铸造实习的教学模式改革与探索

施允洋　刘方方

【摘 要】为解决现有铸造实习课堂存在学生积极性低、模具陈旧且无新颖性等问题，提出一种结合3D打印铸造实习改革方案。通过学生自主设计模型并打印成型，最终完成造型及铸件浇注。在实习过程中学生起主导作用，且通过分组的方式进行教学，提高团队合作能力。经实践证明，该方案学生在课堂中更加积极，学习内容更加丰富，在实习过程中取得了很好的效果。

【关键词】铸造实习；教学改革；3D打印

中图分类号： G642；TG21-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）36-0045-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.018

Reform and Exploration of Teaching Mode in Casting Internship

SHI Yun-yang LIU Fang-fang

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Suqian University， Suqian Jiangsu 223800， China）

【Abstract】In order to solve the problems of low enthusiasm， old mold and no novelty in the existing casting practice class， a reform plan combining 3D printing casting practice was proposed. Through the student's own design of the model and printing， the final modeling and casting casting. During the internship process， students play a leading role and teach in groups to improve teamwork. It has been proved by practice that the students in the program are more active in the classroom， the learning content is more abundant， and they have achieved good results in the internship process.

【Key words】Casting internship； Teaching reform； 3D printing

0 引言

鑄造实习是热加工实习中重要且必不可少的环节之一，学生在实习过程中不仅可以学习常用零件（铸件）获取方法、铸造生产工艺，更重要的是提高学生动手能力、培养学生工程素养，为后期专业知识学习、工作就业奠定良好基础。实习的群体主要是大一、大二学生，由于专业课接触较少，在实习过程中学生会出现重理论、轻实践，重设计、轻铸造工艺的问题[1-2]。因此，如何在有限的时间内结合现有的实训设备来提高学生课堂中学生积极性、趣味性及提高学生动手操作能力变得尤为重要，铸造实习也面临教学改革和发展。

安芬菊、李德荣[3]提出将铸造实习过程分成多个部分，同时在实习结束后增加学生作品对比环节，鼓励学生更加积极、努力完成实习，取得了良好的效果。蔡静[4]提出在常见造型方法基础上设计一个综合模型造型，同时鼓励学生可以自主选择模具并完成铸件制作，提高学生实操能力。以上两种方法均值得借鉴，但是没有新技术、新知识的融入，且课堂中学生为主导性不强。除此之外，刘毅龙、马运[5]提出了无模铸造教学实践的探索，以PCM无模铸造为背景，增加学生动手环节取代原有PCM设备教学演示环节，可以提高设备使用率及学生积极性。但是由于PCM设备价格高昂、铸件生产周期长，难以在铸造实习课堂普及，可以作为铸造课堂的拓展。

本文以宿迁学院铸造实习为例，分析铸造实习改革前的模式及存在的问题，提出一种教学改革方案，着重分析改革过程中各个细节及采用的方法。通过改革来加强学生的工程训练、培养学生所学知识多元化、提高学生课堂积极性、突出实习过程中学生的主导性。

1 我院铸造实习现状及存在的问题

我院铸造实习自建校以来一直没有大的变动，现拥有混砂机、坩埚电阻炉、造型造芯所需的设备、模具6套等，铸造用金属采用ZL102。在实习过程中，以教师为中心，首先强调实习过程中安全隐患，然后就是铸造相关理论知识讲解。学生动手环节，均由教师示范，学生模仿，直到实习结束。

在实习过程中最大的问题就是学生积极性不高，尤其在整模和分模造型两次作业中，学生出现懒散、注意力不集中，纯粹地按部就班，实习过程中一片死气沉沉。当然该情况并不代表学生不喜爱铸造实习，在最后一次作业，模具是一个小飞机，采用挖砂造型方法，在造型过程中学生状态出现了反转，变得积极主动、相互交流，也有部分同学主动与老师沟通，询问造型过程中一些注意事项，以便自己可以获得一个质量较高的铸件[6]。

因此，我院铸造实习主要的问题就是课堂中教师示范，学生一味地模仿，缺少独立思考的机会；课堂使用的模具陈旧且单调，学生兴趣点较低。

2 教学模式改革

针对我院铸造实习存在的问题，提出一种结合3D打印的铸造实习教学改革。根据学生实际情况选择适当的三维建模软件，学生自主设计模型并通过3D打印机打印成型，最后通过分组讨论选择恰当的造型方法完成造型并浇注。

