《铸造工艺设计》多功能立体教室的构建与应用

2014-11-20魏胜辉刘瑞玲贾丽敏

铸造设备与工艺 2014年3期

魏胜辉，刘瑞玲，贾丽敏

（河北科技大学材料科学与工程学院，河北石家庄 050018）

《铸造工艺设计》是材料成型及控制工程专业铸造模块的一门主干专业课，主要讲授砂型铸造工艺设计的方法和原理，课程实践性和应用性较强。和其他课程一样，从目前教学实际看，师讲生听，师演生看，师问生答的单一教学方式仍是许多教师教学的重要特征[1]。同时这门教学过程中存在相关生产实习质量难以保证，工艺设计与生产实习脱节等问题[2]，为弥补这个缺陷，虽然利用了一些多媒体手段，但课堂教学时教师仅借助于多媒体技术手段进行灌输式的讲解，往往事倍功半[3]。“铸造工艺工装陈列室”是为《铸造工艺设计》课程建设的，室内陈设典型的铸造工艺及工装模型，功能比较单一，主要供学生课下参观，目的是增强学生对铸造工艺设计的感性认识。但多年来，“铸造工艺工装陈列室”的使用与《铸造工艺设计》课堂教学脱节，两者没有相互促进，“铸造工艺工装陈列室”的功能名存实亡。鉴于此，课程组对“铸造工艺工装陈列室”进行改造，构建了全新的“铸造工艺设计”多功能立体教室，全方位地为《铸造工艺设计》课程教学服务，提高了教学质量。

下面将介绍“铸造工艺设计”多功能立体教室的构成、功能与使用效果。

1 多功能立体教室的概念

把各种相关的教学资源集中在一个教室里，形成一个集讲、听、查阅、讨论为一体的综合性教室。在这间教室里，不仅有传统教室所有的讲台、黑板、课桌、多媒体设备等设施，还有与课程相关的三维实体的教具模型，与模型对应的文字和图片资料，以及各种形式的电子文件，如电子文档，二维工程图、三维实体图和爆炸图等图形文件，音频资料，视频资料等，我们称此综合性教室为多功能立体教室。

“铸造工艺设计”多功能立体教室则是针对《铸造工艺设计》这门课程构建的、具有以上功能的综合性教室，是在学院原有的“铸造工艺工装陈列室”的基础上改造而成。其目的是利用此教室进行《铸造工艺设计》现场教学，提高教学时效性和教学质量。

2 《铸造工艺设计》多功能立体教室的组成

教室由两部分组成：硬件系统和软件系统。

2.1 硬件系统

硬件系统如图1所示，主要分为三个区域：

1）多媒体讲台区。在这个区域设有多媒体讲台设备：包括讲台、投影仪、屏幕及黑板、音响设备、计算机、网络设备及相关软件系统。

2）模型展示区。这个区域以展柜的形式分列在教室周围，各种铸造工艺工装模型教具按照课程内容体系分类，陈列在展柜内。展柜内除了这些模型，还配有文字、图纸资料。同时，设有与多媒体电脑连接的网络终端设备。

3）学生听课、讨论区。这个区域在教室中心，设有课桌、椅子等设备。是学生听课、讨论的主要场所。

图1 多维立体教室布置图

2.2 软件系统

软件系统主要包括平面及电子文件资料和软件管理系统。平面资料主要是文字和图纸资料，它们是与各模型相对应的文字说明和图纸。电子文件包括电子文档、二维和三维图形文件、音频资料和视频资料。其中音频资料主要是由教师录制的介绍模型、铸造工艺设计过程的音频资料，也有部分搜集整理的音频资料。视频资料主要是搜集整理、制作的针对不同工艺工装设计的讲解视频，也有部分是通过计算机模拟仿真软件形成的铸件成形过程的动画视频。

