新工科背景下《鑄造合金及熔煉》課程思政教學(xué)設(shè)計

林 波 何項項 肖華強

（貴州大學(xué)機械工程學(xué)院 貴州·貴陽 550025）

0 前言

高等教育的方向是培養(yǎng)中國特色社會主義的建設(shè)者和接班人，教育是關(guān)乎中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)。在中國特色社會主義新時代，國家戰(zhàn)略的制定和目標的完成需要高等教育的支持，在社會發(fā)展多元化的今天，高等教育也面臨新的問題、新的挑戰(zhàn)，如何在挑戰(zhàn)中把教育工作做好，并且引領(lǐng)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(xué)生的思想意識、行為舉止產(chǎn)生影響。課程思政的本質(zhì)是立德樹人，而高校又是課程思政的主要陣地，要充分發(fā)揮教師的帶頭作用，運用顯隱結(jié)合的教育方法將思政元素引入課堂教學(xué)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(xiàn)價值的引領(lǐng)，以此實現(xiàn)培育一流人才的目標。

1 教學(xué)目標

1.1 課程目標以及課程思政目標

（1）學(xué)習(xí)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(shè)備、加熱原理以及常見的各種熔煉方法的特點。

（2）能夠根據(jù)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(tài)成型工程問題中的設(shè)計目標和技術(shù)方案。

（3）能夠?qū)㈣T造合金及熔煉的原理應(yīng)用于鑄造工藝流程設(shè)計和系統(tǒng)集成，并體現(xiàn)創(chuàng)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(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和內(nèi)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(yǎng)學(xué)生的家國情懷。

（2）掌握“大國工匠精神”，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。

（3）了解“軍民融合”和“航空報國”的含義，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)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(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護意識。

（5）了解鑄造工程實際，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式。

2 教學(xué)內(nèi)容

本課程的授課對象是大三學(xué)生，已經(jīng)學(xué)習(xí)了《金屬性及熱處理》等專業(yè)基礎(chǔ)課，具備了材料學(xué)、物理冶金的基礎(chǔ)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(xué)問題以及鑄造科技人員的職責與任務(wù)，以提升自身能力和專業(yè)素養(yǎng)，故本節(jié)課將通過以下五個方面介紹本課程的主要內(nèi)容以及本節(jié)課的學(xué)習(xí)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(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)，目的是保證工程專業(yè)畢業(yè)生滿足職業(yè)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(shù)人才國際交流合作日益頻繁，提高中國工程教育質(zhì)量尤為重要，這對中國工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)對國際競爭、走向世界具有重要意義。

在領(lǐng)導(dǎo)和教師的共同努力下，我校機械工程專業(yè)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(xué)，培育新時代的國之棟梁。課程思政重在落實，以機械工程學(xué)院材料成型及控制工程系全國樣板黨支部的建設(shè)為例，在建設(shè)過程中，涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀的黨員，例如獲得貴州大學(xué)教育教學(xué)成果特等獎、貴州大學(xué)“突出貢獻獎”、貴州省三八紅旗手、貴州大學(xué)模范共產(chǎn)黨員等榮譽稱號的黃放教授，要充分發(fā)揮榜樣在身邊的作用，主動學(xué)習(xí)其先進事例，以此培養(yǎng)學(xué)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(yè)中的地位

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，目前我國制造業(yè)的發(fā)展目標，是到2025年基本實現(xiàn)工業(yè)化，邁入制造強國行列，新中國成立100年時，把我國建設(shè)成為引領(lǐng)世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國。而鑄造業(yè)又是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，故鑄造業(yè)的發(fā)展在一定程度上也代表著國家的生產(chǎn)實力。

