课题驱动案例式《铸造工艺与工装设计》教学模式的研究

陈宗民，赵而团，杨思一，姜　英（山东理工大学，山东淄博 255049）

课题驱动案例式《铸造工艺与工装设计》教学模式的研究

陈宗民，赵而团，杨思一，姜英
（山东理工大学，山东淄博 255049）

铸造工艺与工装设计是材料成型及控制工程专业铸造方向主要的专业课，对培养学生的铸造工程能力至关重要。根据春季招生生源的特点，指出了目前在铸造工艺与工装设计课程中存在的问题，包括教学体系陈旧、师资匮乏、配套实验项目单薄、课程设计不足、考核方式不合理和质量监控不足。通过分析问题，提出了新的教学模式，即课题驱动案例式教学模式。该模式可以激发学生的学习兴趣，极大提高学习效率，同时对目前师资的培养方法、配套课程设计和课程质量的监控提出了建议。

教育；教学研究；铸造；铸造工艺；人才培养

中国的铸造行业发展很快，目前雄踞世界第一铸造大国地位。但据中国铸造年鉴和中国铸造协会对部分工厂调查分析统计［1］，铸造人才的知识结构和技术水平已不适应目前铸造业的需求，这是我们在铸造人才培养方面的一个严峻的课题。而《铸造工艺与工装设计》是高等院校材控专业铸造方向的一门理论与实践兼备的专业课，该课是铸造专业学生以后从事铸造工艺设计所必须打好基础的专业课。但是由于理论知识偏干枯燥，并且以往大部分教学存在理论与实践相脱节的情况，因此教学效果并不理想，因此对其进行教学改革势在必行。

1　本课程课堂教学现状及存在的问题

1.1缺乏与培养方向相关的教学体系

本校春季招生始于2014年，根据山东省教育厅的相关指示精神，春季招生生源主要来自职业学校，学生的知识背景完全不同于夏季生源，另外对该类学生的培养目标是应用型、工程实践型人才。本校过去虽然有材料成型专业《铸造工艺与工装设计》课程的设置，但该课程的设置是基于宽口径培养模式，与春季招生的培养要求并不一致。

1.2教学内容单薄、陈旧

由于专业调整，在宽口径培养模式下，铸造工艺类课程学时大幅减少，学生只是泛泛地接触到一些基本概念，无法真正理解和掌握铸造工艺的精髓。另外，由于铸造行业的飞速发展，教学内容滞后，不能反映现代铸造技术及铸造工艺设计新方法。如，在教材选取上相关老师还是选用十几年前的教材，甚至某些工艺标准也是被弃用的旧标准。

1.3课内实验体系不完善

实验设备陈旧，实验内容也完全是简单的验证性实验，没有综合性和创新性实验，学生兴趣不高，难以培养学生的应用和创新技能。

1.4考核方式不合理

课程的考试方式是单一的闭卷答题考核，考核内容多以基础概念的考察为主，这种考核方式不能满足对学生工程能力和创新能力强化培养的要求。

1.5教学方法陈旧

在传统的《铸造工艺与工装》教学中，老师手持粉笔，按照事先写好的教案在黑板上写写画画，这种以教师对知识体系的主观理解为中心的说教式教学不能保证学生全面、准确地理解和掌握知识体系。利用多媒体教学工具虽然能够将设备结构和原理、工艺流程、运动机理等动态直观地展现给学生，加深学生的理解，但依然是填鸭式教育，学生无法自主思维，不能培养和锻炼学生的主观能动能力。

1.6工艺教师匮乏

由于工艺教师匮乏，许多学校甚至无法开设工艺课。目前高校大部分年轻教师都是本硕博一条线培养出来的，即使接触一些工程项目，也基本是预研性的，加之高校中职称评定的压力，年轻教师基本不进行工程类项目的研究。因此，高校中青年教师的工程能力普遍较差，铸造专业尤甚。

1.7与之相配套的课程设计环节比较薄弱。

《铸造工艺与工装设计》课程设计的教学目的是使学生系统地掌握铸造工艺及工装设计的基本知识和技能，在完成课程设计中培养和提高学生分析和解决铸造工程实际问题的能力。但目前在课程设计中存在着以下不足：

