基于史密斯-雷根模式的鑄造技術實訓教學設計

鄭　藝, 付　鐵, 丁洪生, 趙力更

(北京理工大學 工程訓練中心, 北京　100081)

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基于史密斯-雷根模式的鑄造技術實訓教學設計

鄭藝, 付鐵, 丁洪生, 趙力更

(北京理工大學 工程訓練中心, 北京100081)

借鑒于史密斯—雷根模式的教學設計思想,對鑄造技術實訓教學進行了研究與改革。通過對鑄造技術實訓的學習環境、學習者和學習任務進行系統分析,并依據鑄造技術實訓的教學特點和教學目標,進行了教學模式組織、教學內容傳遞和教學資源管理的策略設計以及教學效果評價機制的規劃,對于提高鑄造技術實訓教學質量具有顯著的促進作用。

鑄造技術實訓； 史密斯-雷根模式； 教學設計； 實踐創新能力

推進實踐創新教育已經作為高等教育的重要工作要點之一,高校工程訓練中心擔負著切實提高大學生實踐創新能力的重要使命[1-4]。在高校實踐教學中,鑄造技術作為機械制造中金屬液態成形的基本方法,廣泛應用于現代制造各個領域[5-7],是大學生了解工業文化、體會工程內涵,學習工藝知識、提高實踐創新能力的重要課程之一[8-10],是一門理論深度較大且實踐操作水平要求較高的課程,不同專業和層次學生的教學目標亦不盡相同。史密斯-雷根(P.L.Smith&T.J.Reagan)模式是一種系統全面、邏輯性強的教學設計方法,從分析、策略和評價3個階段對教學過程進行科學分析和設計[11-12]。

1　分析階段

1.1學習環境分析

(1) 理論課學習環境。雖然教室與實訓室分開授課有助于鑄造知識的系統化學習,但同時也不利于理論與實際結合。要注重知識點講解順序與實訓教學安排,理論與實踐應穿插有序、合理地進行安排。在理論課教室應多設置增加學生工程文化體驗、將理論知識具體化、突出技術設備和操作技巧的特點和聯系的場地和教具。

(2) 實訓學習環境。鑄造實訓車間應緊跟企業生產實際來布局,根據鑄造技術的實訓項目特點和種類合理劃分實訓區、安排實訓設備。實訓車間內應為學生營造專業科學的工程工業氛圍,突出鑄造技術的工程文化。

1.2學習者分析

從整體上講,實訓學生多數為在校大一和大二學生,在實訓前僅學習了公共基礎課和部分專業基礎課,缺乏鑄造理論知識基礎、工程素養和對工程生產的感性認識。此外,多數工程訓練中心還承擔省市級開放項目、社會技術人員的技能培訓和相關資格考核、相關科研項目的加工與研究、兄弟院校學生的實訓教學等,因此,不同專業、不同層次學生的工程素養、專業基礎是不同的,其學習需求和教學目標各異。在實際的鑄造實踐教學中,應根據實際情況對教學內容和教學模式進行調整,例如機類本科生注重培養其綜合分析和實踐創新能力,近機類本科生注重培養其實踐和綜合分析能力,而非機類本科生主要以培養工程素養與認知能力為主,碩博士注重培養分析解決問題的能力和實踐創新能力,社會技術人員主要以培養其實踐能力和綜合分析能力為主。

1.3學習任務分析

1.3.1教學目標與教學內容分析

針對學習者分析,不同學習者所培養的工程素質能力不同,其教學目標和內容亦有不同。針對工程素養培養目標,主要以了解鑄造技術的歷史應用以及工藝文化為主,增強鑄造工藝方法的感性認識；針對實踐能力培養目標,應掌握砂型鑄造的具體工藝過程和操作,并了解特種鑄造方法工藝過程和操作等；針對理論聯系實踐能力的培養目標,應掌握鑄造原理、鑄造設備結構及運行原理、鑄造件缺陷分析及防止,了解鑄造中的技術性操作技巧等；針對綜合能力培養目標,應掌握鑄造各類方法的工藝特點和應用范疇,掌握鑄造缺陷成因分析,能夠進行鑄造工藝圖設計,了解先進鑄造技術等；針對實踐創新能力培養目標,能夠根據鑄件使用性能和液態金屬的鑄造性選擇鑄造方法并制定工藝參數,能夠進行鑄造件性能和結構上的創新型設計,能夠分析討論鑄造工藝參數、熟悉先進鑄造技術等。

