《金屬液態(tài)精密成形技術(shù)》課程教學(xué)改革研究與實踐

蘆剛 嚴青松 盧百平 晏玉平

摘要：金屬液態(tài)精密成形技術(shù)是一門知識面非常廣的專業(yè)方向必修課，對課程進行教學(xué)改革和實踐，目的是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新意識，幫助學(xué)生樹立正確的就業(yè)觀與創(chuàng)業(yè)觀，提高學(xué)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的成功率。

關(guān)鍵詞：金屬液態(tài)精密成形技術(shù);課程內(nèi)容;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）15-0127-02

金屬液態(tài)精密成形技術(shù)是一門知識面非常廣的專業(yè)方向必修課，主要包括熔模精鑄、反重力鑄造、快速鑄造等十多種金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，針對鑄造企業(yè)技術(shù)需求和學(xué)生就業(yè)要求，對金屬液態(tài)精密成形技術(shù)課程進行教學(xué)改革和實踐，著重培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新意識，幫助學(xué)生樹立正確的就業(yè)觀與創(chuàng)業(yè)觀，提高學(xué)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的成功率。

一、課程改革的具體內(nèi)容和重點解決的問題

根據(jù)課程培養(yǎng)目標，根據(jù)航空企業(yè)金屬液態(tài)精密成形技術(shù)特點，將課程內(nèi)容分成三個模塊，模塊一：改變鑄型材料的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，在教學(xué)實驗室易于實現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué)法和實驗法;模塊二：改變充型加壓方式的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，易于實現(xiàn)案例法，部分鑄造技術(shù)可以借助科研平臺實現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué);模塊三：先進的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，易于實現(xiàn)課堂討論法。根據(jù)不同模塊進行課程改革，課程改革的具體內(nèi)容和重點問題具體如下：

模塊一：改變鑄型材料的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，在教學(xué)實驗室易于實現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué)法和實驗法;（1）以航空企業(yè)為主，闡明金屬液態(tài)精密成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)業(yè)意識;（2）將最具航空特色的熔模鑄造成形技術(shù)作為授課重點，結(jié)合現(xiàn)場教學(xué)法和實驗教學(xué)法，在實驗室觀察航空零件熔模精密鑄造成形過程。（3）增加典型航空發(fā)動機葉片金屬液態(tài)精密成形考核環(huán)節(jié)，通過實驗過程中的親手操作，在傳授知識的同時注意發(fā)展學(xué)生的能力。（4）基于知行合一的教學(xué)方法，可以有效地提高學(xué)生學(xué)習效率和效果。

模塊二：改變充型加壓方式的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，易于實現(xiàn)案例法，部分鑄造技術(shù)可以借助科研平臺實現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué);（1）著重以案例法講述該模塊內(nèi)容，將生產(chǎn)實踐結(jié)合課堂內(nèi)容，形成具有多元素表征的潛在價值案例，引導(dǎo)學(xué)生進入科學(xué)探索和反思的學(xué)習過程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力;（2）重點講授最具航空特色的液態(tài)金屬精密成形技術(shù)——反重力鑄造成形技術(shù)，以復(fù)雜航空發(fā)動機機匣體零件反重力鑄造成形為案例，讓學(xué)生掌握反重力鑄造工藝原理和航空企業(yè)實際產(chǎn)品生產(chǎn)流程;（3）以企業(yè)實際產(chǎn)品和往屆大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計大賽題目為案例，聘請企業(yè)技術(shù)人員為兼職教師，講授金屬液態(tài)精密成形工藝方案設(shè)計，學(xué)生必須掌握中等復(fù)雜零件金屬液態(tài)精密成形工藝方案和參數(shù)的選擇。

模塊三：先進的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，易于實現(xiàn)課堂討論法。（1）將科研成果引入授課內(nèi)容，例如增加3D打印模樣/具先進技術(shù)及其應(yīng)用，擴大學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性，提高學(xué)生知識水平和思維能力;（2）此部分內(nèi)容以討論法為主要形式，課堂僅對書本知識內(nèi)容進行簡單的介紹，要求學(xué)生具備一定的知識基礎(chǔ)、理解能力和獨立思考能力。

二、多模式教學(xué)方法，提高教學(xué)效率和效果

金屬液態(tài)精密成形技術(shù)作為材料成形及控制工程專業(yè)（鑄造方向）一門主要專業(yè)課，因為內(nèi)容特殊性，學(xué)生在掌握的過程中，無論從學(xué)習的方法上還是理解的難度上，都對授課教師的理論知識和實踐經(jīng)驗提出了一定的要求。例如鑄型的材料的改變或充型方式的改變，進而改變了液體金屬充填鑄型的過程及隨后冷卻凝固的條件，使得鑄件無論在凝固時間上還是成形質(zhì)量上，都有了大幅度提高。

模塊一：改變鑄型材料的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，在課堂講授的時候，攜帶一些航空企業(yè)實際生產(chǎn)產(chǎn)品和模具，例如熔模精鑄型殼，在課堂上展示給學(xué)生;同時，輔助采用現(xiàn)場教學(xué)和實驗法，將課堂上展示的熔模精鑄型殼在實驗室完成其制作，這種基于知行合一的教學(xué)方法，利于提高學(xué)生學(xué)習興趣和效率。

