《鑄造工藝設(shè)計(jì)》多功能立體教室的構(gòu)建與應(yīng)用

魏勝輝，劉瑞玲，賈麗敏

（河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018）

《鑄造工藝設(shè)計(jì)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)鑄造模塊的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課，主要講授砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)的方法和原理，課程實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)。和其他課程一樣，從目前教學(xué)實(shí)際看，師講生聽(tīng)，師演生看，師問(wèn)生答的單一教學(xué)方式仍是許多教師教學(xué)的重要特征[1]。同時(shí)這門(mén)教學(xué)過(guò)程中存在相關(guān)生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保證，工藝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)脫節(jié)等問(wèn)題[2]，為彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，雖然利用了一些多媒體手段，但課堂教學(xué)時(shí)教師僅借助于多媒體技術(shù)手段進(jìn)行灌輸式的講解，往往事倍功半[3]?！拌T造工藝工裝陳列室”是為《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課程建設(shè)的，室內(nèi)陳設(shè)典型的鑄造工藝及工裝模型，功能比較單一，主要供學(xué)生課下參觀，目的是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)鑄造工藝設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí)。但多年來(lái)，“鑄造工藝工裝陳列室”的使用與《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)脫節(jié)，兩者沒(méi)有相互促進(jìn)，“鑄造工藝工裝陳列室”的功能名存實(shí)亡。鑒于此，課程組對(duì)“鑄造工藝工裝陳列室”進(jìn)行改造，構(gòu)建了全新的“鑄造工藝設(shè)計(jì)”多功能立體教室，全方位地為《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課程教學(xué)服務(wù)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

下面將介紹“鑄造工藝設(shè)計(jì)”多功能立體教室的構(gòu)成、功能與使用效果。

1 多功能立體教室的概念

把各種相關(guān)的教學(xué)資源集中在一個(gè)教室里，形成一個(gè)集講、聽(tīng)、查閱、討論為一體的綜合性教室。在這間教室里，不僅有傳統(tǒng)教室所有的講臺(tái)、黑板、課桌、多媒體設(shè)備等設(shè)施，還有與課程相關(guān)的三維實(shí)體的教具模型，與模型對(duì)應(yīng)的文字和圖片資料，以及各種形式的電子文件，如電子文檔，二維工程圖、三維實(shí)體圖和爆炸圖等圖形文件，音頻資料，視頻資料等，我們稱(chēng)此綜合性教室為多功能立體教室。

“鑄造工藝設(shè)計(jì)”多功能立體教室則是針對(duì)《鑄造工藝設(shè)計(jì)》這門(mén)課程構(gòu)建的、具有以上功能的綜合性教室，是在學(xué)院原有的“鑄造工藝工裝陳列室”的基礎(chǔ)上改造而成。其目的是利用此教室進(jìn)行《鑄造工藝設(shè)計(jì)》現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，提高教學(xué)時(shí)效性和教學(xué)質(zhì)量。

2 《鑄造工藝設(shè)計(jì)》多功能立體教室的組成

教室由兩部分組成：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

2.1 硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)如圖1所示，主要分為三個(gè)區(qū)域：

1）多媒體講臺(tái)區(qū)。在這個(gè)區(qū)域設(shè)有多媒體講臺(tái)設(shè)備：包括講臺(tái)、投影儀、屏幕及黑板、音響設(shè)備、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相關(guān)軟件系統(tǒng)。

2）模型展示區(qū)。這個(gè)區(qū)域以展柜的形式分列在教室周?chē)?，各種鑄造工藝工裝模型教具按照課程內(nèi)容體系分類(lèi)，陳列在展柜內(nèi)。展柜內(nèi)除了這些模型，還配有文字、圖紙資料。同時(shí)，設(shè)有與多媒體電腦連接的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。

3）學(xué)生聽(tīng)課、討論區(qū)。這個(gè)區(qū)域在教室中心，設(shè)有課桌、椅子等設(shè)備。是學(xué)生聽(tīng)課、討論的主要場(chǎng)所。

圖1 多維立體教室布置圖

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)主要包括平面及電子文件資料和軟件管理系統(tǒng)。平面資料主要是文字和圖紙資料，它們是與各模型相對(duì)應(yīng)的文字說(shuō)明和圖紙。電子文件包括電子文檔、二維和三維圖形文件、音頻資料和視頻資料。其中音頻資料主要是由教師錄制的介紹模型、鑄造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的音頻資料，也有部分搜集整理的音頻資料。視頻資料主要是搜集整理、制作的針對(duì)不同工藝工裝設(shè)計(jì)的講解視頻，也有部分是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬仿真軟件形成的鑄件成形過(guò)程的動(dòng)畫(huà)視頻。

軟件管理系統(tǒng)是自主開(kāi)發(fā)的管理以上資料的系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)資料的分類(lèi)、編輯、查閱等功能。并且配以多個(gè)終端，在終端的操作也能夠很方便對(duì)資料進(jìn)行調(diào)閱查看。

3 多功能立體教室的功能與應(yīng)用

3.1 講

是指教師在教室的講解。教師可以在這個(gè)教室完成傳統(tǒng)課堂上的教學(xué)。即可以用板書(shū)，也可以用多媒體設(shè)備，亦或兩者結(jié)合。

