《金属液态精密成形技术》课程教学改革研究与实践
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作者:芦刚 严青松 卢百平 晏玉平
摘要：金属液态精密成形技术是一门知识面非常广的专业方向必修课，对课程进行教学改革和实践，目的是培养和提高学生创新意识，帮助学生树立正确的就业观与创业观，提高学生就业和创业的成功率。
关键词：金属液态精密成形技术;课程内容;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）15-0127-02
金属液态精密成形技术是一门知识面非常广的专业方向必修课，主要包括熔模精铸、反重力铸造、快速铸造等十多种金属液态精密成形技术，针对铸造企业技术需求和学生就业要求，对金属液态精密成形技术课程进行教学改革和实践，着重培养和提高学生创新意识，帮助学生树立正确的就业观与创业观，提高学生就业和创业的成功率。
一、课程改革的具体内容和重点解决的问题
根据课程培养目标，根据航空企业金属液态精密成形技术特点，将课程内容分成三个模块，模块一：改变铸型材料的金属液态精密成形技术，在教学实验室易于实现现场教学法和实验法;模块二：改变充型加压方式的金属液态精密成形技术，易于实现案例法，部分铸造技术可以借助科研平台实现现场教学;模块三：先进的金属液态精密成形技术，易于实现课堂讨论法。根据不同模块进行课程改革，课程改革的具体内容和重点问题具体如下：
模块一：改变铸型材料的金属液态精密成形技术，在教学实验室易于实现现场教学法和实验法;（1）以航空企业为主，阐明金属液态精密成形技术应用现状及发展趋势，培养学生创业意识;（2）将最具航空特色的熔模铸造成形技术作为授课重点，结合现场教学法和实验教学法，在实验室观察航空零件熔模精密铸造成形过程。（3）增加典型航空发动机叶片金属液态精密成形考核环节，通过实验过程中的亲手操作，在传授知识的同时注意发展学生的能力。（4）基于知行合一的教学方法，可以有效地提高学生学习效率和效果。
模块二：改变充型加压方式的金属液态精密成形技术，易于实现案例法，部分铸造技术可以借助科研平台实现现场教学;（1）着重以案例法讲述该模块内容，将生产实践结合课堂内容，形成具有多元素表征的潜在价值案例，引导学生进入科学探索和反思的学习过程，培养学生创新创业能力;（2）重点讲授最具航空特色的液态金属精密成形技术——反重力铸造成形技术，以复杂航空发动机机匣体零件反重力铸造成形为案例，让学生掌握反重力铸造工艺原理和航空企业实际产品生产流程;（3）以企业实际产品和往届大学生铸造工艺设计大赛题目为案例，聘请企业技术人员为兼职教师，讲授金属液态精密成形工艺方案设计，学生必须掌握中等复杂零件金属液态精密成形工艺方案和参数的选择。
模块三：先进的金属液态精密成形技术，易于实现课堂讨论法。（1）将科研成果引入授课内容，例如增加3D打印模样/具先进技术及其应用，扩大学生视野，激发学生的学习积极性，提高学生知识水平和思维能力;（2）此部分内容以讨论法为主要形式，课堂仅对书本知识内容进行简单的介绍，要求学生具备一定的知识基础、理解能力和独立思考能力。
二、多模式教学方法，提高教学效率和效果
金属液态精密成形技术作为材料成形及控制工程专业（铸造方向）一门主要专业课，因为内容特殊性，学生在掌握的过程中，无论从学习的方法上还是理解的难度上，都对授课教师的理论知识和实践经验提出了一定的要求。例如铸型的材料的改变或充型方式的改变，进而改变了液体金属充填铸型的过程及随后冷却凝固的条件，使得铸件无论在凝固时间上还是成形质量上，都有了大幅度提高。
模块一：改变铸型材料的金属液态精密成形技术，在课堂讲授的时候，携带一些航空企业实际生产产品和模具，例如熔模精铸型壳，在课堂上展示给学生;同时，辅助采用现场教学和实验法，将课堂上展示的熔模精铸型壳在实验室完成其制作，这种基于知行合一的教学方法，利于提高学生学习兴趣和效率。