1.3.2教學難點及關鍵點分析

鑄造技術的理論知識深度較大,面對未有工程感性認識的學生,如何深入淺出地講解鑄造原理,并與操作實際相結合是實訓教學過程中的難點之一。要重視對鑄造技術的歷史和應用,講解內容有廣度和深度,提高學生的感性認識。在砂型鑄造實訓的基礎上引入特種鑄造方法,豐富實訓項目。在實際操作的講解中,注重操作技巧的講解以及工藝過程的原理講解,適當增加學生動手實踐的操作時間,切實提高學生實踐能力。引入鑄造實訓虛擬仿真教學，提高學生理論聯系實踐的能力和理論知識深度,設置實踐創新課程,提高學生的學習能動性和實踐創新能力。

2　策略階段

2.1教學內容的傳遞策略

依據學習環境分析,主要分為理論教學、工程文化展示、實踐教學、虛擬仿真教學的教學內容傳遞策略。

在理論課教室中積極引進和使用多媒體等現代化設備,購置不同模樣、鑄件成品和設備模型,以利于課堂教學,提高教學質量。設置鑄造技術工程文化展覽室,提升學生對鑄造技術的工程認識和興趣。在實訓課教學車間中,合理擺放實訓設備并配置相關宣傳牌,使學生體會鑄造技術工藝過程和工程文化。創建虛擬仿真教學實訓室,模擬設備運行工藝過程、液態金屬凝固過程等,使學生體會設備運行原理和鑄造原理,認識未能開展實際實訓的鑄造方法,擴展實訓項目、提高工程認識。具體教學內容的傳遞策略見圖1。

圖1　教學內容的具體傳遞策略

2.2教學模式的組織策略

(1) 以柔性化—模塊式教學為基礎。將鑄造技術實訓教學內容按知識體系劃分模塊,盡量提高各個教學模塊的獨立性,即各模塊的教學內容是一個相對獨立的知識體系,學生跳過某一個模塊并不會對后續模塊學習產生較大的影響。且通過對不同數量、不同順序模塊進行排列組合,可以更加有效、合理地配置不同功能層次的課程。除必修模塊外,學生也可對其余模塊進行菜單式的學習選擇,提高學生的學習興趣和自主學習的靈活性。同時,要增加各教學模塊之間的“柔性”,注重各教學模塊在教學內容、教學順序、模塊數量之間的聯系,以期達到最佳的教學效果。

(2) 以層次化—遞進式教學為指導。針對專業、層次和學習需求的不同,將實訓模塊組進行層次化劃分,按照層次深度,依次劃分為認知、技能、綜合和創新層次。認知層次以了解鑄造技術的工藝過程、體驗工程文化為主；技能層次主要通過不同鑄造方法和工藝的實踐學習,來了解和掌握鑄造技術的原理、基礎方法和工藝等；綜合層次主要用于培養學生綜合運用鑄造知識的能力、設計能力、實際操作能力以及分析解決問題的能力；創新層次主要用于培養學生理論聯系實際、設計與制造、分析解決問題、實踐創新、管理溝通以及合作的能力等。

(3) 以立體化—驅動式教學為補充。主要包括3種驅動方式,即興趣驅動、專業驅動和項目驅動。以興趣驅動的教學是從學習興趣和學習需求出發,學生可以在一定程度上自主選擇感興趣的實訓模塊。以專業驅動的教學主要針對學生的具體專業及該專業所需要具備的工程實踐素養和技能要求,為學生制定相應的教學層次和模塊,其知識體系更加科學和完善,使學生能夠盡快掌握與專業相關的工程知識技能。以項目驅動的教學鼓勵學生參與科研項目、實際工程生產和實際生產管理,從工程實踐事實出發,帶著真實研究項目和工程問題學習實訓課程,使學生具有較強的主動性,可以更好地培養實踐創新能力。

