提升铸造工程实训教学效果的探索与实践

黎 明，周亦敏，朱 震，栾佳斌

(上海理工大学 公共实验中心，上海 杨浦区 200082)

金工实习是工科高等院校本科阶段的主要实践课程之一。目前主要由车工实训、铣磨实训、钳工实训、数控实训、铸造实训与热处理实训这6大教学模块组成[1]。铸造工程实训作为金工实习课程的重要组成部分，它分为理论与操作两个部分，共教授12学时。作为一门工科院校的通识教育课程，机械与非机械专业的大二学生均必须完成该课程。

机械或非机械专业的大二学生均尚未开始专业课程的学习，所以如何在学生完全没有专业知识背景的前提下向他们构建一个金属材料成型的基本概念且教会他们简单操作砂型铸造是铸造实训的一大教学特点。此外，如何把握铸造实训课程教授深浅的度，也是该课程的一大特点。

为培养适应新形势下的创新型人才，铸造工程实训必须提升教学效果。本文结合教学经验与体会，提出了以下4点改善教学效果的措施。

1 引用铸造经典案例，激发学生学习兴趣

学生在接触铸造工程实训课程之前，并没有接触过任何铸造相关的专业知识，属于零基础教学。因此，如何进行新课导入显得至关重要。传统的教学方法直接介绍铸造的定义及各专业名词的意义，虽直截了当却很难激起学生的共鸣，在他们的脑海里对于铸造依旧是一片空白。理论知识的“灌输”很难起到很好的效果。

在引出铸造的定义之前，不妨先向学生提问“古代有哪些东西是用铸造做的？”。学生便会七嘴八舌地提出“青铜器、宝剑、锄头与编钟、四羊方尊、司母戊鼎、永乐大钟或兵马俑”等。此时，应顺着学生的思路及时介绍中华民族璀璨的铸造文化和相关文物的历史背景，并指出兵马俑的人像部分系陶土烧结制成而非采用铸造工艺。提出兵马俑的例子能够让他们加深“非金属的产品一定不是用铸造工艺制成，而铸造工艺适用的对象一定是金属”这一概念。接下来，教师应该向同学抛出“那你们知道这些文物是怎么做的吗？”，这一问题，目的是引导学生探究古代铸造工艺方法，培养对该课程的兴趣。这样，教师即可简要介绍古代铸造的工艺方法及特点，也可适当提到镂空纹饰铸造的工艺方法在学术界的讨论与分歧[2]。此后再引入铸造的定义与专业名词的意义就显得顺其自然，学生的接受程度也更高。

当学生对铸造工艺有一个初步的概念后，不妨让他们讨论现代铸造产品有哪些。经过之前的启发与引导，他们大多都能举出一二。教师可以把学生的思路往兵器、航空、航天、船舶等高精尖行业的方向上引，并举例说明铸造工艺的提高对我国科学技术水平的提升有着重要的意义。如“长三甲”运载火箭舱体采用了新型的铸造方法从而提高了火箭的可靠性等。这些例子不但能够让学生直观地了解到铸造工艺在国家重大装备制造中的关键地位，更能激发起他们的使命感与荣誉感，从而也更加想学好铸造工程实训这门课程。

2 分析实际案例，理论结合实际

在学生进行挖砂造型操作之前，教师需要详细介绍砂型铸造的工艺方法及流程[3]。传统的教学方法照本宣科，极易导致学生实训完毕后完全不知道自己为什么要这样操作，只是在机械地模仿教师示范的内容而已。所以，教师可以尝试引入工程案例教学法[4]以充实砂型铸造教学的内容，从而引导学生思考，培养他们解决实际问题的能力。

由于铸造工程实训的教学对象涵盖全体大二学生，故在工程案例的选择上应兼顾机械专业与非机械专业学生的不同需求，做到区别对待。针对机械专业的学生，应选择企业在使用砂型铸造中遇到的实际质量问题等诸如此类案例，并带动学生一起思考，探寻如何解决这些质量问题。如教师举例中国南车在铸造列车车轮时发现产品出现冷隔的缺陷。在了解冷隔的概念后，学生们会纷纷提出自己的观点并尝试分析产品出现冷隔的原因。教师此时应做适当的引导和启发，让学生自行分析出造成列车车轮冷隔的原因，并让他们提出提高车轮质量的方法。最后，教师应展示中国南车改进铸造工艺质量的方法并点评学生提出的解决方案。

针对非机械专业的学生，应选择企业在使用砂型铸造中遇到的安全事故等此类案例，使学生对砂型铸造的特点有一个全方位的了解。如教师举例华北的某家铸造厂在浇注时发生浇包被击穿导致死伤。在初步了解砂型铸造的浇注过程后，学生会提出自己的观点并尝试分析浇包被金属液体击穿的原因。教师在点评他们的观点后应公布事故的原因是在进行浇注工序前未进行烘干工序导致砂箱内部含有水分所致。最后，教师应总结砂型铸造的特点并给出防范该类事故的方法。

