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摘要:針對民辦高校及非機類專業(yè)金工實習的特點,結合廈門工學院的實際情況,從硬件設施和課堂教學兩大方面對非機類專業(yè)鑄造金工實習進行教學改革,采用U形鑄造工作臺、優(yōu)化課堂教學方法、引入多媒體教學手段來提高教學效果,實踐表明上述改革措施使非機類專業(yè)學生更好地掌握了鑄造的基礎知識及操作方法,學生的動手能力和對鑄造的興趣也得到了提高。
關鍵詞:民辦高校;非機類專業(yè);鑄造金工實習;教學改革
金工實習是高等院校理工科專業(yè)必修的實踐課程之一,對培養(yǎng)學生的工程思維、動手能力、創(chuàng)造能力等方面起著重要作用。開設金工實習課程,需要高校投入大量的人力物力財力,運行保障費用也較高。與公辦高校甚至一些獨立學院相比,民辦高校的辦學經(jīng)費少,教學場地、儀器設備、師資數(shù)量有限,金工實習上課時間與公共課沖突多,因而導致金工實習的課時量受到一定的限制。近年來,隨著3D打印技術的快速發(fā)展,3D打印已經(jīng)取代了鑄造的一些功能,另一方面鑄造勞動條件差、勞動強度大,導致越來越多的高校減少鑄造金工實習的課時,甚至不開設鑄造金工實習課程。廈門工學院作為一所民辦高校也同樣面臨著上述的問題。但鑄造作為工業(yè)基礎產(chǎn)業(yè),依然有著不可替代的作用[1]。因此,廈門工學院仍堅持開設鑄造金工實習課程。金工實習按專業(yè)大類可分為機類、近機類、非機類三大類別[2],非機類的實習時間比機類及近機類短。針對民辦高校及非機類專業(yè)的特點,如何能在有限的經(jīng)費、場地、課時中使非機類專業(yè)學生掌握鑄造的基礎知識及基本的操作方法,同時增加對鑄造的興趣,成為大多數(shù)民辦高校開設鑄造金工實習課時急需解決的問題。結合廈門工學院的實際情況,對非機類專業(yè)鑄造金工實習的教學改革主要從硬件設施和課堂教學兩大方面進行。
1硬件設施的改革
1.1鑄造工作臺的設計制作
砂型鑄造與其他鑄造方法比,具有成本低、相對安全、過程簡單等優(yōu)點,一直是各大高校沿用的鑄造實訓教學模式[3],廈門工學院也采用砂型鑄造的教學模式。目前大多數(shù)高校的鑄造實訓室仍沒有制作專用的工作臺,通常把砂型鑄造用的型砂放置在教室的某個位置,或者將型砂置于用磚頭砌的方形槽里,學生圍繞著型砂或方形槽坐在工具箱上。即使有專用工作臺,也很少會配備專用的凳子,學生站立聽課或看教師演示,時間長了身體感到疲憊注意力容易分散。對于站或坐在離教師距離遠的學生,因為身高或被型砂擋住部分視線,這不利于學生觀察教師演示的細節(jié),且鑄造實訓室面積有限,為解決上述問題,我校設計制作了鑄造專用的U形工作臺,并在實訓室配備了多媒體設備。廈門工學院設計制作的U形鑄造工作臺總共設計有28個工位,每個工位配有一個柜子和一張凳子,其中柜子有兩層,分別用于放置砂箱、底板和工具箱。非機類學生的金工實習,每個小組的學生人數(shù)控制在28人以下,充足的工位及工具保證每個學生都能動手操作。
1.2教學用具及材料的改進
目前大多數(shù)高校都采用木制箱子用于放置手工造型的工具,木制工具箱重易磨損且搬運費力,對此的改進是采用塑料工具盒代替木制工具箱,耐磨美觀重量輕;型砂的配制和破碎(松砂)是砂型鑄造中的重要環(huán)節(jié)之一,由于非機類金工實習的課時較短,若再讓學生們在課堂上進行配砂和松砂時間不夠,因此直接買配好的型砂,在課堂上學生們只需松砂;砂型鑄造用的模具,若用木制模具,易破損,要經(jīng)常更換,我校砂型鑄造用的模具全部采用鋁合金制,堅固耐用,使用壽命長。
2課堂教學的改革
廈門工學院非機類金工實時間為一周,共30學時,其中鑄造項目安排3個學時,實操安排整模造型訓練。結合廈門工學院的特點。
2.1講解鑄造基礎知識
非機類專業(yè)的學生在金工實習之前,完全沒有接觸鑄造相關的專業(yè)知識,若直接講授理論知識,很難激發(fā)學生的學習興趣,因此選擇合適的課程導入方法顯得尤為重要。本文在導入新課時,先讓學生看古代典型的青銅器(如戰(zhàn)國初期的曾侯尊盤)和香港紫金花雕塑、發(fā)動機渦輪葉片等物品的圖片,然后詢問學生這些物品能否用車、銑、鉗等工種加工制造出來,學生們普遍回答不能,指導老師順勢導入鑄造知識。講授新課時,適當運用多媒體設備,如播放整模造型動畫,生動形象,使學生更易理解整模造型過程。