软件管理系统是自主开发的管理以上资料的系统。可以实现对资料的分类、编辑、查阅等功能。并且配以多个终端，在终端的操作也能够很方便对资料进行调阅查看。

3 多功能立体教室的功能与应用

3.1 讲

是指教师在教室的讲解。教师可以在这个教室完成传统课堂上的教学。即可以用板书，也可以用多媒体设备，亦或两者结合。

另外，也是最重要的一点，教师在讲解相关铸件的铸造工艺时，可随时拿取展柜中的实物模型、模具进行讲解。这样避免了仅仅借助图纸和图片进行生硬死板地讲解，大大提高了讲课的生动性，使一些抽象的知识变得直观、易懂。学生的学习兴趣和对知识点理解能大幅度提高。在一定程度上弥补了学生缺乏实践知识的不足，提高了教学时效性和教学效果。

再者，在上讨论课或者课余时间，可针对展柜内模型、模具的铸造工艺进行知识的深层次讲解，让学生能够举一反三，融会贯通，这是传统课堂教学往往所不能达到的。

3.2 听

是指学生作为学习的主体来听。在这间教室，学生不仅能像平常一样听老师的讲解，更重要的是学生可以随时到这间教室进行“听课”。这间立体教室里的多媒体设备有教师讲课的视频资料，学生可以随时调出来听。另外，有关教室所摆放的各种模具，其相关的工艺设计的声音资料也都在电脑内存储，由专用的系统来管理。学生如果想了解某一个模具的设计资料，只要按动模具旁边的菜单按钮，系统就会自动播放相关音频资料，很方便的去“听”，并且在听的同时还能看相对应的图纸、文字等资料。

3.3 查阅

学生在教室可以查阅有关《铸造工艺设计》课程的文字、图片、音频、视频等各种资料。这些资料分别按照不同的模块分类，用专门的计算机系统进行管理，学生可以根据自己的需求，随时到教室进行查阅。这样的查阅有很强的针对性，学生不用到图书馆或者网络去海量的查阅筛选。极大提高了这门课程的学习效率。比如想了解某一铸件的铸造工艺设计过程和实际生产过程，只要找到教室展柜内相对应的模具，就可以通过软件系统，打开相关的文字资料、图纸资料和视频资料，很直观地了解设计和实际生产过程，并且还可以通过模拟仿真视频了解分析不同工艺对铸件形成过程、铸件质量等的影响。

3.4 讨论

学生可以随时到多功能立体教室就课程中的某些问题进行研究讨论。这间教室可以提供学生讨论问题的素材和相关资料。通过这些行之有效、富有效率的讨论，能使学生在提高学习兴趣和主观能动性的同时，有效地解决学生在学习中遇到的问题，提高教与学的效率。

多功能立体教室的使用采用半开放式管理和使用。课堂授课时学生在此教室上课。如果没有学生上课占用教室，泽采用开放实验室的方式进行管理，学生可以随时到此教室进行学习。如此，发挥了学生的主观能动性，体现了学生作为学习主体的地位。能够使学生在课堂之外，方便地学习与课程相关的、针对性很强的知识，提高了学生的学习效果。

4 多功能立体教室的作用

4.1 整合资源，提高教学效率

以往《铸造工艺设计》课程的教学资源分散，课堂授课、实验、学习讨论都在不同的场所和时间进行，空间和时间上的分离使学生对相关知识的理解产生脱节。多功能立体教室将教学资源整合，能方便的提供给需要的学生，提高了学习效率，有利于实现高效教学。

4.2 变被动式学习为“研究式”学习、互动式学习

多功能立体教室的构建，就像为课程建立了一个专业的“研究室”，到这里学习的学生不再是一个单纯的“学”生，而是一个个带着自己“课题”的“研究”者。在这个“研究室”，学生可根据自己不同需求，合理利用教室的多维资源，去探求答案。这有利于发挥学生的主观能动性，也是实施因材施教的一个有效途径。同时，这种多维立体的教学使得互动式学习变得便捷可行。如此课堂氛围是中教学信息的传递方式不是单向和单一的，而是师生之间、学生之间、群体之间多向互动[5]。