OBE理念下《铸造工艺学》教学改革探索

李维俊 孙敬会 古斌 黄耀光

摘  要：《铸造工艺学》是材料成型及控制工程专业一门重要的核心专业课，对培养学生综合能力和应用能力有着重要作用。针对《铸造工艺学》课程传统教学的不足，以OBE教学理念为指导，修改教学大纲，安排教学内容，将企业案例加入到课程内容中去，引入现代化教学手段，实施多元化考核方式。通过以上措施，提高了学生的上课积极性和课堂的教学效果。

关键词：OBE；铸造工艺学；教学改革

Research on Teaching Reform of Casting Technology Course Based on OBE

Li Weijun1，2，3  Sun Jinghui1，2，3  Gu Bin1，2，3  Huang Yaoguang1，2，3

1.School of Materials Science and Engineering， Baise University  GuangxiBaise  533000; 2.College of Ecological Aluminum Industry， Baise University  GuangxiBaise  533000;3.Engineering Research Center of Advanced Aluminium Matrix Materials of Guangxi Province  GuangxiBaise  533000

Abstract：Casting technology is an important core professional course for the major of material forming and control engineering， which plays an important role in cultivating students' comprehensive ability and application ability.Aiming at the deficiency of traditional teaching of casting technology， the following measures are made.Based on the OBE teaching concept， the teaching syllabus has been modified， teaching content has been arranged， enterprise cases have been added to the course content， modern teaching methods have been introduced， and diversified assessment methods have been implemented.Through the above measures， improve the students' enthusiasm in class and classroom teaching effect.

Keywords： outcome based education; casting technology; teaching reform

百色学院材料成型及控制工程专业，基于广西铝工业和有色金属行业发展的人才需求而设置，以铝合金的成型与控制为特色，是材料科学与工程类二级学科专业。针对专业特色，开设了多门材料成形方向的课程，《铸造工艺学》为其中一门重要课程。《铸造工艺学》主要内容有铸造工艺设计的基本概念、铸造工艺方案的确定、浇注系统设计、铸件的凝固和补缩、铸造工装设计、特种铸造，通过课程的学习，使学生掌握铸造工艺基本理论和相关设计的计算方法，能够选择正确的铸造工艺，形成系统的材料成型及控制工程观，为后续的实践课程和相关科研工作打下良好基础。

本课程涉及知识面广、偏向实际生产、综合性强，学生要想较好的掌握铸造工艺学的相关内容有相当的难度。在以往的教学中，教师根据教材内容，结合自身的铸造实际经验，进行授课，授课形式多为PPT加讲授，授课效果主要依靠老师的授课水平，且铸造的生产实践学生较难接触到，难以形成一个直观的认识，使得理论与实践难以结合，学生被动学习、学习兴趣不浓、学习效果差[1]。

成果导向教育（OBE）以学生的学习成果为导向，首先确定课程目标，关注学生通过学习获得了什么，以此进行教学设计及教学实施，并根据学生学习效果持续进行课程改进，从而达到课程目标[2]。自2016以来，已有一定数量的高校实施了OBE工程人才培养模式，相关工科课程的成功案例也比较多。这些高校在工程人才培养方案中有着一些共同的特点：需求导向，培养目标贴合办学定位和社会实际；反向设计，课程设置合理且注重实践环节；学生中心，教学方式着眼于学生个性全面发展；立德树人，全面提高师资队伍素质；持续改进，促进评价体系多元发展[3]。以上这些措施，为构建基于OBE的地方工科院校人才培养模式提供了具体的改进建议。结合《铸造工艺学》课程特点，基于OBE教学理念，对课程进行了教学改革探索。

1《铸造工艺学》课程传统教学现状

1.1教学模式单一

铸造工艺学课程面向大三学生开设，2.5学分，共42课时。虽然课时较充分，但是铸造工艺学所涉及内容较多，从铸型材料的选择，到铸造方案的设计，再到铸件的凝固补缩等等，囊括了铸造工艺的所有环节。这些内容涉及了机械、金属材料、化工原理等多方面的内容，在这有限的课时内，要介绍完所有知识点，只能删繁就简，尽量把所有内容都涉及到。但教学效果并不好，导致课程重点不突出，学生对课程印象不深刻，理解不透彻。

