué)生一起思考，探尋如何解決這些質(zhì)量問題。如教師舉例中國南車在鑄造列車車輪時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)冷隔的缺陷。在了解冷隔的概念后，學(xué)生們會紛紛提出自己的觀點并嘗試分析產(chǎn)品出現(xiàn)冷隔的原因。教師此時應(yīng)做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和啟發(fā)，讓學(xué)生自行分析出造成列車車輪冷隔的原因，并讓他們提出提高車輪質(zhì)量的方法。最后，教師應(yīng)展示中國南車改進鑄造工藝質(zhì)量的方法并點評學(xué)生提出的解決方案。

針對非機械專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)選擇企業(yè)在使用砂型鑄造中遇到的安全事故等此類案例，使學(xué)生對砂型鑄造的特點有一個全方位的了解。如教師舉例華北的某家鑄造廠在澆注時發(fā)生澆包被擊穿導(dǎo)致死傷。在初步了解砂型鑄造的澆注過程后，學(xué)生會提出自己的觀點并嘗試分析澆包被金屬液體擊穿的原因。教師在點評他們的觀點后應(yīng)公布事故的原因是在進行澆注工序前未進行烘干工序?qū)е律跋鋬?nèi)部含有水分所致。最后，教師應(yīng)總結(jié)砂型鑄造的特點并給出防范該類事故的方法。

所以，工程案例教學(xué)法不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，抓住理論知識的重點，并使理論知識不那么枯燥。同時，工程案例遺留給學(xué)生的問題也能讓他們帶著思考去學(xué)習(xí)，多角度思考問題，從企業(yè)生產(chǎn)條件、工藝流程優(yōu)化與生產(chǎn)成本等方面設(shè)身處地地為企業(yè)著想，讓學(xué)生在討論過程中了解到身為一個鑄造工藝師的責(zé)任與使命，從而培養(yǎng)他們解決實際問題的能力。

3 運用多媒體彌補現(xiàn)場講解不足

經(jīng)過4學(xué)時左右的理論知識授課后，學(xué)生對砂型鑄造有了初步的了解。之后，學(xué)生將有兩次現(xiàn)場操作的機會，分別是連桿造型與飛機模型造型。傳統(tǒng)的教學(xué)方法直接將學(xué)生帶到操作現(xiàn)場，由教師一邊演示一邊講解，以達(dá)到教會學(xué)生具有初步挖砂造型能力的目的。

由于砂型鑄造實訓(xùn)場地與其他工種的場地共用，導(dǎo)致在講解的過程中會有雜音干擾。事實上，經(jīng)過好幾輪學(xué)生的反饋，純現(xiàn)場演示講解的教學(xué)效果不甚理想。他們普遍抱怨教師的講解聲音被鉗工實訓(xùn)的敲擊聲蓋住而無法聽清。此外，一組學(xué)生約30人左右，在講解時圍成一圈，由于觀察角度問題，不利于學(xué)生全面了解造型細(xì)節(jié)。最后，由于整個演示過程持續(xù)30 min左右，所有學(xué)生站著聽講解，易出現(xiàn)學(xué)生注意力不集中的情況，造成教學(xué)效果大打折扣。

針對純現(xiàn)場演示講解的弊端，我們可采用多媒體教學(xué)的方法[5]，將多媒體資源與現(xiàn)場講解結(jié)合起來，提升挖砂造型的演示效果，為學(xué)生的后續(xù)操作保駕護航。首先，教師可以把學(xué)生帶到操作現(xiàn)場，逐一講解型砂的特點、各工具的用法與安全注意事項。其次，教師將學(xué)生帶回教室，播放挖砂造型的視頻短片，邊放視頻邊做輔助講解，這樣學(xué)生就容易理解與記憶。該視頻短片是教師在操作場地錄制，針對連桿或飛機模型造型，全程演示挖砂造型的過程。針對重點工步如緊實、起模等，視頻做了細(xì)節(jié)放大與多角度展示處理。不僅讓學(xué)生全方位了解砂型鑄造的過程，還讓他們學(xué)會了一些使用工具的技巧。值得注意的是，教師在視頻演示中的操作時所使用的型砂與工具必須和學(xué)生操作的相一致，且講解時不能語速過快，遇到重點內(nèi)容可反復(fù)講解。

綜上所述，現(xiàn)場講解法與多媒體教學(xué)法缺一不可，采用多媒體資源與現(xiàn)場講解相結(jié)合的教學(xué)方法能規(guī)避純現(xiàn)場講解的各種弊端。與此同時，學(xué)生也不會機械地模仿教師的演示動作，而是在造型的同時加入了自己的思考。經(jīng)過近5批學(xué)生的反饋，新的教學(xué)嘗試取得了學(xué)生的好評。

4 探究砂型鑄造要點難點，提高作品質(zhì)量

經(jīng)過教師的操作演示后，學(xué)生進入現(xiàn)場操作環(huán)節(jié)。教師根據(jù)學(xué)生的作品質(zhì)量打分并作為鑄造實訓(xùn)成績的重要依據(jù)。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們嘗試引入討論式教學(xué)法與思維探究教學(xué)法，將其運用到學(xué)生作品的評判上，引導(dǎo)他們?nèi)绾翁岣咦髌焚|(zhì)量、如何規(guī)避砂眼與粘砂等問題[6]。

如第3節(jié)所述，學(xué)生將有連桿造型與飛機模型造型兩次挖砂造型的操作機會。連桿造型不進行澆注工序，是飛機模型造型的練手機會，故學(xué)生利用這次機會，磨煉挖砂造型技巧，力爭做出一個漂亮的飛機模型。

針對學(xué)生的連桿造型，教師不應(yīng)該只是單單打分而已。教師應(yīng)根據(jù)型砂的緊實程度、型腔的“干凈”程度與分型面的挖出程度等方面組織學(xué)生進行討論，讓他們發(fā)現(xiàn)自己的不足并發(fā)掘提升的空間。如有必要，可以單獨挑一個做得較好的作品，做一個小組式討論。讓學(xué)生自己探究如何使用工具才是最好的方式，教師在整個過程中只需做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。

而針對實際澆注的飛機模型造型，在學(xué)生完成將澆注口去除等清理工序后，教師除了對學(xué)生的作品打分，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生探究砂眼與粘砂等缺陷的區(qū)別。與此同時，可讓他們討論產(chǎn)生這些缺陷的原因及如何規(guī)避的問題，對有見解的學(xué)生可適當(dāng)加分以示鼓勵。

經(jīng)過整個鑄造實訓(xùn)過程，非機械類專業(yè)學(xué)生應(yīng)對其工藝方法與流程有所了解。針對機械類專業(yè)的學(xué)生，該實訓(xùn)課程為今后的鑄造工藝學(xué)等課程打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

通過對鑄造工程實訓(xùn)的分析及研究，探索出適應(yīng)新形勢下培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的實訓(xùn)方法。該教學(xué)方法有機結(jié)合了工程案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、思維探究教學(xué)法、現(xiàn)場講解法與多媒體教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生探究砂型鑄造要點難點的能力[7-12]，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生理論結(jié)合實際的能力，更通過工程實訓(xùn)使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了鍛煉。這樣不僅提升了鑄造工程實訓(xùn)這門課程的教學(xué)效果，也對學(xué)生工程專業(yè)素養(yǎng)的培育起到了潛移默化的作用。

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