另外，也是最重要的一點(diǎn)，教師在講解相關(guān)鑄件的鑄造工藝時(shí)，可隨時(shí)拿取展柜中的實(shí)物模型、模具進(jìn)行講解。這樣避免了僅僅借助圖紙和圖片進(jìn)行生硬死板地講解，大大提高了講課的生動(dòng)性，使一些抽象的知識(shí)變得直觀、易懂。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解能大幅度提高。在一定程度上彌補(bǔ)了學(xué)生缺乏實(shí)踐知識(shí)的不足，提高了教學(xué)時(shí)效性和教學(xué)效果。

再者，在上討論課或者課余時(shí)間，可針對(duì)展柜內(nèi)模型、模具的鑄造工藝進(jìn)行知識(shí)的深層次講解，讓學(xué)生能夠舉一反三，融會(huì)貫通，這是傳統(tǒng)課堂教學(xué)往往所不能達(dá)到的。

3.2 聽(tīng)

是指學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體來(lái)聽(tīng)。在這間教室，學(xué)生不僅能像平常一樣聽(tīng)老師的講解，更重要的是學(xué)生可以隨時(shí)到這間教室進(jìn)行“聽(tīng)課”。這間立體教室里的多媒體設(shè)備有教師講課的視頻資料，學(xué)生可以隨時(shí)調(diào)出來(lái)聽(tīng)。另外，有關(guān)教室所擺放的各種模具，其相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)的聲音資料也都在電腦內(nèi)存儲(chǔ)，由專(zhuān)用的系統(tǒng)來(lái)管理。學(xué)生如果想了解某一個(gè)模具的設(shè)計(jì)資料，只要按動(dòng)模具旁邊的菜單按鈕，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)播放相關(guān)音頻資料，很方便的去“聽(tīng)”，并且在聽(tīng)的同時(shí)還能看相對(duì)應(yīng)的圖紙、文字等資料。

3.3 查閱

學(xué)生在教室可以查閱有關(guān)《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課程的文字、圖片、音頻、視頻等各種資料。這些資料分別按照不同的模塊分類(lèi)，用專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求，隨時(shí)到教室進(jìn)行查閱。這樣的查閱有很強(qiáng)的針對(duì)性，學(xué)生不用到圖書(shū)館或者網(wǎng)絡(luò)去海量的查閱篩選。極大提高了這門(mén)課程的學(xué)習(xí)效率。比如想了解某一鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，只要找到教室展柜內(nèi)相對(duì)應(yīng)的模具，就可以通過(guò)軟件系統(tǒng)，打開(kāi)相關(guān)的文字資料、圖紙資料和視頻資料，很直觀地了解設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，并且還可以通過(guò)模擬仿真視頻了解分析不同工藝對(duì)鑄件形成過(guò)程、鑄件質(zhì)量等的影響。

3.4 討論

學(xué)生可以隨時(shí)到多功能立體教室就課程中的某些問(wèn)題進(jìn)行研究討論。這間教室可以提供學(xué)生討論問(wèn)題的素材和相關(guān)資料。通過(guò)這些行之有效、富有效率的討論，能使學(xué)生在提高學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性的同時(shí)，有效地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，提高教與學(xué)的效率。

多功能立體教室的使用采用半開(kāi)放式管理和使用。課堂授課時(shí)學(xué)生在此教室上課。如果沒(méi)有學(xué)生上課占用教室，澤采用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的方式進(jìn)行管理，學(xué)生可以隨時(shí)到此教室進(jìn)行學(xué)習(xí)。如此，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，體現(xiàn)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的地位。能夠使學(xué)生在課堂之外，方便地學(xué)習(xí)與課程相關(guān)的、針對(duì)性很強(qiáng)的知識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4 多功能立體教室的作用

4.1 整合資源，提高教學(xué)效率

以往《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)資源分散，課堂授課、實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)討論都在不同的場(chǎng)所和時(shí)間進(jìn)行，空間和時(shí)間上的分離使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解產(chǎn)生脫節(jié)。多功能立體教室將教學(xué)資源整合，能方便的提供給需要的學(xué)生，提高了學(xué)習(xí)效率，有利于實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。

4.2 變被動(dòng)式學(xué)習(xí)為“研究式”學(xué)習(xí)、互動(dòng)式學(xué)習(xí)

多功能立體教室的構(gòu)建，就像為課程建立了一個(gè)專(zhuān)業(yè)的“研究室”，到這里學(xué)習(xí)的學(xué)生不再是一個(gè)單純的“學(xué)”生，而是一個(gè)個(gè)帶著自己“課題”的“研究”者。在這個(gè)“研究室”，學(xué)生可根據(jù)自己不同需求，合理利用教室的多維資源，去探求答案。這有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，也是實(shí)施因材施教的一個(gè)有效途徑。同時(shí)，這種多維立體的教學(xué)使得互動(dòng)式學(xué)習(xí)變得便捷可行。如此課堂氛圍是中教學(xué)信息的傳遞方式不是單向和單一的，而是師生之間、學(xué)生之間、群體之間多向互動(dòng)[5]。

4.3 “學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”得到體現(xiàn)

進(jìn)入多功能立體教室，學(xué)生不再是被動(dòng)的聽(tīng)眾，而是與教師處于同一個(gè)平臺(tái)上，雙方在教育中的地位是平等的，學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)的空間。教師不只是知識(shí)的提供者，而主要是引導(dǎo)者。這種關(guān)系的構(gòu)建，體現(xiàn)了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主思維和創(chuàng)新精神[6]。

綜上，面向《鑄造工藝設(shè)計(jì)》課程的多功能立體教室的構(gòu)建與應(yīng)用，整合了教學(xué)資源，改善了教學(xué)環(huán)境，彌補(bǔ)了一些教學(xué)缺陷，優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程，改革了教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量。

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