由于相关教材侧重铸造生产的工艺介绍，多为文字的阐述和数据的展示，相关的生产设备的介绍，也多为CAD二维简图。教师上课多采用PPT、板书的方式向学生传授知识，具体的工艺及设备的图片和生产视频较少.所以，学生在没有去过相关企业进行见习的时候，很难想象教材中所讲述的生产工艺和设备的运行方式，缺乏直观的感受，容易导致学生对所学内容产生厌烦情绪，从而影响到学习效果。

1.2理论与实践较难结合

在《铸造工艺学》教学过程中，并没有设置实践环节，教师采用的方法仍以传统讲授法为主。由于课时较少，而内容较多，大量涉及原理的介绍、公式的推导、设备图片的说明，这些都需要在课堂上需要花费大量的时间进行板书和讲解，学生教师之间的互动较少，很难调动学生学习的积极性、参与性。铸造工艺案例较少且复杂，很难在课堂上有限的时间内让学生掌握，不利于学生的学以致用。课堂上老师讲，学生听，只是灌输式课堂，单一输入，学习效果较差[4]。学生缺少相关企业的见习，对铸造生产实际情况不熟悉，很难有直观的感受，不利于相关理论知识的理解。学生很难把所学的理论知识和实际铸造过程联系起来，这显然与我们应用型人才的培养目标是背道而驰的。

1.3考核方式的不足

传统教学的考核方式主要以平时成绩与考试成绩做为综合评价指标，平时成绩主要包括平时作业、课堂考勤、课堂表现组成，占30%，考试多为闭卷，成绩一般占70%。在没有明确课程目标的情况下，这样的考核方式仅仅是考查了学生对课程教学内容和基本知识点的掌握情况，区分的是学生的考试能力，并不能反应学生的应用能力及实践能力[5]。缺乏持续改进措施，每学期完成教学任务后，只是对本学期教学进行成绩分析，提出相关的意见，缺乏多个学期的纵向对比与持续的教学改进。而工程人才的培养注重的是学生对知识的应用与掌握，解决复杂工程问题的能力，这种单一的考核方式并不利于课程目标达成情况的体现。

2基于OBE理念的课程改革探索

2.1优化教学大纲

在制定教学大纲时，应该按照布鲁姆教育目标分类法，尽量运用具体的动词，以理解、应用、分析、评价、创造五个动词为主，以事实性知识（知识点的基本概念、基本理论等）、概念性知识（基本原理、传播模式等）、程序性知识（教学媒体、教育传播模式的选择）、元认知知识（自我评价、对学习任务的认识等）名词，让课程目标整体上具有可学可教可测量性，在具体的专题教学或课堂教学中进一步细化目标。比如，对于记忆这一能力，可以使用复述、引用、描述、定义等动词来表达。对于理解这一能力，可以使用解释、表达、说明、推断等动词来表达。通过这样表述，使教学大纲、教学目标等更具体化。

确定好人才培养方案后，基于OBE教学理念，针对毕业要求及其指标点，明确相关的课程目标，从而进行教学大纲的设计和改革[6]。根据《铸造工艺学》在专业中所发挥的作用，制定了两个课程目标，课程目标一：能够结合材料力学、机械设计等工程基础和凝固成型原理、材料成形原理和工艺等专业知识和数学模型求解方法，用于分析材料铸造中的工艺设计方面的复杂工程问题；课程目标二：能够针对铸造方案设计中具体对象的系统问题，提出解决方案，在方案中能够综合考虑社会、健康、安全、法律、经济、文化以及环境等因素。

这两个课程目标，分别对应了毕业要求1：能够将数学、自然科学、机械设计、机械制造工艺等工程基础和凝固成型原理、热处理、材料成形原理和工艺等专业知识用于解决材料成型控制的复杂工程问题；毕业要求2：设计/开发解决方案：能够针对材料成型及质量控制复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的材料成型装备和成型工艺，并能够在设计环节中体现创新意识并进行创造性活动，同时考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