（1）设计时间不足。在过去的教学计划中，铸造工艺课程设计时间只有一周，学生只能针对一些简单小件进行初步的概念性设计。

（2）任务单一，导致学生兴趣不大。过去通常是十几个学生一个任务，且时间局限，许多学生缺乏主动性和积极性，无法真正按照思路进行完整设计，有些学生甚至有抄袭现象。

（3）管理不善。由于教师不能全程监控课程设计，导致学生思想上不够重视，相当一部分学生在设计时间内做其它事情，最后甚至抄袭应付了事。

2　拟改进的措施及实施方案

2.1建立全新的《铸造工艺与工装设计》教学体系

在新教学体系中重点从以下几个方面进行研究、探讨与实施：

（1）教学内容和教材优化。随着科学技术发展和知识更新速度不断加快，目前《铸造工艺与工装设计》课程的内容滞后于最新的铸造技术。在本教改项目的实施中拟加强目前较为先进的新型树脂砂工艺方法、新型设计手段，如设计软件和模拟软件在铸造工艺设计中的应用等。此外，对一些新出现的工艺方法，至少把基本原理介绍给学生。

（2）优化学时和内容分布。为了让学生能够牢固地掌握铸造工艺和工装设计理论基础，灵活运用所学习过的知识，开拓设计思路，在项目的实施中把工艺课程进行了模块化设计，每个模块都进行综合训练，如型砂配制设计、铸造工艺方案设计、工装设计、缺陷分析等。使学生及时地巩固铸造工艺与工装设计理论，为将来的整体设计搭建理想平台。

（3）适当加大实验学时，精心设计安排实验内容。鉴于该课程的工程性和实践性特点，综合性实验对学生尤为重要。在本项目的实施中将加大实验学时并重新设计实验内容。

2.2完善《铸造工艺与工装设计》的教学模式

在本项目的实施中拟采用课题驱动案例教学法的教学模式。课题驱动教学模式也就是在学习专业知识的过程中，由教师指导学生，针对一个具体、共同的课题积极主动地利用学习资源自主地解决问题。《铸造工艺与工装设计》是实践性很强的专业核心课程，主要任务是使学生掌握砂型铸造工艺与工装的设计，编制相关工艺规程，了解铸造车间的管理和生产以及提高分析和解决铸造问题的能力。在教学中将教材中没有的、真实的铸件教给学生，在整门课的学习中围绕这个具体的课题，从工艺设计到可能出现的问题进行全方位的指导，这样有利于实现该课程的培养目标。

案例教学法［2］是指围绕一定的教学目的，将工程案例加以典型化处理而形成的一种特定的教学案例，以供学生们分析、思考、讨论并做出各自判断的一种教学模式。在《铸造工艺与工装设计》课程的教学活动中，这种教学模式有助于启发学生思维，通过举一反三的训练，提高分析和解决问题的能力

2.3强化《铸造工艺与工装设计》课程设计

通过课程设计达到如下目的和要求：

（1）巩固、加深和运用铸造工艺与工装课程中的理论知识及其他有关专业课和基础课（《机械设计原理》《机械制图》《铸造CAD》等）的知识。

（2）使学生系统地掌握铸造工艺及工装设计的基本知识、基本方法和技能，提升查阅及应用资料和手册的基本能力，培养设计、运算技巧、数据处理以及使用图纸、文字表达设计思路的能力。

（3）在设计过程中，要鼓励学生利用CAD等先进的设计方法。另外，教师在设计过程中可就某个问题与学生进行讨论，鼓励他们提出自己的设想和观点，保证学生可独立的进行工艺设计的全过程，调动学生的积极性、主动性，启迪学生的创造性思维，使学生得到工艺及工装设计能力的系统训练，为毕业后从事实际设计工作打下夯实的基础。

