基于工程教育专业认证的压铸工艺与模具设计课程教学改革

游晓红，王录才，王 芳，田继红

（太原科技大学材料学院，山西太原 030024）

·教学研究·

基于工程教育专业认证的压铸工艺与模具设计课程教学改革

游晓红，王录才，王 芳，田继红

（太原科技大学材料学院，山西太原 030024）

以工程教育专业认证为契机对专业课《压铸成型工艺与模具设计》进行了课程改革。首先用工程教育的思想和理念分析了现有的课程教学与工程教育认证要求的差距；以本课程对毕业要求的支撑作用以及本课程在课程体系中的定位为依据制定了课程目标；根据课程目标优化了教学内容、教学方法以及考核方式；本着教学内容、教学方法与课程考核方式支撑课程目标的达成为原则进行了课程建设。实践证明课程改革后有利于学生学习积极性、主动性的提高；有利于提升学生解决复杂工程问题的能力。该课程的改革成果对相关专业课程改革具有一定的借鉴作用。

工程教育专业认证；压铸工艺与模具设计；课程目标；课程建设

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。以我国加入《华盛顿协议》为契机，为了进一步提升我校材料成型与控制工程专业的办学质量、提升毕业生的市场认可度，我校材料成型与控制工程专业积极申请了工程教育专业认证。为了保证专业所培养的毕业生符合工程教育认证的要求，材料成型专业结合工程教育认证的标准以及我校多年来的办学经验对专业培养方案作了修订。作为支撑毕业要求最基本单元的课程也对照认证标准进行了改进与优化。

《压铸成型工艺与模具设计》是材料成型专业有关模具设计的一门专业课，首先用工程教育的思想和理念来分析现有的课程教学与工程教育认证要求的差距，以本课程对毕业要求的达成为目标，从课程教学的每个环节入手进行改进、优化。

1 课程教学现状与存在的问题

1）教师的教学理念的差距：现有课堂教学过分强调课堂教学“教什么”、“怎么教”而忽略了结果；是一种以教师为主体的教学方式。而工程教育专业认证强调的是：毕业要求需要学生学什么，学生通过这门课能学到什么，是一种以学生为主体，结果为导向的教育理念；

2）课程内容陈旧，课堂教学重知识传授，轻工程实践能力与职业素质的培养，理论与实践环节脱节。由此导致学生所学的理论知识与生产实际严重脱节，使其动手能力、分析问题和解决问题的能力以及创新能力普遍较差，不适应企业对人才的需求；

3）课程间相互独立，不注重课程间的关联性，授课内容难免有重复。一方面不利于学生综合能力的培养，另一方面造成了教学资源的浪费；

4）现有的课程体系，实验课依附理论课，而且课程实验所占比例较低；同时理论验证性实验比例较大，综合性、设计性、工程性实验项目所占的比例较低，不能较好地满足学生工程综合素质和创新意识的培养；

5）现有的教学方法与手段较落后。现有的教学方法以教师“传授”为主、以课本内容为主，不利于独立思考能力与创新能力的培养；教学手段以静止的、二维的多媒体为主，不利于教学内容的有效掌握。

2 基于工程教育认证的压铸工艺与模具设计课程建设

压铸工艺与模具设计作为材料成形与控制工程专业模具方向的一门针对液态成型模具设计方面的专业课，定位是工程应用，学时数为32.结合该课程对毕业要求的支撑作用以及这门课程在专业课中的定位，确定了其课程目标。根据课程目标优化教学内容、教学方法以及考核方式，本着教学内容、教学方法与课程考核方式支撑课程目标的达成为原则进行课程建设。

2.1 基于工程教育认证的课程目标

依据压铸工艺与模具设计课程对毕业要求的支撑作用以及这门课程在专业课中的定位，确定了课程目标，课程目标与毕业要求指标点的队应关系见表1.