2.2教学内容及模式的改革

确定以铸造工艺设计的基本概念、铸造工艺方案的确定、浇注系统设计、铸件的凝固和补缩为重点，这4部分是铸造工艺的核心内容，涉及了基本原理及主要工艺。此外，造型材料、铸造工装设计、特种铸造这几部分内容作为次要内容进行讲解，帮助理解这个铸造过程。此外，在见习安排时，增加铸造生产企业，使学生直接接触一线生产过程，对铸造生产有更直观的感受。课堂内容多安排现场工艺的图片及视频，增加生产铸件的设计案例，使学生充分了解铸造工艺图和工艺卡的内容与作用。

积极运用现代化教学手段，如雨课堂、学习通、慕课等资源。如课前发布PPT，让学生提前熟悉课程内容；课上教师发布随堂测试，掌握学生学习的状态，并对难点进行讲解，学生也可以随时发布弹幕，向老师反馈信息；同时，课上观察课堂氛围，做好加入课堂互动的准备，如随机点名回答问题，从而保证了学生上课的积极性；课后发布习题、铸造方面的新技术、热点信息等，拓宽学生的知识面，引导其关注行业相关问题[7]。

充分利用ProCast铸造模拟软件，将铸造过程展现出来，包括流场图、凝固温度图、缩松缩孔缺陷分布图，使学生清晰的看到铸造的全过程，从而更容易理解铸造设计的相关原理及现象。ProCast还能进行多种铸造工艺的模拟，如砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等，可以使学生更直观的去认识相关铸造过程。对于工艺优化，如添加冒口、冷铁、改进浇注位置等，可以通过与原方案的模拟对比结果进行比较，从而更具体的讲解不同设计对铸件凝固的影响，掌握设计原理。

鼓励学生积极参与中国大学生机械工程创新创意大赛暨铸造工艺大赛，大赛针对工程案例，给定零件，对其进行铸造工艺设计，最后需给出铸造工艺图及其方案。在比赛过程中，学生根据零件特点，确定浇注位置、分型面、浇注系统具体结构、各项铸造工艺参数，得到铸造工艺图，并以此为依据，绘制铸件图、设计铸造工装、编制工艺卡。整个过程十分贴近铸造生产实践，对学生掌握铸造理论知识，提高铸造设计能力，提升科技创新与工程实践能力大有帮助。

课程思政是一种将思想政治教育元素融入到课程中，从而潜移默化地对学生的思想意识、行为举止产生影响的教育理论[8]。教育的根本任务是立德树人，新时期各高校，应把课程思政融入到人才培养中去，从而保证此任务的完成[9]。本课程将课程思政引入课堂教学，根据每节课，每个章节特点，设计不同的思政内容。比如第一章，介绍我国古代铸造工艺技术及著名的青铜器，培养学生对优秀中华传统文化的认同感。在介绍模样和模板时，提到要正确的工装配合才能造出合格的铸件，告诉学生要树立正确的价值观，指引自己前行道路的正确方向。

加强校企合作，有计划地选送教师到企业接受培训、挂职工作和实践锻炼，把实践经验转化到课程当中，完善课程内容。另一方面，积极邀请企业技术人员作为兼职教师到校上课，或者作为专家做讲座，从企业的角度来为学生上课，让学生掌握一线的生产情况。并且多与现场专家交流，将生产中遇到的一些典型问题，进行设计，运用到具体的案例教学中去，锻炼学生的分析与应用能力。

2.3考核形式的改革及持续改进

课程最终成绩由平时成绩及考试成绩组成，分别占40%及60%。平时成绩包括平时表现和复杂工程问题报告，平时表现利用雨课堂的软件，统计学生的全过程学习状态，包括随堂测试正确率、课后习题完成情况等，综合反映其上课状态。复杂工程问题报告，主要铸造工程问题，如查阅文献，列举汽车发动机常用铸造金属材料有哪些，请选择一种材料，分析其特性、铸造难点和相关铸造工艺参数，拟写研究报告。通过这样的方式，考核学生解决工程问题的能力。试卷采用开卷形式，主要以案例题和分析题为主，比如给定铸件结构，让学生计算冒口具体尺寸，或者给出工件，确定其浇注位置，并解释原因。通过优化题目类型，从而考核学生对理论的应用能力。

