課題驅動案例式《鑄造工藝與工裝設計》教學模式的研究

陳宗民，趙而團，楊思一，姜　英（山東理工大學，山東淄博 255049）

課題驅動案例式《鑄造工藝與工裝設計》教學模式的研究

陳宗民，趙而團，楊思一，姜英
（山東理工大學，山東淄博 255049）

鑄造工藝與工裝設計是材料成型及控制工程專業鑄造方向主要的專業課，對培養學生的鑄造工程能力至關重要。根據春季招生生源的特點，指出了目前在鑄造工藝與工裝設計課程中存在的問題，包括教學體系陳舊、師資匱乏、配套實驗項目單薄、課程設計不足、考核方式不合理和質量監控不足。通過分析問題，提出了新的教學模式，即課題驅動案例式教學模式。該模式可以激發學生的學習興趣，極大提高學習效率，同時對目前師資的培養方法、配套課程設計和課程質量的監控提出了建議。

教育；教學研究；鑄造；鑄造工藝；人才培養

中國的鑄造行業發展很快，目前雄踞世界第一鑄造大國地位。但據中國鑄造年鑒和中國鑄造協會對部分工廠調查分析統計［1］，鑄造人才的知識結構和技術水平已不適應目前鑄造業的需求，這是我們在鑄造人才培養方面的一個嚴峻的課題。而《鑄造工藝與工裝設計》是高等院校材控專業鑄造方向的一門理論與實踐兼備的專業課，該課是鑄造專業學生以后從事鑄造工藝設計所必須打好基礎的專業課。但是由于理論知識偏干枯燥，并且以往大部分教學存在理論與實踐相脫節的情況，因此教學效果并不理想，因此對其進行教學改革勢在必行。

1　本課程課堂教學現狀及存在的問題

1.1缺乏與培養方向相關的教學體系

本校春季招生始于2014年，根據山東省教育廳的相關指示精神，春季招生生源主要來自職業學校，學生的知識背景完全不同于夏季生源，另外對該類學生的培養目標是應用型、工程實踐型人才。本校過去雖然有材料成型專業《鑄造工藝與工裝設計》課程的設置，但該課程的設置是基于寬口徑培養模式，與春季招生的培養要求并不一致。

1.2教學內容單薄、陳舊

由于專業調整，在寬口徑培養模式下，鑄造工藝類課程學時大幅減少，學生只是泛泛地接觸到一些基本概念，無法真正理解和掌握鑄造工藝的精髓。另外，由于鑄造行業的飛速發展，教學內容滯后，不能反映現代鑄造技術及鑄造工藝設計新方法。如，在教材選取上相關老師還是選用十幾年前的教材，甚至某些工藝標準也是被棄用的舊標準。

1.3課內實驗體系不完善

實驗設備陳舊，實驗內容也完全是簡單的驗證性實驗，沒有綜合性和創新性實驗，學生興趣不高，難以培養學生的應用和創新技能。

1.4考核方式不合理

課程的考試方式是單一的閉卷答題考核，考核內容多以基礎概念的考察為主，這種考核方式不能滿足對學生工程能力和創新能力強化培養的要求。

1.5教學方法陳舊

在傳統的《鑄造工藝與工裝》教學中，老師手持粉筆，按照事先寫好的教案在黑板上寫寫畫畫，這種以教師對知識體系的主觀理解為中心的說教式教學不能保證學生全面、準確地理解和掌握知識體系。利用多媒體教學工具雖然能夠將設備結構和原理、工藝流程、運動機理等動態直觀地展現給學生，加深學生的理解，但依然是填鴨式教育，學生無法自主思維，不能培養和鍛煉學生的主觀能動能力。

1.6工藝教師匱乏

由于工藝教師匱乏，許多學校甚至無法開設工藝課。目前高校大部分年輕教師都是本碩博一條線培養出來的，即使接觸一些工程項目，也基本是預研性的，加之高校中職稱評定的壓力，年輕教師基本不進行工程類項目的研究。因此，高校中青年教師的工程能力普遍較差，鑄造專業尤甚。

