《铸造工艺学》知识体系结构和教学方法探讨

王荣峰（太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原030024）

《铸造工艺学》知识体系结构和教学方法探讨

王荣峰（太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原030024）

探讨了《铸造工艺学》课程的知识体系结构、教学体系和教学方法，《铸造工艺学》课程知识体系结构分为金属与铸型界面作用、砂型和砂芯制造和铸造工艺设计三大部分，每部分划分为若干知识模块；教学体系为由课堂教学、网络教学、课堂实验、课程设计和实训参练五部分构建的理论教学平台和实践教学平台。采用分块教学实训法、工程案例教学法、讨论式教学法、罗列对比教学法、思维探究教学法，结合传统板书式与多媒体教学方式提高教学质量。

铸造工艺学；知识体系结构；教学方法

《铸造工艺学》是材料成型专业铸造方向的专业主干课程之一，在“宽口径、厚基础”的培养模式条件下，由教育部专业目录调整前铸造专业培养方案中《造型材料》和《铸造工艺设计基础》两门课程合并而成，课时数由原来的32学时和64学时压缩为64学时。呈现的特点为授课时数紧张，工艺设计影响因素较广，工艺参数种类繁多，知识综合运用分析能力要求较高，设计能力实践性较强，行业特点突出。本课程是学生工作能力和科研必备知识，在材料成型工程中拥有重要的地位。

通过本课程的学习，使学生建立铸造工艺设计的基础理论，熟悉铸造工艺方案的确定，学会选择铸造工艺参数，掌握浇、冒口设计及工艺装备设计方法，了解各种不同铸造方法和造型材料的特点及应用范围。让学生能够运用大学四年所学知识初步达到铸件工艺设计、铸件缺陷分析判定和预防的能力，初步具备铸造工程师必备的工艺基础理论和初步设计能力。据往届毕业生调查及反馈，80%以上毕业生刚参加工作后，均从事铸造工艺设计，因而本课程教学效果的好坏对学生工作后的自信心和工作起点的影响是不言而喻的。本文结合近年来教学体会和经验，对《铸造工艺学》课程知识体系、内容结构和教学方法进行研究探讨。

1 课程知识体系结构探讨

《铸造工艺学》知识内容包括：金属-铸型界面作用、砂型和砂型制造和铸造工艺设计三大篇章，包含造型材料知识，铸造工艺方案确定，砂芯设计，浇注系统设计，冒口设计，铸造工艺装备设计等知识模块内容，汇总其知识体系结构如图1所示。

图1 《铸造工艺学》知识体系结构

依据教学大纲要求，结合教学实践体会，汇总《铸造工艺学》课程教学体系结构如图2所示。

图2 《铸造工艺学》课程教学体系结构

从图2可以看出《铸造工艺学》知识体系有两个教学平台，理论教学平台是基本概念和基本原理，实践教学平台是知识应用的方法、技巧和能力培养。

理论教学平台包含课堂教学和网络教学两个支撑部分。课堂教学包含理论讲解、问题解答、课堂讨论和实例分析。学生在老师面对面讲授过程中获取理论知识，带着问题课堂讨论进行问题解答，是理论知识获取的主要途径。网络教学包含网络自学参考、网络实例演练和网络讨论答疑，是课堂教学的补充和提高。

实践教学平台包含课内验证实验、课程设计和专业素质拓展三个支撑部分。课内验证实验即教学大纲规定的常规认识实验，如湿型砂的组成和性能测试等，是各知识模块分散的简单的感性实验。课程设计是本课程所有知识和前期课程知识的综合训练，以简单工程实例为目标引导学生进行系统分析和设计，让学生了解和学习铸造工艺设计的思想方法，是从理论认识到实践认识的第二深化阶段，素质拓展是利用各种大规模专业竞赛平台和生产实训机会进一步进行专业实用能力的培养，提高学生实际工作能力和就业素质的锤炼环节。

两个平台相互依存，相互促进，达到理论学习和实践认识、实践训练相结合，夯实专业基础，拓展动手能力，提高专业综合素质的目的。

2 教学方法探讨

结合工科学生的思维方式和学习习惯，依据《铸造工艺学》课程的不同教学内容，可采用多种教学方法，来提高教学质量。

1）分块教学、分块实训法。本课程知识结构体系较为繁杂，但相互联系。可将课程教学分割为如图1所示的知识模块，每个知识模块均采用图3方法进行分块讲解、分块实训，达到理性认识和感性认识的及时结合，理论知识和实践训练的衔接过渡。所有知识模块学习完成后，进行模块整合，随后进行课程设计、竞赛实训和生产实训，综合锤炼学生对专业知识运用于实际工作的能力。

