新工科背景下《铸造合金及熔炼》课程思政教学设计

林 波 何项项 肖华强

（贵州大学机械工程学院 贵州·贵阳 550025）

0 前言

高等教育的方向是培养中国特色社会主义的建设者和接班人，教育是关乎中华民族伟大复兴的基础。在中国特色社会主义新时代，国家战略的制定和目标的完成需要高等教育的支持，在社会发展多元化的今天，高等教育也面临新的问题、新的挑战，如何在挑战中把教育工作做好，并且引领新时代，是尤为重要的。

课程思政是在新时代下高等教育的新模式。课程思政主要包括思想政治教育的理论知识、价值理念以及精神追求，潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响。课程思政的本质是立德树人，而高校又是课程思政的主要阵地，要充分发挥教师的带头作用，运用显隐结合的教育方法将思政元素引入课堂教学中，无缝连接，起到“润物无声”的育人效果，在传授知识、技能的同时，实现价值的引领，以此实现培育一流人才的目标。

1 教学目标

1.1 课程目标以及课程思政目标

（1）学习和掌握铸造过程的基本概念、工艺原理等，掌握熔炼的主要设备、加热原理以及常见的各种熔炼方法的特点。

（2）能够根据铸件的特征，选择合适的铸造合金及熔炼方法，确定金属液态成型工程问题中的设计目标和技术方案。

（3）能够将铸造合金及熔炼的原理应用于铸造工艺流程设计和系统集成，并体现创新意识。

（4）了解铸造熔炼过程中资源再利用、污染物排放对铸造工艺的影响，考虑环境保护和可持续发展的理念和内涵，贯彻绿色铸造理念。

1.2 课程思政目标

（1）掌握社会主义核心价值观和铸造强国的含义，培养学生的家国情怀。

（2）掌握“大国工匠精神”，培养学生的职业素养和创新意识。

（3）了解“军民融合”和“航空报国”的含义，培养学生科技创新的拼搏斗志。

（4）理解总书记“绿水青山就是金山银山”的绿色铸造理念，培养学生环境保护意识。

（5）了解铸造工程实际，培养学生科学思维方式。

2 教学内容

本课程的授课对象是大三学生，已经学习了《金属性及热处理》等专业基础课，具备了材料学、物理冶金的基础知识，但对合金熔炼方法不太了解，需要了解铸造过程中的科学问题以及铸造科技人员的职责与任务，以提升自身能力和专业素养，故本节课将通过以下五个方面介绍本课程的主要内容以及本节课的学习重点，从而达到工程教育认证和课程思政的要求。

2.1 工程教育认证和课程思政的重要性

工程教育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，目的是保证工程专业毕业生满足职业工程师的教育要求。随着中国实施更加开放的人才政策，工程技术人才国际交流合作日益频繁，提高中国工程教育质量尤为重要，这对中国工程技术领域应对国际竞争、走向世界具有重要意义。

在领导和教师的共同努力下，我校机械工程专业顺利通过了工程教育认证，为我校工程教育的国际化打开了新的局面。在工程教育认证下，为进一步落实“全程育人、全方位育人”的教育方针，本课程有必要将思政教育引入教学，培育新时代的国之栋梁。课程思政重在落实，以机械工程学院材料成型及控制工程系全国样板党支部的建设为例，在建设过程中，涌现了一批优秀的党员，例如获得贵州大学教育教学成果特等奖、贵州大学“突出贡献奖”、贵州省三八红旗手、贵州大学模范共产党员等荣誉称号的黄放教授，要充分发挥榜样在身边的作用，主动学习其先进事例，以此培养学生的“社会主义核心价值观”和爱党爱国主义情怀。

2.2 铸造在制造业中的地位

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，目前我国制造业的发展目标，是到2025年基本实现工业化，迈入制造强国行列，新中国成立100年时，把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国。而铸造业又是现代制造业的基础工艺之一，故铸造业的发展在一定程度上也代表着国家的生产实力。

铸造生产具有适用范围广、材料来源广泛以及成本低的特点，而且成型的铸件也有一定的尺寸精度，甚至可作为成品或零件直接使用。以纪录片《大国重器》为例，片中的“天鲲号”、C919国产大飞机、北斗系统等是装备制造业的国之重器，他们的成功研发不仅说明我国综合国力在加强，也反映出铸造在制造业中占有举足轻重的地位；再如中国航天科工第十研究院有色合金铸造高级技师毛腊生，获得了全国劳动模范、全国技术能手等荣誉称号。通过学习这些案例，不仅有助于培养学生的民族自豪感，激发自主创新、艰苦奋斗的科研探索精神，还有助于树立“航空报国”的崇高理想，培养学生的职业素养、创新意识以及“大国工匠”精神。