2.1 课程时间安排

由于采用3D打印与铸造结合的方式，实习过程中需要重新制定授课计划，改革后的实习时间安排如表1所示。由表1可见改革后的实习节奏加快，以往的实习内容被压缩精简至现在实习的前半部分，该部分主要目的是让学生熟悉实习主要内容，熟练掌握造型方法和砂型铸造工艺流程，为实习后半部分做准备。周三开始培训三维造型软件，然后学生自主设计模型，利用周三下午的时间将模型打印出来，最终完成对所打印的模型进行分析、选择合适的造型方法、浇注系统的设计，完成铸件浇注。

2.2 丰富实习内容

改革后的铸造实习课堂增加了学生设计模型、操作3D打印机、观看3D打印过程、学生设计造型方法等环节，相比之前内容更加丰富，尤其是在实习的后半部分，以学生为主导，学生可以选择合适的、具有创意性模型，大大激发了他们的兴趣。同时，在实习过程中需要考虑实习内容的难易度，由于学生专业课程接触较少，因此选择123D Design软件作为建模软件，该软件是一款免费软件，突破了常规软件从草图生成三维模型的建模方法，通过一些简单的图形来设计、创建和编辑三维模型，类似于堆积木的方式建模，比较适合大一、大二的学生使用。

2.3 学生分组、创意设计及成果展示

由于实习过程中涉及新知识较多，一个学生难以在一周时间内完成实习内容，因此课堂采用三人为一组的分组模式。在每一个环节，每一小组的成员各就其职，最终共同完成模型造型。

关于实习过程中学生自定义的模型，教师应衡量选择是否得当，尤其是模型的大小、是否适合用于铸造生产、后期工作的难易度等。

在最终铸件完成后，各小组分别向大家展示自己的作品，讲述自己选择的造型方法、开浇注系统的依据、铸件存在的缺陷、如何提高铸件的质量。

3 实习改革的效果和体会

通过改革，我院铸造实习课堂氛围变得生机勃勃。实习过程中，由于内容更加丰富，实习周期内安排紧凑，学生也变得更加积极主动，在实习结束时候仍有意犹未尽之意。

采用3D打印结合铸造实习的方式具有较高的可行性和新颖性，该方式投入成本较低，随着3D打印技术不断成熟，消费级3D打印耗材的价格也逐渐降低，实习过程中无需花费高昂的材料费，

当然改革后的方案还存在以下问题：

a.模型的选择：部分小组不能够选择恰当的模型，会根据自己的喜爱设计复杂或不适合铸造生产的模型，这种情况将会加大后期造型难度甚至完成不了造型。

b.由于铸造实习室没有机房，在建模的时候需要到机房进行建模，建模后还需到3D打印实习室进行模型打印，这样往复于三个地方会浪费一定的时间和带来一定的麻烦。

4 总结

本文采用3D打印模具取代现有的木模的方式进行实习改革，在实习开展过程中取得了良好的效果，具有一定的创新型和突破性。铸造实习也应该不断融入新鲜血液才能走的更高、更远，学生也能在课堂中承担重要角色，不仅提高自我实操能力，同时通过分组方式提高了团队合作能力，对他们后期学习、工作都有一定的帮助。

【参考文献】

[1]马春利，翟改华，范建明，崔伟清.铸造实習教学质量控制初探[J].中国科教创新导刊，2012（26）：189.

[2]刘金辉.浅谈如何做好铸造实习教学工作[J].中国教育技术装备，2013（04）：143-144.

[3]安芬菊，李德荣.非机械工程类专业铸造实习教学改革探索[J].实验科学与技术，2014，12（03）：120-122.

[4]蔡静.铸造实习的基本内容与实践创新[J].科教导刊（上旬刊），2013（01）：63+97.

[5]刘毅龙，马运.无模铸造教学实践的探索[J].设备管理与维修，2018（11）：14-15.

[6]施允洋，刘方方，房开拓，王晓华.铸造实习课堂教学改革[J].科技视界，2017（19）：91+94.