在每学期课程结束后，对学生的学习情况进行分析，得到课程目标达成分析及持续改进报告。报告内容包括课程任务、课程评价标准、课程目标的设计及实践、定性及定量评价方法。以2023年学期为例，对此学期学生成绩进行分析，计算达成度并生成散点图，从课程评价的结果可知，课程目标一和二都达到了0.7以上，说明学生已基本掌握课程所要求的能力，其中课程目标二的达成情况最高，达到0.771，说明通过本课程目标二的学习，学生很好地能够站在环境保护和可持续发展的角度思考材料成型及控制工程领域问题，能够结合社会、健康、安全、法律、经济、文化以及环境等因素，综合考虑铸造工艺方案；课程目标一的达成情况是0.748，说明学生基本掌握铸造工艺学的基本概念，基本能够将材料成型及控制工程专业的基础知识用于铸造工艺设计，但整体成绩还不是很高，下一年度要加强对学生在上述方面能力的培养。分析考核成绩发现，学生之间成绩差距比较大，有90分以上的高分，也有20多分的低分，说明学生学习态度有较大差距，需要关注每一个学生的学习状态。根据以上的达成度报告分析学生学习情况，从而得出教学效果，并由此进行针对性的教学方法改进，由此不断提升教学质量。

结语

总结《铸造工艺学》传统授课方式所存在的不足，基于OBE教学理念，设置课程目标，对原有教学内容进行改革，完成教学大纲的改进；实施多元化考核方式，真实反映学生学习成果；改进教学方法，借助现代化教学手段，引入实践教学与案例教学。经过1年的课程教学尝试，授课班级学生与往届学生相比，上课积极性有了一定提高，知识应用能力也得到了提升，参加相关学科竞赛也获得了一定的成绩。这些尝试为OBE教学理念融入到人才培养的全过程打下了良好的基础，也是学院培养合格应用型工程人才的坚实保证。

参考文献：

• 林红旗，朱磊，解芳，等.基于OBE的《铸造模具设计一体化课程》教学改革探索[J].内燃机与配件，2018（24）：249-252.
• 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（02）：29-34+70.
• 王显清. 基于OBE的地方工科院校人才培养模式研究[D].哈尔滨理工大学，2019.
• 李庆林，马吉强.工程教育认证标准下铸造合金及其熔炼课程的教与学探究[J].教育教学论坛，2020（31）：199-200.
• 卢百平，芦刚，张磊，等.基于OBE理念的《金属液态砂型成形工艺》教学实践研究[J].铸造技术，2020，41（11）：1091-1094.
• 张翠翠，杨春红.基于OBE的《工程材料及成型技术》智慧课堂研究与实践[J].装备制造技术，2021（05）：216-217+223.
• 蓝峻峰，蒋才云，周利兵.“雨课堂”在物理化学教学中的应用评价[J].化工管理，2023（09）：19-22.
• 王伟春，巫红燕，张振，等.《铸造工艺》课程思政的探索与研究[J].铸造设备与工艺，2022（06）：54-57.
• 康卓仪，刘向军，王峰.“三全育人”视阈下材料成型及控制工程专业大学生工程伦理教育探析[J].铸造设备与工艺，2022（01）：64-66.

基金项目：百色学院生态铝产业学院本科教学改革工程项目——基于OBE理念的《铸造工艺学》课程改革与建设——以百色学院为例；2020年度广西职业教育改革研究项目GXGZJG2020B001；百色学院2021年校级教改项目2021JG41；2022年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2022KY0740）；2022年度百色市科学研究与技术开发计划项目（百科20221480）

作者简介：李维俊（1987—  ），男，汉族，广西陆川人，硕士研究生，讲师，百色学院，主要从事金相分析、金属材料研究。