1.7與之相配套的課程設計環節比較薄弱。

《鑄造工藝與工裝設計》課程設計的教學目的是使學生系統地掌握鑄造工藝及工裝設計的基本知識和技能，在完成課程設計中培養和提高學生分析和解決鑄造工程實際問題的能力。但目前在課程設計中存在著以下不足：

（1）設計時間不足。在過去的教學計劃中，鑄造工藝課程設計時間只有一周，學生只能針對一些簡單小件進行初步的概念性設計。

（2）任務單一，導致學生興趣不大。過去通常是十幾個學生一個任務，且時間局限，許多學生缺乏主動性和積極性，無法真正按照思路進行完整設計，有些學生甚至有抄襲現象。

（3）管理不善。由于教師不能全程監控課程設計，導致學生思想上不夠重視，相當一部分學生在設計時間內做其它事情，最后甚至抄襲應付了事。

2　擬改進的措施及實施方案

2.1建立全新的《鑄造工藝與工裝設計》教學體系

在新教學體系中重點從以下幾個方面進行研究、探討與實施：

（1）教學內容和教材優化。隨著科學技術發展和知識更新速度不斷加快，目前《鑄造工藝與工裝設計》課程的內容滯后于最新的鑄造技術。在本教改項目的實施中擬加強目前較為先進的新型樹脂砂工藝方法、新型設計手段，如設計軟件和模擬軟件在鑄造工藝設計中的應用等。此外，對一些新出現的工藝方法，至少把基本原理介紹給學生。

（2）優化學時和內容分布。為了讓學生能夠牢固地掌握鑄造工藝和工裝設計理論基礎，靈活運用所學習過的知識，開拓設計思路，在項目的實施中把工藝課程進行了模塊化設計，每個模塊都進行綜合訓練，如型砂配制設計、鑄造工藝方案設計、工裝設計、缺陷分析等。使學生及時地鞏固鑄造工藝與工裝設計理論，為將來的整體設計搭建理想平臺。

（3）適當加大實驗學時，精心設計安排實驗內容。鑒于該課程的工程性和實踐性特點，綜合性實驗對學生尤為重要。在本項目的實施中將加大實驗學時并重新設計實驗內容。

2.2完善《鑄造工藝與工裝設計》的教學模式

在本項目的實施中擬采用課題驅動案例教學法的教學模式。課題驅動教學模式也就是在學習專業知識的過程中，由教師指導學生，針對一個具體、共同的課題積極主動地利用學習資源自主地解決問題。《鑄造工藝與工裝設計》是實踐性很強的專業核心課程，主要任務是使學生掌握砂型鑄造工藝與工裝的設計，編制相關工藝規程，了解鑄造車間的管理和生產以及提高分析和解決鑄造問題的能力。在教學中將教材中沒有的、真實的鑄件教給學生，在整門課的學習中圍繞這個具體的課題，從工藝設計到可能出現的問題進行全方位的指導，這樣有利于實現該課程的培養目標。

案例教學法［2］是指圍繞一定的教學目的，將工程案例加以典型化處理而形成的一種特定的教學案例，以供學生們分析、思考、討論并做出各自判斷的一種教學模式。在《鑄造工藝與工裝設計》課程的教學活動中，這種教學模式有助于啟發學生思維，通過舉一反三的訓練，提高分析和解決問題的能力

2.3強化《鑄造工藝與工裝設計》課程設計

通過課程設計達到如下目的和要求：

（1）鞏固、加深和運用鑄造工藝與工裝課程中的理論知識及其他有關專業課和基礎課（《機械設計原理》《機械制圖》《鑄造CAD》等）的知識。

（2）使學生系統地掌握鑄造工藝及工裝設計的基本知識、基本方法和技能，提升查閱及應用資料和手冊的基本能力，培養設計、運算技巧、數據處理以及使用圖紙、文字表達設計思路的能力。