2.2介紹手工造型用的工具
講授完鑄造基礎知識,進入介紹手工造型工具階段,學生們搬出工具箱看到各種手工造型工具時,好奇心強,指導教師趁勢逐一介紹手工造型用的工具,并結合非機類各專業(yè)特點進行有針對性的講解,進一步增強非機類專業(yè)學生們對鑄造的興趣。
2.3松砂
型砂的破碎即松砂是手工造型操作的前道工序,型砂顆粒度的大小、是否均勻?qū)﹁T件質(zhì)量有重要的影響。大多數(shù)高校都是讓學生用大鐵鍬和網(wǎng)篩在地板上進行松砂,一般由男生負責操作,廈門工學院設計的U形鑄造工作臺,把型砂放置于工作臺凹槽內(nèi)(如圖1所示),因此松砂是在工作臺凹槽內(nèi)進行,鑄造實訓室為學生配備了小、中、大三種型號的鐵鍬用于松砂,如圖3所示,學生可以選擇與自己身高及工作臺尺寸相匹配的鐵鍬。在松砂前,讓學生觀看學長學姐們松砂的視頻,看到學長學姐們認真賣力的松砂,學生們對鑄造的興趣又進一步提高。隨后每個學生負責破碎各自工位前部的型砂,每位學生都參與松砂過程,即在有限時間內(nèi)增加了學生們的動手機會,又讓學生對鑄造勞動強度大的特點有了深刻的體會。
2.4整模造型操作方法示范講解及實踐操作
對于示范講解手工造型的操作方法上,大部分高校還是純現(xiàn)場演示,由于場地、視線、聲音等原因,學生們無法全面了解造型細節(jié),且演示時間較長,學生的注意力不易集中,導致教學效果大打折扣[4],為改變這些不足,越來越多的學校將多媒體引入教學中。本文采用與上海理工大學黎明[4]相同的教學方法,將多媒體與現(xiàn)場講解演示相結合,且廈門工學院將理論與實踐教學場地集中于一個教室,節(jié)省了在理論與實踐教學場地來回行走的時間,增加學生實踐操作時間。在實操前,學生們觀看老師操作的視頻短片,對于重點及難點動作,老師會再進行講解演示。很多老師都是一次性將整模造型過程講解演示完,因為觀看視頻或講解演示時間較長,學生在操作過程中容易忘記某些步驟,因此我們將整模造型視頻及講解演示分為兩部分,先觀看講解下型操作視頻,然后學生制作下型,完成下型的制作后再觀看講解上型操作視頻,最后進行上型的操作,這樣可以讓學生更好地掌握整模造型的操作方法。
2.5澆鑄
大多數(shù)高校在非機類學生進行鑄造金工實習時,由于課時少,一般沒有澆鑄環(huán)節(jié)。為了讓非機類學生更全面深刻了解鑄造生產(chǎn)全過程,對每組來實習的非機類學生選擇若干個學生的作品進行澆鑄;因為課時少,若采用金屬進行澆鑄,時間不夠,因此我們采用石蠟進行澆鑄。待全部學生做完鑄型后,組織學生查看各個同學的作品,讓學生們選出他們覺得做得較好的鑄型,指導老師根據(jù)鑄型評分標準再結合學生們的意見,選擇幾個較好的鑄型進行澆注,雖然沒有把每個學生的作品進行澆鑄,但與完全沒有澆鑄之前相比,學生們的積極性和成就感明顯提高。
3結語
通過設計制作U形鑄造工作臺,改進教學用具及材料,引入多媒體教學手段,以及對課堂教學方法的優(yōu)化改善,使有限的實習場地和時間得到了最大化的利用,激發(fā)了非機類學生學習的主動性和積極性,經(jīng)過近三年實際教學檢驗取得了良好的效果。我校非機類學生的動手能力和對鑄造的興趣都得到了提高。
參考文獻:
[1]馬濤,李哲,程勤,等.3D打印技術在砂型鑄造領域的應用前景淺析[J].現(xiàn)代鑄鐵,2019(02):38-40+50-51.
[2]李君,黃紹服.非機類專業(yè)《金工實習》教學探索[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2015,14(5):187-188.
[3]李艷輝,于如信,劉佳會.小型重力澆鑄裝置在鑄造實訓中的應用[J].科技視界,2019(09):195-196.
[4]黎明,周亦敏,朱震,等.提升鑄造工程實訓教學效果的探索與實踐[J].實驗科學與技術,2018,16(1):91-93.
作者:蔡祖鵬 單位:廈門工學院工程坊