新工科背景下《鑄造合金及熔煉》課程思政教學設計

林 波 何項項 肖華強

（貴州大學機械工程學院 貴州·貴陽 550025）

0 前言

高等教育的方向是培養中國特色社會主義的建設者和接班人，教育是關乎中華民族偉大復興的基礎。在中國特色社會主義新時代，國家戰略的制定和目標的完成需要高等教育的支持，在社會發展多元化的今天，高等教育也面臨新的問題、新的挑戰，如何在挑戰中把教育工作做好，并且引領新時代，是尤為重要的。

課程思政是在新時代下高等教育的新模式。課程思政主要包括思想政治教育的理論知識、價值理念以及精神追求，潛移默化地對學生的思想意識、行為舉止產生影響。課程思政的本質是立德樹人，而高校又是課程思政的主要陣地，要充分發揮教師的帶頭作用，運用顯隱結合的教育方法將思政元素引入課堂教學中，無縫連接，起到“潤物無聲”的育人效果，在傳授知識、技能的同時，實現價值的引領，以此實現培育一流人才的目標。

1 教學目標

1.1 課程目標以及課程思政目標

（1）學習和掌握鑄造過程的基本概念、工藝原理等，掌握熔煉的主要設備、加熱原理以及常見的各種熔煉方法的特點。

（2）能夠根據鑄件的特征，選擇合適的鑄造合金及熔煉方法，確定金屬液態成型工程問題中的設計目標和技術方案。

（3）能夠將鑄造合金及熔煉的原理應用于鑄造工藝流程設計和系統集成，并體現創新意識。

（4）了解鑄造熔煉過程中資源再利用、污染物排放對鑄造工藝的影響，考慮環境保護和可持續發展的理念和內涵，貫徹綠色鑄造理念。

1.2 課程思政目標

（1）掌握社會主義核心價值觀和鑄造強國的含義，培養學生的家國情懷。

（2）掌握“大國工匠精神”，培養學生的職業素養和創新意識。

（3）了解“軍民融合”和“航空報國”的含義，培養學生科技創新的拼搏斗志。

（4）理解總書記“綠水青山就是金山銀山”的綠色鑄造理念，培養學生環境保護意識。

（5）了解鑄造工程實際，培養學生科學思維方式。

2 教學內容

本課程的授課對象是大三學生，已經學習了《金屬性及熱處理》等專業基礎課，具備了材料學、物理冶金的基礎知識，但對合金熔煉方法不太了解，需要了解鑄造過程中的科學問題以及鑄造科技人員的職責與任務，以提升自身能力和專業素養，故本節課將通過以下五個方面介紹本課程的主要內容以及本節課的學習重點，從而達到工程教育認證和課程思政的要求。

2.1 工程教育認證和課程思政的重要性

工程教育是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，目的是保證工程專業畢業生滿足職業工程師的教育要求。隨著中國實施更加開放的人才政策，工程技術人才國際交流合作日益頻繁，提高中國工程教育質量尤為重要，這對中國工程技術領域應對國際競爭、走向世界具有重要意義。

在領導和教師的共同努力下，我校機械工程專業順利通過了工程教育認證，為我校工程教育的國際化打開了新的局面。在工程教育認證下，為進一步落實“全程育人、全方位育人”的教育方針，本課程有必要將思政教育引入教學，培育新時代的國之棟梁。課程思政重在落實，以機械工程學院材料成型及控制工程系全國樣板黨支部的建設為例，在建設過程中，涌現了一批優秀的黨員，例如獲得貴州大學教育教學成果特等獎、貴州大學“突出貢獻獎”、貴州省三八紅旗手、貴州大學模范共產黨員等榮譽稱號的黃放教授，要充分發揮榜樣在身邊的作用，主動學習其先進事例，以此培養學生的“社會主義核心價值觀”和愛黨愛國主義情懷。

2.2 鑄造在制造業中的地位

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，目前我國制造業的發展目標，是到2025年基本實現工業化，邁入制造強國行列，新中國成立100年時，把我國建設成為引領世界制造業發展的制造強國。而鑄造業又是現代制造業的基礎工藝之一，故鑄造業的發展在一定程度上也代表著國家的生產實力。

鑄造生產具有適用范圍廣、材料來源廣泛以及成本低的特點，而且成型的鑄件也有一定的尺寸精度，甚至可作為成品或零件直接使用。以紀錄片《大國重器》為例，片中的“天鯤號”、C919國產大飛機、北斗系統等是裝備制造業的國之重器，他們的成功研發不僅說明我國綜合國力在加強，也反映出鑄造在制造業中占有舉足輕重的地位；再如中國航天科工第十研究院有色合金鑄造高級技師毛臘生，獲得了全國勞動模范、全國技術能手等榮譽稱號。通過學習這些案例，不僅有助于培養學生的民族自豪感，激發自主創新、艱苦奮斗的科研探索精神，還有助于樹立“航空報國”的崇高理想，培養學生的職業素養、創新意識以及“大國工匠”精神。