模块二：改变充型加压方式的金属液态精密成形技术，案例法作为教学的主要方法，以某型零件的实际生產作为教学案例，主要包括展示案例、提出问题、启发引导、自主探究、归纳总结和应用迁移，案例讨论结束后，辅助分析题考核学生学习效果。
模块三：先进的金属液态精密成形技术，以课堂讲授和讨论法为主要教学方法。课堂讨论是教学中的一个重要环节。把学生分成不同的讨论小组，通过对讲课中的一些重点和难点的讨论，进一步掌握本课程的重点、基本概念和基本理论，培养和锻炼学生分析问题和解决问题的能力，从而提高学生的综合应用能力。
三、完善考核方式
考核是检查和评价教学效果的重要手段。课程拟采取“总成绩=平时成绩（占50%）+开卷考试成绩（25%）+闭卷考试成绩（占25%）”的考核方式。其中，平时成绩中不仅考虑到学生出勤、平时作业、讨论课等情况（20%），更重要的是设置具有探索研究性综合性大作业——典型航空发动机叶片金属液态精密成形（要求针对企业真实产品，开展金属液态精密成形技术工艺设计、计算机数值模拟验证、金属液态精密成形技术工艺优化等环节）（30%）。这种考核方式将大大调动学生学习的积极性，也将提高了学生的应用创新能力和知识综合运用能力，极大地提高学习效果。
四、课程体系建设达到的目标
（一）明确课程培养目标
通过航空企业调研，结合2015版培养方案，明确课程培养目标。本课程是液态成形及模具专业方向的一门重要的专业必修课，它的主要任务是系统地向学生讲授铸造生产尤其是航空工业中应用最广泛的几种金属液态精密成形技术的工艺原理，讲述在几种铸造生产方法中，铸型材料、铸型工艺及设计对铸件质量的影响，从铸造工艺角度分析有关铸件缺陷的形成机理及防止途径。
（二）确定课程教学内容
根据本课程的特点、培养目标和定位设计教学内容，明确每一章授课重点、难点。在选用优秀教材基础上，并把本学科最新发展成果和教改教研成果引入教学实践，丰富教学资源。
（三）形成具有特色的教学方法和教学评价体系
根据课程内容和学生特点，改进教学方法，针对金属液态精密成形技术课程特点，从课程与现实社会生产生活的关联入手，引导学生掌握项目研究路径与方法，参与基于专业的创新创业实践，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过本课程的学习和典型铸件金属液态精密成形工艺实训，使学生达到下列要求：（1）掌握熔模铸造、低压铸造、消失模铸造等三种主要的金属液态精密成形方法的工艺过程，能正确选择或配制铸型材料和其他辅助材料，能合理拟定有关工艺规程;（2）掌握熔模铸造、低压铸造、消失模等金属液态精密成形工艺设计方法，能够设计中等复杂铸型工艺及有关工装模具;（3）掌握有关试验技能和测试技术。
根据课程内容和学生特点，完善考核方式，有效调动学生学习的积极性，引导学生积极思考、乐于实践，提高自主学习效果。
（四）形成合理教学队伍
结合金属液态精密成形技术课程的建设目标，针对目前教师工程实践能力弱的问题，拟采取以下措施，强化实践教学。（1）提高校内教师的实践能力。通过各种措施培养出既有理论知识又有工程实践知识，既有工程科学知识又懂教育理论与方法的“双师型”教师队伍。（2）聘请兼职企业工程师授课。学校可以从企业中聘请有丰富工程经历的、有扎实理论基础的、有工程师以上职称的技术人员担任兼职教师，负责学生的实践课培训。
总之，通过金属液态精密成形技术课程体系的建设，激发教师教书育人的积极性和创造性，推动教学与科研良性互动，培育学生的创新意识和能力，促进材料成形及控制工程人才培养质量不断提升。
参考文献：
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[2]吕凯，刘向东.多模式教学在特种铸造课程中的应用[C].2013 International Conference on Education and Teaching，2013：236-239.
[3]周志明，黄伟九，王兴国，等.特种铸造模块化教学改革实践与探索[J].中国冶金教育，2011，（6）：26-32.
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