鑄造生產(chǎn)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(chǎn)大飛機、北斗系統(tǒng)等是裝備制造業(yè)的國之重器，他們的成功研發(fā)不僅說明我國綜合國力在加強，也反映出鑄造在制造業(yè)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(shù)能手等榮譽稱號。通過學(xué)習(xí)這些案例，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)自主創(chuàng)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(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)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(fā)展是本節(jié)課的重點內(nèi)容。我國是世界冶鑄技術(shù)的發(fā)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(zhàn)國時期的鐵鏟，在世界冶鑄技術(shù)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(xiàn)了古代工匠的智慧，通過這些事例的學(xué)習(xí)，不僅可以使學(xué)生感受中華文化的博大精深，還可以大大增強學(xué)生的民族自豪感。

近代以后，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，金屬的應(yīng)用被極大的開發(fā)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(fù)合材料等由于其密度低、強度高、加工性能優(yōu)良等特性不僅被應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶等行業(yè)，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(yōu)良性能，故兩者在汽車、兵器、航天等輕量化領(lǐng)域大有用武之地，例如導(dǎo)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(fā)的C919大飛機，在設(shè)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(fù)合材料；在制造上，應(yīng)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(xué)習(xí)，不僅可以使學(xué)生感受鑄造合金重要用途，還可以大大增強學(xué)生的民族自豪感，并培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新的精神。

2.4 鑄造熔煉技術(shù)概述

一個合乎力學(xué)性能要求的優(yōu)質(zhì)鑄件的產(chǎn)生，不僅與原材料、鑄造技術(shù)有關(guān)，也與鑄造方法的選擇有關(guān)，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(guān)重要，往往關(guān)系到成品質(zhì)量。熔模鑄造是用蠟制成目標器具的蠟?zāi)?，并在蠟?zāi)Ｍ獠堪材突鸩牧献鳛闅?，例如泥漿，將內(nèi)部蠟?zāi)Ｈ刍鬂踩虢饘偃芤海嗜勰ｈT造又稱“失蠟鑄造”。熔模鑄造法可以用來鑄造一些藝術(shù)品、錢幣等。

而熔煉技術(shù)的高低在一定程度上也決定了鑄件的質(zhì)量。在近代，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的鑄造熔煉技術(shù)，例如沖天爐熔煉、電弧爐和感應(yīng)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(chǎn)生的高溫氣流使上面的鑄鐵熔化；電阻爐、電弧爐、感應(yīng)電爐都是利用熱效應(yīng)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(jù)不同的電壓而調(diào)節(jié)，不僅操作較方便，且熱效率也較高；感應(yīng)電爐應(yīng)用范圍較廣泛，且較之于電弧爐，熱效率更高，也更節(jié)能。

通過鑄造熔煉技術(shù)概述的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠結(jié)合工藝需求、效率、節(jié)能減排等多方面考慮后而做出最佳技術(shù)方案，這對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、職業(yè)道德以及環(huán)境保護意識具有積極作用。

2.5 鑄造合金及熔煉的發(fā)展趨勢

在進入近代以后，鑄造技術(shù)有了快速的發(fā)展，尤其是智能化工程，智能設(shè)備的應(yīng)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(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，再結(jié)合先進的檢測技術(shù)，例如無損探傷，可以保證鑄件的質(zhì)量高而穩(wěn)定。但在高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的同時，節(jié)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(zhì)量檢測以及智能發(fā)展、綠色發(fā)展是鑄造領(lǐng)域的前沿，這在鑄造領(lǐng)域的高水平論文中也可見一斑。此部分的學(xué)習(xí)不僅可以使學(xué)生了解鑄造領(lǐng)域的前沿，還可以培養(yǎng)學(xué)生的工程倫理和科學(xué)思維方式，以及在成本、節(jié)能、環(huán)保等方面的職業(yè)素養(yǎng)，貫徹綠色鑄造理念。

3 結(jié)束語

學(xué)習(xí)完《鑄造合金及熔煉》的緒論部分，學(xué)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(jù)鑄件的特征，選擇合適的鑄造合金及熔煉方法。此節(jié)課的學(xué)習(xí)不僅提高了學(xué)生自身的知識儲備，而且還培養(yǎng)了他們的職業(yè)道德、創(chuàng)新意識、家國情懷以及安全環(huán)保意識，工程實例的學(xué)習(xí)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。