2.3 鑄造合金概述

講授鑄造合金的發展是本節課的重點內容。我國是世界冶鑄技術的發源地，從商朝的后母戊鼎到西周時期的青銅，從晉國的大鐵鼎再到戰國時期的鐵鏟，在世界冶鑄技術史上，我國勞動人民做出了卓越的貢獻。這些鑄造器具的問世無不體現了古代工匠的智慧，通過這些事例的學習，不僅可以使學生感受中華文化的博大精深，還可以大大增強學生的民族自豪感。

近代以后，隨著工業技術的發展，金屬的應用被極大的開發了出來，形成了多種鑄造合金，例如銅合金、鋁合金、鎂合金、鈦合金等。銅合金可分為黃銅、青銅和白銅，例如黃銅有較高的強度和耐腐蝕性，不僅可用于軍用艦船和螺旋槳，也可用于制造閥門和一些管道配件；鋁合金、鋁基復合材料等由于其密度低、強度高、加工性能優良等特性不僅被應用于航空航天、汽車、船舶等行業，而且在日常生活中也可以見到其蹤跡，例如門窗、餐具等；鎂合金和鈦合金都具有低密度、高比強度、高剛度等優良性能，故兩者在汽車、兵器、航天等輕量化領域大有用武之地，例如導彈外殼是用鎂合金制造的，而軍用飛機的骨架是由鈦合金制造的。

例如西工大研發的C919大飛機，在設計上，大飛機采用先進的“翼身融合”布局；在用料上，主要為鋁合金和先進的復合材料；在制造上，應用3d打印鈦合金作為C919大飛機的中央翼緣條。通過此事例的學習，不僅可以使學生感受鑄造合金重要用途，還可以大大增強學生的民族自豪感，并培養學生的開拓創新的精神。

2.4 鑄造熔煉技術概述

一個合乎力學性能要求的優質鑄件的產生，不僅與原材料、鑄造技術有關，也與鑄造方法的選擇有關，不同的鑄件需要選擇不同的鑄造方法。鑄造方法可分為普通砂型鑄造（如砂型鑄造）和特種鑄造（如金屬型鑄造、熔模鑄造等鑄造）。

砂型鑄造是將鑄造砂填在模具周圍，壓實后從分型面處取出模具，再從澆筑口注入金屬溶液，冷卻取出后便得到目標器具，砂型鑄造分型面和澆筑口的位置至關重要，往往關系到成品質量。熔模鑄造是用蠟制成目標器具的蠟模，并在蠟模外部包覆耐火材料作為殼，例如泥漿，將內部蠟模熔化后澆入金屬溶液，故熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”。熔模鑄造法可以用來鑄造一些藝術品、錢幣等。

而熔煉技術的高低在一定程度上也決定了鑄件的質量。在近代，隨著工業技術的發展，出現了新的鑄造熔煉技術，例如沖天爐熔煉、電弧爐和感應電爐熔煉、電阻爐熔煉等。沖天爐熔煉鑄鐵是利用底部焦炭燃燒時所產生的高溫氣流使上面的鑄鐵熔化；電阻爐、電弧爐、感應電爐都是利用熱效應來對材料進行加熱的。電阻爐加熱較為均勻，較之于火爐無煙塵無噪聲，但使用費用較高；電弧爐的溫度可根據不同的電壓而調節，不僅操作較方便，且熱效率也較高；感應電爐應用范圍較廣泛，且較之于電弧爐，熱效率更高，也更節能。

通過鑄造熔煉技術概述的學習，學生能夠結合工藝需求、效率、節能減排等多方面考慮后而做出最佳技術方案，這對培養學生的專業能力、職業道德以及環境保護意識具有積極作用。

2.5 鑄造合金及熔煉的發展趨勢

在進入近代以后，鑄造技術有了快速的發展，尤其是智能化工程，智能設備的應用不僅可以完成一些高溫合金的鑄造以及輕合金的精密鑄造，而且可以大批量、多種類的鑄造生產，大大提高了生產效率，再結合先進的檢測技術，例如無損探傷，可以保證鑄件的質量高而穩定。但在高質量、高效率生產的同時，節能減排也是不可忽視的重要目標，故耐高溫合金和輕合金精密鑄造、高效準確的質量檢測以及智能發展、綠色發展是鑄造領域的前沿，這在鑄造領域的高水平論文中也可見一斑。此部分的學習不僅可以使學生了解鑄造領域的前沿，還可以培養學生的工程倫理和科學思維方式，以及在成本、節能、環保等方面的職業素養，貫徹綠色鑄造理念。

3 結束語

學習完《鑄造合金及熔煉》的緒論部分，學生會對合金的熔煉方法、鑄造過程的基本概念等都有一定了解，并也能夠根據鑄件的特征，選擇合適的鑄造合金及熔煉方法。此節課的學習不僅提高了學生自身的知識儲備，而且還培養了他們的職業道德、創新意識、家國情懷以及安全環保意識，工程實例的學習將智育與德育融合在一起，為新工科背景下工科的教育提供新思路。