课程目标在原有的基础上结合对毕业要求的支撑作用以及课程的定位细化为知识目标和能力目标，并且与教学内容、考核方式进行一一对应。

课程知识目标：1）熟悉压铸生产原理和方法、压铸合金、压铸生产常用设备；2）熟悉压铸件结构工艺性分析及结构设计的原则；3）掌握压铸成型工艺过程、特点、应用范围及控制因素；4）掌握压铸成型模具结构特点、设计方法与计算原则；5）熟悉压铸模具常用钢材及热处理工艺。

能力目标方面分为3个层次，由简单的工程问题、中等工程问题到复杂的工程问题：通过本课程的学习使学生具有独立分析、制订一般压铸成型工艺规程的能力；具有对压铸过程出现的质量问题进行分析的能力，并能提出可行的解决方案；具备设计压铸成型模具及制品质量分析与控制的能力；在制定压铸工艺与设计压铸模具时具有正确应用相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规的能力；并能正确分析压铸过程对于环境和社会可持续发展的影响。

表1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

2.2 细化知识目标和能力目标优化教学内容

根据教学内容支撑课程目标的达成原则细化知识目标，优化教学内容。在原有符合本课程知识结构的基础上力求做到厚基础、重实践、强应用。

1）强调课程内容对课程目标的支撑关系，细化每一个知识目标和能力目标，并将课程内容与课程目标用巨阵表的方式列在课程教学大纲中。不支撑课程目标的内容可以不讲或少讲，课程目标需要的内容一个都不能少，以有效利用课程时间。如为了支撑“能正确认识压铸过程对于环境和社会可持续发展的影响”这条课程目标，增加了压铸过程经济性分析、压铸过程对环境的影响以及相应的环保措施等知识目标与内容；

2）注意课程与课程的关联性，有效分配课时数。全面了解与本课程相关的课程，将课程内容分为“复习内容”、“了解内容”和“掌握内容”三个层次。其他课程已经学习过的内容列为“复习内容”，课时数只是用来帮助学生对已学内容的回顾以及在本课程中的应用；了解内容指对课程目标弱支撑的内容，这部分内容课时数较少；所有对课程目标强支撑内容都列入掌握内容，要有足够的课时和方法保证内容的掌握。如：“压铸合金”这部分内容已在“材料科学基础里”学习过，所以被列为复习内容，只占用2学时，主要用来说明压铸合金的特点；“压铸机”这部分内容已在“材料成型设备”课程中学习过，也被列为复习内容，只占用2学时，主要用来复习各种压铸机的异同点以及设备与模具的关系。压铸件结构设计、压铸工艺、压铸模结构设计是本课程的重点内容也是“掌握内容”。

3）内容选择上要求做到精、新、广、用。精，指在融会贯通教学内容的基础上挑选出最基本的内容、方法与典型应用；新，指将压铸方面的新的知识、成果、技术纳入教学内容，妥善处理好传统内容传承与新技术的引进的关系；广，指在保持本课程知识体系的基础上，处理好和其他课程的关系；用，指注重理论与实际的融汇贯通，加强实用性，突出实践性，特别注入工程意识，包括经济、质量、环境等诸多因素对压铸过程的影响，注重对学生解决压铸过程复杂问题能力的培养。

2.3 围绕学习目标设计学习任务优化教学方法

根据知识目标和能力目标确定学习目标，围绕学习目标设计学习任务，而教学方法与教学手段是学习目标达成的保障。

2.3.1 推行目标性教学方式，提高学生的学习动力

目标性教学方式就是让学生有目标地去学习。利用第1堂课“概论”，不久要让学生了解本课程的学习目标，更重要的是让学生了解每一个学习目标之间的关系与关联性；同时强调每一个学习目标对课程目标以及毕业要求的支撑关系；最后要让学生明白本课程的考核方式。让学生清楚为什么要学习这门课、学习这门课能达到什么样的目标以及如何学习。有学习的动力才能有学习的积极性。