例如，铸造工艺设计篇章中含有浇注系统设计，冒口设计，铸造工艺装备设计等知识模块。分块教学、分块实训教学法实施方法：先进行“浇注系统设计模块”课堂理论教学、课堂讨论、实例演练，后用典型工程简单实例进行铸铁件、铸钢件、有色铸件的浇注系统设计、铸件充型CAE模拟，工艺优化改进，再充型CAE模拟。按照此法可进行“冒口设计模块”教学：课堂理论教学、课堂讨论、实例演练，后用典型工程简单实例进行铸铁件、铸钢件、有色铸件的冒口设计、铸件凝固CAE模拟，工艺优化改进，再凝固CAE模拟，以此类推。所有模块分训完毕后，整合模块以较为复杂的工程实例进行浇注系统设计、冒口设计、工装设计等内容的综合设计。在条件满足的情况下，参加行业规模竞赛实训和生产实训验证。

图3 分块教学、分块实训教学法示意图

2）工程案例教学法。授课老师针对课程某一知识点先进行理论讲解，然后通过具体工程案例来加深学生对知识的理解。例如浇注系统知识模块，从工程实践中挑选成熟铸件浇注系统实例说明顶注、底注、阶梯注入的优缺点，超出使用范围所出现的铸造缺陷等。例如：用铁豆等缺陷说明顶注适用于矮短铸件的浇注，用缩孔缩松实例说明底注法的缺点等。

3）讨论式教学法。主讲老师要针对某一问题或知识点讲解过程中的难点、重点和要点，不失时机的组织学生进行课堂讨论。要达到的目标讲清楚，组织学生讨论到达目标的各种方法和意义，从中筛选和优化最佳方案。同时，对积极发言的同学要及时鼓励，回答问题的正确性给予明确态度，肯定学生的创新思维。对不善言辞的学生要鼓励其思考和发言，提供这部分学生锻炼知识表达能力。

4）罗列对比教学法。主讲老师针对某一知识点进行讲解的同时，可利用类似内容的知识点进行排列对比讲解。例如，铸件浇注系统设计知识模块，将顶注法、底注法、中间注入法、缝隙注入法等知识点罗列对比讲解，可使学生清楚了解到各种注入法的概念特点和应用。

5）思维探究教学法。主讲老师围绕课堂内容，从实际工程出发提出问题，提供相关信息，引导学生围绕所提问题积极思维，寻求解决问题的最佳途径。本教学法的特点是在于学生自主探究思维获取知识。

3 多种教学方法的有机结合

主讲教师在教学实践中应注重多种教学方法的有机结合，取长补短，才能达到最佳教学效果，主要体现以下几点：

1）利用现代化教学手段提高学生认知水平

现代化教学手段包括多媒体教学和网络教学等。多媒体教学是传统教学的有效辅助手段。先进的教学设备、现代信息技术等可改善单一板书教学方式，能使教学内容图文并茂、声像具现，生动活泼，既增加信息传输量，又提高教学效果。应根据教学内容和知识点不同特点采用不同方法，发挥多媒体在图形、动画、图像和语音等方面的功能，调动学生学习的主动性积极性，达到教学效果的互相补充、互相促进。

网络教学是传统教学的补充、延伸和深化。通过网络教学，学生可不受排定的上课时间的限制，利用自由时间对教学内容的预习、复习和理解，还可利用网络相关链接开阔视野，扩大知识面并提高自我分析问题、解决问题的能力。

2）多种教学方法有机灵活结合

将上述分列工程案例教学法、讨论式教学法、罗列对比式教学法、思维探究式教学法等多种教学方法有机结合并运用在分块教学、分块实训中，有利于提高学生学习专业课兴趣，提高教学质量。例如：采用实例法和对比法结合进行铸件冒口设计知识模块教学，更能使学生从工程实例和对比中深入了解冒口对于不同材质其设计原理的不同点：铸铁件和铸钢件由于含碳量不同，因而冒口设计的原理、方法、大小、安放位置不同，总结为“铸钢件大冒口，铸铁件小冒口”，“铸钢件冒口应放在热节，铸铁件冒口应偏离热节”等。

4 结束语

本文结合《铸造工艺学》课程教学体会，对本课程知识体系结构和教学体系以及教学方法进行了阐述和探讨，希望和工科院校实践性较强的类似专业主干课程的同行进行交流以便进一步改进和完善。

［1］李振龙.“自动控制原理”课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，32（2）：66-72.

［2］李庆新.大学英语分级教学中的分模块教学研究［J］.CEPE中国电力教育，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

王荣峰（1963-），男，副教授，从事铸造工艺教学研究。

山西省2013年教学改革研究项目（编号：J2013062）