2.4加强师资队伍的建设

教师队伍建设是做好教学工作的保证，没有工艺、工程实践的教师很难胜任《铸造工艺与工装设计》课程的教学工作。鉴于目前高校青年教师的工程能力普遍较差，要形成一支高素质的铸造专业教师队伍，必须要建立培训机制，要不断引进人才且注意培养锻炼，使他们尽快成为教学骨干。要尽量发挥老教师的作用，以老带新，通过青年教师导师制度、专业课程组建设、实习实训团队建设等对青年教师传帮带。要建立和健全教学考评和激励机制，试行公正合理的量化标准和评定制度，建立学生对教师教学水平和教学质量的评价制度和方法，以量化指标对教师的教学予以评价，促进教师自身水平和素质的提高。

2.5改革考核方式。

建立综合考核体系。传统的考核方式是通过闭卷考试考查学生对理论知识的掌握程度，有时学生为了应付考试，采用死记硬背的方式，导致许多学生对本课程的掌握很差但考分却比较高。结合该课程课题驱动案例教学模式的特点，采用多模块的考核方式。考核分为期末考试、课内任务完成状况考核、科技活动考核等几个模块，其中参加铸造工艺竞赛可以折算为一定的分数。期末考试的卷面成绩占总成绩的60%，考核内容以应用型内容为主；课内任务完成占总成绩的20%；实验成绩占20%；科技竞赛可以折算加分。

对于铸造工艺与工装课程设计，学生最终成绩的评估要贯穿于工艺工装设计的整个过程，要进行“定量”评估。比如，将成绩分为以下几个方面：设计理念（态度、方法、手段等）20分；文献检索和分析10分；设计方案的合理性及创造性20分；工艺及工装设计图纸的质量10分；设计说明书的质量20分；答辩情况：20分。综合分即为该生的《铸造工艺与工装设计课程设计》成绩。

2.6组织参加铸造工艺大赛

通过专业大赛，运用所学知识，模拟整个铸造工艺及装备的设计，让学生真正成为一名铸造工艺设计师，并通过专家评委的评审，检验课堂教学效果和学生的掌握情况，为学生日后走上工作岗位，将知识转化为实际生产力奠定了良好的基础。近年来我们组织学生参加的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛便是这样一个很好的平台，参赛学生需要先利用三维造型软件绘制零件图，铸造工艺设计过程中，学生需要前期分析零件结构，之后根据课堂所学理论知识从铸造工艺每一步进行逐步分析，并且使用计算机数值模拟软件对工艺方案进行验证，且可以锻炼学生铸造设计软件的操作能力。

3　结论

（1）采用课题驱动案例教学模式，使学生成为课堂教学中的主体，使学生学习的目的性更强、内容更具体，提高了学生的积极性和主观能动性，从而极大地提高学习效率。

（2）改革考核方式，使考试真正成为提高教学效率的杠杆。

（3）将学生工艺比赛纳入教学效果的一部分。

［1］ 骆志勇.高职学院在铸造人才培养方面的思考［J］.铸造技术，2008，29（4）：546-548.

［2］ 张文达.案例教学法在铸造工艺学课程中的应用［J］.中北大学学报（社会科学版），2007，23（12）：184-186.

Study on Subject-Oriented Case Teaching Mode for Foundry Process & Tools Design

CHEN Zongmin， ZHAO Ertuan， YANG Siyi，JIANG Ying
（Shandong University of Technology， Zibo 255049， Shandong，China）

According to the characteristics of the spring enrollment students， the problems existing in the course of Foundry Process & Tools Design are pointed out in this paper， including the out-of date teaching system，the lack of teachers， the defi ciency of experiments and course practice， unreasonableness of evaluation and the inadequacy of quality control. Based on the analysis， the new teaching method is put forward， the subject-oriented mode. The mode can stimulate students' interest and greatly improve the effi ciency during teaching. At the same time， the current teacher training methods， experiment and course practice quality monitoring are also proposed.

Education； Teaching method research； Foundry； Foundry technology； Talent-training

C961；

A；

1006－9658（2015）02-0001-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.001

2014-10-09

稿件编号：1410-677

陈宗民（1963—），男，工学硕士，副教授，主要从事铸造合金、铸造工艺及的研究和教学工作.