2.3.2 强调课程与课程的关联性，优化教学内容培养学生应用所学知识解决本课程问题的能力

在融汇贯通课程内容的前提下，强调课程与课程的关联性，包括前面所学课程与本课程的关联性和本课程与后面课程的关联性。这种教学理念贯穿整个教学过程中，如“压铸合金”内容应用到“材料科学基础”的知识，“压铸机”内容应用到“材料成型设备”的知识，“压铸模设计”内容会应用到“机械制图”、“互换性”、“材料力学”、“理论力学”、“机制工艺学”等先修课程内容。教师引导学生应用所学知识解决现有问题，使学生有成绩感，提高学生自主学习的兴趣。本课程与后面课程的关系主要是模具设计方法与模具结构设计可以应用到其他的模具设计中，使学生加强对这部分的认识，引导学生灵活应用所学知识，以起到举一反三的效果。

2.3.3 推行启发式、研讨式、案例式教学

案例教学法由古希腊哲学家苏格拉底最早开创。原是一种讨论问题的方式，即从意见对立中寻求矛盾，在矛盾中寻找新的意见，在归纳的基础上，形成对真理的表述。现代案例教学，是指教师根据教学目的的要求，组织学生针对案例内容，运用所学知识进行思考、分析、讨论和交流等的教学活动，从而提高学生分析问题和解决问题能力的教学方法。它有利于教学相长，有利于充分调动学生学习主动性，生动具体、直观易学，能够集思广益。

“压铸工艺与模具设计”课程具有鲜明的工程实际背景，传统的满堂灌和填鸭式的课堂讲授和死记硬背的学习方式易使学生失去学习兴趣达不到掌握知识与应用知识的目的。

本课程案例教学法的特点是在将压铸案例贯穿整个课程的教学过程与学生的学习过程中。从第二堂课开始对教学班学生进行分组，5个人一组（依据班级人数定），每个组由老师分配一个压铸件，随着课程的进行每个人要完成相应的任务，每个关键任务完成后每个小组经讨论后拿出较合理的方案，在讨论课上进行分享。如在“压铸模结构设计”内容中成型部分零件的设计学习完后，同学们要设计出相应压铸件的成型部分零件，并互相分享。

教学过程中，教师在严格按照教学大纲进行授课的基础上，以压铸典型案例贯穿整个教学过程，教学过程“一案到底”，将课程的基本概念、基本理论和相关模具设计工程案例有机联合。如从压铸合金、压铸件的设计到压铸模的设计始终结合手机外壳的成形具体事例，使学生认识到如何运用所学知识来解决实际问题，从而提高对压铸模设计的认识。并将模具设计的一些新的方法有机地溶入教学中，同时注重讲解模具结构的设计、模具的失效方面的知识使学生能够将前面所学知识与模具设计结合起来。

从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题，一方面提高了学生的学习兴趣以及学习的积极性；另一方面通过师生的共同努力，使学生举一反三，理论联系实际，融会贯通，增强知识，提高了综合能力和水平。

2.3.4 将课程设计与课堂教学相结合，使学生得到实际工程能力的培养

根据课程的安排这门课程结束后有一个模具设计课程设计，学生们可以将这门课上所用案例作为后面课程设计的选题，这样将课程设计与课堂教学相结合，学生带着问题去学习，通过学习解决课程设计中的实际问题，提高学生学习兴趣的同时，使学生得到实际工程能力的培养。

2.3.5 充分利用多媒体课件和实物教具等教学手段

在教学过程充分利用多媒体课件和实物教具等教学手段，使二维的模具结构三维化、立体化、动作化，大大提高了教学趣味性，增大信息量，提高学生学习兴趣，有效掌握课程知识。可以弥补课程实验偏少的不足。