綜合教學策略的組織思路對鑄造技術的教學內容和組織模式進行綜合設計,將鑄造技術實訓教學中的知識模塊、模塊選擇策略、教學層次劃分以及教學驅動方式等相互融合,制作鑄造技術實訓教學“菜單”。將專業化課程定制與學生的興趣、專業需求相結合,鼓勵項目驅動和實踐創新課程的開展。具體的綜合選擇模式見圖2。

圖2　鑄造技術實訓教學綜合設計

2.3教學資源的管理策略

教師必須對實訓教材進行“二次加工”并結合學生特點合理利用。針對學生對實訓教學菜單上的不同選擇設置相對應的實訓報告習題冊,以提高和鞏固教學質量。創建科學合理的教學環境,注重硬件設備資源的系統排布與鑄造工程文化展示資源的合理契合。建設工程技術優秀、師德高尚的教師隊伍作為根本保障,并依托工程訓練中心的材料成型實訓平臺以及訓練中心信息化管理平臺,對鑄造設備運行情況、實訓教學活動開展情況、學生實訓學習情況等進行全方位的服務和管理。同時建立網上學習平臺,實現鑄造技術學習資源的科學管理和共享。

3　評價階段

3.1形成性評價

形成性評價包括對學生的考查和學生對教學活動的反饋評價。其一,通過對學生的考查進行學習效果評價,具體考查學生所做鑄件的質量以及鑄件工藝過程、鑄造實訓總結報告,網上考核平臺考查理論知識和操作技巧知識等,通過各項考查項目加權計算得出學生的最終成績,并通過直接分析學生對知識內容的掌握情況來評價教學設計的教學效果。其二,學生通過網上教學質量反饋平臺對教師、教學設備、學習環境、教學內容、教學組織形式等進行評價,并提出建議和意見,作為完善教學設計的參考。

3.2完善教學設計

通過形成性評價,可以準確評定鑄造技術教學質量以及學生的學習感受,以形成性評價做參考,對教學整體設計進行反饋,針對教學效果不理想、學生學習興趣缺乏或學生提出更好改進方法的鑄造技術教學環節進行設計修改,進一步提高教學質量。

4　結論

通過對鑄造技術實訓教學中實訓學習者、實訓學習環境、實訓教學內容的分析,對鑄造技術實訓的教學內容和教學組織策略進行了詳細的研究和改革,提出了鑄造技術教學組織—綜合選擇模式,并分析了教學內容傳遞策略和教學資源的管理策略,建設了形成性評價及教學設計完善閉環機制,優化了鑄造技術實訓的各個教學環節,培養了學生的學習興趣和實踐創新能力,提高了實訓教學質量。

References)

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[12] 朱淑貞.高職高專教學設計模式改革初探:基于史密斯-雷根模式[J].經濟研究導刊,2014(2):124-125.

Teaching design of casting training based on Smith-Reagan mode

Zheng Yi, Fu Tie, Ding Hongsheng, Zhao Ligeng

(Engineering Training Center,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)

The practical teaching of casting technology is discussed by learning from Smith-Reagan mode, and the learning environment,learners and learning tasks are analyzed systematically. Furthermore the teaching mode, the transfer mode, the management strategies and the evaluation mechanism are designed,which improve the quality of teaching significantly.

casting technology training; Smith-Reagan mode; teaching design; practical innovative ability

10.16791/j.cnki.sjg.2016.09.051

2016-03-22

教育部工程訓練教學指導委員會項目(JJ-GX-jy201433)

鄭藝(1989—)女,天津,碩士研究生,工程師,研究方向為金屬材料強韌化和工程訓練實踐教學.

E-mail：zhengyi2011@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)9-0193-04