2.3 铸造合金概述

讲授铸造合金的发展是本节课的重点内容。我国是世界冶铸技术的发源地，从商朝的后母戊鼎到西周时期的青铜，从晋国的大铁鼎再到战国时期的铁铲，在世界冶铸技术史上，我国劳动人民做出了卓越的贡献。这些铸造器具的问世无不体现了古代工匠的智慧，通过这些事例的学习，不仅可以使学生感受中华文化的博大精深，还可以大大增强学生的民族自豪感。

近代以后，随着工业技术的发展，金属的应用被极大的开发了出来，形成了多种铸造合金，例如铜合金、铝合金、镁合金、钛合金等。铜合金可分为黄铜、青铜和白铜，例如黄铜有较高的强度和耐腐蚀性，不仅可用于军用舰船和螺旋桨，也可用于制造阀门和一些管道配件；铝合金、铝基复合材料等由于其密度低、强度高、加工性能优良等特性不仅被应用于航空航天、汽车、船舶等行业，而且在日常生活中也可以见到其踪迹，例如门窗、餐具等；镁合金和钛合金都具有低密度、高比强度、高刚度等优良性能，故两者在汽车、兵器、航天等轻量化领域大有用武之地，例如导弹外壳是用镁合金制造的，而军用飞机的骨架是由钛合金制造的。

例如西工大研发的C919大飞机，在设计上，大飞机采用先进的“翼身融合”布局；在用料上，主要为铝合金和先进的复合材料；在制造上，应用3d打印钛合金作为C919大飞机的中央翼缘条。通过此事例的学习，不仅可以使学生感受铸造合金重要用途，还可以大大增强学生的民族自豪感，并培养学生的开拓创新的精神。

2.4 铸造熔炼技术概述

一个合乎力学性能要求的优质铸件的产生，不仅与原材料、铸造技术有关，也与铸造方法的选择有关，不同的铸件需要选择不同的铸造方法。铸造方法可分为普通砂型铸造（如砂型铸造）和特种铸造（如金属型铸造、熔模铸造等铸造）。

砂型铸造是将铸造砂填在模具周围，压实后从分型面处取出模具，再从浇筑口注入金属溶液，冷却取出后便得到目标器具，砂型铸造分型面和浇筑口的位置至关重要，往往关系到成品质量。熔模铸造是用蜡制成目标器具的蜡模，并在蜡模外部包覆耐火材料作为壳，例如泥浆，将内部蜡模熔化后浇入金属溶液，故熔模铸造又称“失蜡铸造”。熔模铸造法可以用来铸造一些艺术品、钱币等。

而熔炼技术的高低在一定程度上也决定了铸件的质量。在近代，随着工业技术的发展，出现了新的铸造熔炼技术，例如冲天炉熔炼、电弧炉和感应电炉熔炼、电阻炉熔炼等。冲天炉熔炼铸铁是利用底部焦炭燃烧时所产生的高温气流使上面的铸铁熔化；电阻炉、电弧炉、感应电炉都是利用热效应来对材料进行加热的。电阻炉加热较为均匀，较之于火炉无烟尘无噪声，但使用费用较高；电弧炉的温度可根据不同的电压而调节，不仅操作较方便，且热效率也较高；感应电炉应用范围较广泛，且较之于电弧炉，热效率更高，也更节能。

通过铸造熔炼技术概述的学习，学生能够结合工艺需求、效率、节能减排等多方面考虑后而做出最佳技术方案，这对培养学生的专业能力、职业道德以及环境保护意识具有积极作用。

2.5 铸造合金及熔炼的发展趋势

在进入近代以后，铸造技术有了快速的发展，尤其是智能化工程，智能设备的应用不仅可以完成一些高温合金的铸造以及轻合金的精密铸造，而且可以大批量、多种类的铸造生产，大大提高了生产效率，再结合先进的检测技术，例如无损探伤，可以保证铸件的质量高而稳定。但在高质量、高效率生产的同时，节能减排也是不可忽视的重要目标，故耐高温合金和轻合金精密铸造、高效准确的质量检测以及智能发展、绿色发展是铸造领域的前沿，这在铸造领域的高水平论文中也可见一斑。此部分的学习不仅可以使学生了解铸造领域的前沿，还可以培养学生的工程伦理和科学思维方式，以及在成本、节能、环保等方面的职业素养，贯彻绿色铸造理念。

3 结束语

学习完《铸造合金及熔炼》的绪论部分，学生会对合金的熔炼方法、铸造过程的基本概念等都有一定了解，并也能够根据铸件的特征，选择合适的铸造合金及熔炼方法。此节课的学习不仅提高了学生自身的知识储备，而且还培养了他们的职业道德、创新意识、家国情怀以及安全环保意识，工程实例的学习将智育与德育融合在一起，为新工科背景下工科的教育提供新思路。