2.4 围绕学习目标的达成优化考核方式与考核内

容，细化评分标准、合理实施考核

课程考核结果是评估课程目标是否达成的主要依据，所以考核方式与考核内容的合理与否直接影响着课程目标的达成评价。考核内容、学习活动、评分标准必须与课程学习目标相对应，其相互关系如图1所示。

图1 考核内容、学习活动、评分标准与课程学习目标的关系

本课程采用5级制的考核方式，考核内容包括课堂教学活动中的测验、课后作业、案例分析大作业、期末考试等，采用综合形式对学生进行考核，学生的最终成绩评定按课堂测试成绩占20%，平时成绩占25%（上课回答问题10%、课后作业10%、出勤5%），案例分析大作业25%，期末考试30%进行统计。

围绕课程学习目标，布置一定量的作业。作业类型以概念题，分析题，计算题为主，更好地训练、考察学生对基本知识的深度理解与应用；作业中的每项内容都需要与细化的学习目标相对应。

通过案例教学中布置的压铸件压铸模设计大作业，对重要的知识点进行深层次的锻炼。通过案例分析大作业，可以培养学生解决复杂工程问题的能力。在案例分析大作业中要体现设计背景、资料、内容和要求，要体现学习目标要求、能力要求和详细的评分标准；并且每一个考察环节都与细化的学习目标或能力目标相对应。

围绕课程学习目标设计期末考试，期末考试中的每项内容都需要与细化知识点或能力点相对应。

将学习任务与知识点和能力点相对应，便于后期的评估和反思；每一部分都制定详细的评分标准，细化评分标准，是科学、合理考核的关键。

2.5 课程目标达成度评价

课程结束后以一个教学班级为单位提交课程考核分析报告、课程目标达成度评价报告，为专业的持续改进以及专业毕业要求达成度的评价提供参考依据；并通过改进促进和保证学生达到材料成型及控制工程专业制定的毕业要求，进而实现专业的培养目标。

课程目标达成度评价包括考试、作业、实验等所有考核内容和环节，明确相对应的课程目标指标点，对每一个指标点给出评价结果，并根据评价结果提出问题和持续改进方案，具体评价方式要体现在教学大纲中，以保证评价方式的持续性，评价结果的常态性。

3 结 语

经过课程改革后形成的教学文件是教学大纲，课程结束后提交课程考核分析报告、课程目标达成度评价报告。教学大纲作为课程教学的指导性文件保证了课程改革成果的延续性；课程考核分析报告、课程目标达成度评价报告是后续持续改进的依据。课程改革后运行两年，从课程考核分析报告、课程目标达成度评价报告数据表明，学生在综合分析试题的得分明显提高，典型铸件模具设计大作业质量明显提高，说明课程改革后有利于学生学习积极性、主动性的提高；有利于提升学生解决复杂工程问题的能力。

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Course Teaching Reform of Die-casting Technique and Mold Design Based on Engineering Education Certification

YOU Xiao-hong，WANG Lu-cai，WANG Fang，TIAN Ji-hong
（Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024，China）

The course reform of Die-casting Technique and Mold Design was carried out at the opportunity of engineering education certification.The gaps between existing course teaching and engineering education certification requirements were analyzed using the thoughts and ideas of engineering education.The program objective of this course was set up according to its supporting effect to the graduation requirements and its orientation in the course system.The teaching content，method and evaluation mode were optimized according to the course objective，in turn，the course objective was supported by the teaching content，method and evaluation mode.Practice has proved the reform helped the students enhance their learning enthusiasm and initiative，and improve their capability to resolve complex engineering problem.

engineering education certification，Die-casting Technique and Mold Design，course objective，course construction

TG316-4;G642

A

1674-6694（2017）04-0001-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.04.016

2017-06-29

游晓红（1965-），女，教授。

2014年山西省高等学校教学改革项目（基于工程教育认证的模具专业方向课程体系研究,项目编号：J2014072）；2013年太原科技大学教育质量工程项目（“塑料成型工艺与模具设计”课程案例库的建设，项目编号：3）.