（3）在設計過程中，要鼓勵學生利用CAD等先進的設計方法。另外，教師在設計過程中可就某個問題與學生進行討論，鼓勵他們提出自己的設想和觀點，保證學生可獨立的進行工藝設計的全過程，調動學生的積極性、主動性，啟迪學生的創造性思維，使學生得到工藝及工裝設計能力的系統訓練，為畢業后從事實際設計工作打下夯實的基礎。

2.4加強師資隊伍的建設

教師隊伍建設是做好教學工作的保證，沒有工藝、工程實踐的教師很難勝任《鑄造工藝與工裝設計》課程的教學工作。鑒于目前高校青年教師的工程能力普遍較差，要形成一支高素質的鑄造專業教師隊伍，必須要建立培訓機制，要不斷引進人才且注意培養鍛煉，使他們盡快成為教學骨干。要盡量發揮老教師的作用，以老帶新，通過青年教師導師制度、專業課程組建設、實習實訓團隊建設等對青年教師傳幫帶。要建立和健全教學考評和激勵機制，試行公正合理的量化標準和評定制度，建立學生對教師教學水平和教學質量的評價制度和方法，以量化指標對教師的教學予以評價，促進教師自身水平和素質的提高。

2.5改革考核方式。

建立綜合考核體系。傳統的考核方式是通過閉卷考試考查學生對理論知識的掌握程度，有時學生為了應付考試，采用死記硬背的方式，導致許多學生對本課程的掌握很差但考分卻比較高。結合該課程課題驅動案例教學模式的特點，采用多模塊的考核方式。考核分為期末考試、課內任務完成狀況考核、科技活動考核等幾個模塊，其中參加鑄造工藝競賽可以折算為一定的分數。期末考試的卷面成績占總成績的60%，考核內容以應用型內容為主；課內任務完成占總成績的20%；實驗成績占20%；科技競賽可以折算加分。

對于鑄造工藝與工裝課程設計，學生最終成績的評估要貫穿于工藝工裝設計的整個過程，要進行“定量”評估。比如，將成績分為以下幾個方面：設計理念（態度、方法、手段等）20分；文獻檢索和分析10分；設計方案的合理性及創造性20分；工藝及工裝設計圖紙的質量10分；設計說明書的質量20分；答辯情況：20分。綜合分即為該生的《鑄造工藝與工裝設計課程設計》成績。

2.6組織參加鑄造工藝大賽

通過專業大賽，運用所學知識，模擬整個鑄造工藝及裝備的設計，讓學生真正成為一名鑄造工藝設計師，并通過專家評委的評審，檢驗課堂教學效果和學生的掌握情況，為學生日后走上工作崗位，將知識轉化為實際生產力奠定了良好的基礎。近年來我們組織學生參加的“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽便是這樣一個很好的平臺，參賽學生需要先利用三維造型軟件繪制零件圖，鑄造工藝設計過程中，學生需要前期分析零件結構，之后根據課堂所學理論知識從鑄造工藝每一步進行逐步分析，并且使用計算機數值模擬軟件對工藝方案進行驗證，且可以鍛煉學生鑄造設計軟件的操作能力。

3　結論

（1）采用課題驅動案例教學模式，使學生成為課堂教學中的主體，使學生學習的目的性更強、內容更具體，提高了學生的積極性和主觀能動性，從而極大地提高學習效率。

（2）改革考核方式，使考試真正成為提高教學效率的杠桿。

（3）將學生工藝比賽納入教學效果的一部分。

［1］ 駱志勇.高職學院在鑄造人才培養方面的思考［J］.鑄造技術，2008，29（4）：546-548.

［2］ 張文達.案例教學法在鑄造工藝學課程中的應用［J］.中北大學學報（社會科學版），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

稿件編號：1410-677

陳宗民（1963—），男，工學碩士，副教授，主要從事鑄造合金、鑄造工藝及的研究和教學工作.