所以，工程案例教学法不仅能提高学生的学习兴趣，抓住理论知识的重点，并使理论知识不那么枯燥。同时，工程案例遗留给学生的问题也能让他们带着思考去学习，多角度思考问题，从企业生产条件、工艺流程优化与生产成本等方面设身处地地为企业着想，让学生在讨论过程中了解到身为一个铸造工艺师的责任与使命，从而培养他们解决实际问题的能力。

3 运用多媒体弥补现场讲解不足

经过4学时左右的理论知识授课后，学生对砂型铸造有了初步的了解。之后，学生将有两次现场操作的机会，分别是连杆造型与飞机模型造型。传统的教学方法直接将学生带到操作现场，由教师一边演示一边讲解，以达到教会学生具有初步挖砂造型能力的目的。

由于砂型铸造实训场地与其他工种的场地共用，导致在讲解的过程中会有杂音干扰。事实上，经过好几轮学生的反馈，纯现场演示讲解的教学效果不甚理想。他们普遍抱怨教师的讲解声音被钳工实训的敲击声盖住而无法听清。此外，一组学生约30人左右，在讲解时围成一圈，由于观察角度问题，不利于学生全面了解造型细节。最后，由于整个演示过程持续30 min左右，所有学生站着听讲解，易出现学生注意力不集中的情况，造成教学效果大打折扣。

针对纯现场演示讲解的弊端，我们可采用多媒体教学的方法[5]，将多媒体资源与现场讲解结合起来，提升挖砂造型的演示效果，为学生的后续操作保驾护航。首先，教师可以把学生带到操作现场，逐一讲解型砂的特点、各工具的用法与安全注意事项。其次，教师将学生带回教室，播放挖砂造型的视频短片，边放视频边做辅助讲解，这样学生就容易理解与记忆。该视频短片是教师在操作场地录制，针对连杆或飞机模型造型，全程演示挖砂造型的过程。针对重点工步如紧实、起模等，视频做了细节放大与多角度展示处理。不仅让学生全方位了解砂型铸造的过程，还让他们学会了一些使用工具的技巧。值得注意的是，教师在视频演示中的操作时所使用的型砂与工具必须和学生操作的相一致，且讲解时不能语速过快，遇到重点内容可反复讲解。

综上所述，现场讲解法与多媒体教学法缺一不可，采用多媒体资源与现场讲解相结合的教学方法能规避纯现场讲解的各种弊端。与此同时，学生也不会机械地模仿教师的演示动作，而是在造型的同时加入了自己的思考。经过近5批学生的反馈，新的教学尝试取得了学生的好评。

4 探究砂型铸造要点难点，提高作品质量

经过教师的操作演示后，学生进入现场操作环节。教师根据学生的作品质量打分并作为铸造实训成绩的重要依据。为了提高学生的创新能力，我们尝试引入讨论式教学法与思维探究教学法，将其运用到学生作品的评判上，引导他们如何提高作品质量、如何规避砂眼与粘砂等问题[6]。

如第3节所述，学生将有连杆造型与飞机模型造型两次挖砂造型的操作机会。连杆造型不进行浇注工序，是飞机模型造型的练手机会，故学生利用这次机会，磨炼挖砂造型技巧，力争做出一个漂亮的飞机模型。

针对学生的连杆造型，教师不应该只是单单打分而已。教师应根据型砂的紧实程度、型腔的“干净”程度与分型面的挖出程度等方面组织学生进行讨论，让他们发现自己的不足并发掘提升的空间。如有必要，可以单独挑一个做得较好的作品，做一个小组式讨论。让学生自己探究如何使用工具才是最好的方式，教师在整个过程中只需做适当的引导。

而针对实际浇注的飞机模型造型，在学生完成将浇注口去除等清理工序后，教师除了对学生的作品打分，还应引导学生探究砂眼与粘砂等缺陷的区别。与此同时，可让他们讨论产生这些缺陷的原因及如何规避的问题，对有见解的学生可适当加分以示鼓励。

经过整个铸造实训过程，非机械类专业学生应对其工艺方法与流程有所了解。针对机械类专业的学生，该实训课程为今后的铸造工艺学等课程打下了良好的基础。

5 结束语

通过对铸造工程实训的分析及研究，探索出适应新形势下培养创新型人才的实训方法。该教学方法有机结合了工程案例教学法、讨论式教学法、思维探究教学法、现场讲解法与多媒体教学法，引导学生探究砂型铸造要点难点的能力[7-12]，既激发了学生的学习兴趣，又培养了学生理论结合实际的能力，更通过工程实训使学生的创新能力得到了锻炼。这样不仅提升了铸造工程实训这门课程的教学效果，也对学生工程专业素养的培育起到了潜移默化的作用。

[1]朱震，吴小竹.工程实习与训练[M].上海：上海科学技术文献出版社，2006.

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