模塊二：改變充型加壓方式的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，案例法作為教學(xué)的主要方法，以某型零件的實際生產(chǎn)作為教學(xué)案例，主要包括展示案例、提出問題、啟發(fā)引導(dǎo)、自主探究、歸納總結(jié)和應(yīng)用遷移，案例討論結(jié)束后，輔助分析題考核學(xué)生學(xué)習效果。

模塊三：先進的金屬液態(tài)精密成形技術(shù)，以課堂講授和討論法為主要教學(xué)方法。課堂討論是教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。把學(xué)生分成不同的討論小組，通過對講課中的一些重點和難點的討論，進一步掌握本課程的重點、基本概念和基本理論，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，從而提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

三、完善考核方式

考核是檢查和評價教學(xué)效果的重要手段。課程擬采取“總成績=平時成績（占50%）+開卷考試成績（25%）+閉卷考試成績（占25%）”的考核方式。其中，平時成績中不僅考慮到學(xué)生出勤、平時作業(yè)、討論課等情況（20%），更重要的是設(shè)置具有探索研究性綜合性大作業(yè)——典型航空發(fā)動機葉片金屬液態(tài)精密成形（要求針對企業(yè)真實產(chǎn)品，開展金屬液態(tài)精密成形技術(shù)工藝設(shè)計、計算機數(shù)值模擬驗證、金屬液態(tài)精密成形技術(shù)工藝優(yōu)化等環(huán)節(jié)）（30%）。這種考核方式將大大調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性，也將提高了學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力和知識綜合運用能力，極大地提高學(xué)習效果。

四、課程體系建設(shè)達到的目標

（一）明確課程培養(yǎng)目標

通過航空企業(yè)調(diào)研，結(jié)合2015版培養(yǎng)方案，明確課程培養(yǎng)目標。本課程是液態(tài)成形及模具專業(yè)方向的一門重要的專業(yè)必修課，它的主要任務(wù)是系統(tǒng)地向?qū)W生講授鑄造生產(chǎn)尤其是航空工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的幾種金屬液態(tài)精密成形技術(shù)的工藝原理，講述在幾種鑄造生產(chǎn)方法中，鑄型材料、鑄型工藝及設(shè)計對鑄件質(zhì)量的影響，從鑄造工藝角度分析有關(guān)鑄件缺陷的形成機理及防止途徑。

（二）確定課程教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)本課程的特點、培養(yǎng)目標和定位設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，明確每一章授課重點、難點。在選用優(yōu)秀教材基礎(chǔ)上，并把本學(xué)科最新發(fā)展成果和教改教研成果引入教學(xué)實踐，豐富教學(xué)資源。

（三）形成具有特色的教學(xué)方法和教學(xué)評價體系

根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生特點，改進教學(xué)方法，針對金屬液態(tài)精密成形技術(shù)課程特點，從課程與現(xiàn)實社會生產(chǎn)生活的關(guān)聯(lián)入手，引導(dǎo)學(xué)生掌握項目研究路徑與方法，參與基于專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。通過本課程的學(xué)習和典型鑄件金屬液態(tài)精密成形工藝實訓(xùn)，使學(xué)生達到下列要求：（1）掌握熔模鑄造、低壓鑄造、消失模鑄造等三種主要的金屬液態(tài)精密成形方法的工藝過程，能正確選擇或配制鑄型材料和其他輔助材料，能合理擬定有關(guān)工藝規(guī)程;（2）掌握熔模鑄造、低壓鑄造、消失模等金屬液態(tài)精密成形工藝設(shè)計方法，能夠設(shè)計中等復(fù)雜鑄型工藝及有關(guān)工裝模具;（3）掌握有關(guān)試驗技能和測試技術(shù)。

根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生特點，完善考核方式，有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、樂于實踐，提高自主學(xué)習效果。

（四）形成合理教學(xué)隊伍

結(jié)合金屬液態(tài)精密成形技術(shù)課程的建設(shè)目標，針對目前教師工程實踐能力弱的問題，擬采取以下措施，強化實踐教學(xué)。（1）提高校內(nèi)教師的實踐能力。通過各種措施培養(yǎng)出既有理論知識又有工程實踐知識，既有工程科學(xué)知識又懂教育理論與方法的“雙師型”教師隊伍。（2）聘請兼職企業(yè)工程師授課。學(xué)?？梢詮钠髽I(yè)中聘請有豐富工程經(jīng)歷的、有扎實理論基礎(chǔ)的、有工程師以上職稱的技術(shù)人員擔任兼職教師，負責學(xué)生的實踐課培訓(xùn)。

總之，通過金屬液態(tài)精密成形技術(shù)課程體系的建設(shè)，激發(fā)教師教書育人的積極性和創(chuàng)造性，推動教學(xué)與科研良性互動，培育學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，促進材料成形及控制工程人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升。

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