鑄造實習的教學模式改革與探索

施允洋　劉方方

【摘 要】為解決現有鑄造實習課堂存在學生積極性低、模具陳舊且無新穎性等問題，提出一種結合3D打印鑄造實習改革方案。通過學生自主設計模型并打印成型，最終完成造型及鑄件澆注。在實習過程中學生起主導作用，且通過分組的方式進行教學，提高團隊合作能力。經實踐證明，該方案學生在課堂中更加積極，學習內容更加豐富，在實習過程中取得了很好的效果。

【關鍵詞】鑄造實習；教學改革；3D打印

中圖分類號： G642；TG21-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）36-0045-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.018

Reform and Exploration of Teaching Mode in Casting Internship

SHI Yun-yang LIU Fang-fang

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Suqian University， Suqian Jiangsu 223800， China）

【Abstract】In order to solve the problems of low enthusiasm， old mold and no novelty in the existing casting practice class， a reform plan combining 3D printing casting practice was proposed. Through the student's own design of the model and printing， the final modeling and casting casting. During the internship process， students play a leading role and teach in groups to improve teamwork. It has been proved by practice that the students in the program are more active in the classroom， the learning content is more abundant， and they have achieved good results in the internship process.

【Key words】Casting internship； Teaching reform； 3D printing

0 引言

鑄造實習是熱加工實習中重要且必不可少的環節之一，學生在實習過程中不僅可以學習常用零件（鑄件）獲取方法、鑄造生產工藝，更重要的是提高學生動手能力、培養學生工程素養，為后期專業知識學習、工作就業奠定良好基礎。實習的群體主要是大一、大二學生，由于專業課接觸較少，在實習過程中學生會出現重理論、輕實踐，重設計、輕鑄造工藝的問題[1-2]。因此，如何在有限的時間內結合現有的實訓設備來提高學生課堂中學生積極性、趣味性及提高學生動手操作能力變得尤為重要，鑄造實習也面臨教學改革和發展。

安芬菊、李德榮[3]提出將鑄造實習過程分成多個部分，同時在實習結束后增加學生作品對比環節，鼓勵學生更加積極、努力完成實習，取得了良好的效果。蔡靜[4]提出在常見造型方法基礎上設計一個綜合模型造型，同時鼓勵學生可以自主選擇模具并完成鑄件制作，提高學生實操能力。以上兩種方法均值得借鑒，但是沒有新技術、新知識的融入，且課堂中學生為主導性不強。除此之外，劉毅龍、馬運[5]提出了無模鑄造教學實踐的探索，以PCM無模鑄造為背景，增加學生動手環節取代原有PCM設備教學演示環節，可以提高設備使用率及學生積極性。但是由于PCM設備價格高昂、鑄件生產周期長，難以在鑄造實習課堂普及，可以作為鑄造課堂的拓展。

本文以宿遷學院鑄造實習為例，分析鑄造實習改革前的模式及存在的問題，提出一種教學改革方案，著重分析改革過程中各個細節及采用的方法。通過改革來加強學生的工程訓練、培養學生所學知識多元化、提高學生課堂積極性、突出實習過程中學生的主導性。

1 我院鑄造實習現狀及存在的問題

我院鑄造實習自建校以來一直沒有大的變動，現擁有混砂機、坩堝電阻爐、造型造芯所需的設備、模具6套等，鑄造用金屬采用ZL102。在實習過程中，以教師為中心，首先強調實習過程中安全隱患，然后就是鑄造相關理論知識講解。學生動手環節，均由教師示范，學生模仿，直到實習結束。

在實習過程中最大的問題就是學生積極性不高，尤其在整模和分模造型兩次作業中，學生出現懶散、注意力不集中，純粹地按部就班，實習過程中一片死氣沉沉。當然該情況并不代表學生不喜愛鑄造實習，在最后一次作業，模具是一個小飛機，采用挖砂造型方法，在造型過程中學生狀態出現了反轉，變得積極主動、相互交流，也有部分同學主動與老師溝通，詢問造型過程中一些注意事項，以便自己可以獲得一個質量較高的鑄件[6]。

因此，我院鑄造實習主要的問題就是課堂中教師示范，學生一味地模仿，缺少獨立思考的機會；課堂使用的模具陳舊且單調，學生興趣點較低。

2 教學模式改革

針對我院鑄造實習存在的問題，提出一種結合3D打印的鑄造實習教學改革。根據學生實際情況選擇適當的三維建模軟件，學生自主設計模型并通過3D打印機打印成型，最后通過分組討論選擇恰當的造型方法完成造型并澆注。

2.1 課程時間安排

由于采用3D打印與鑄造結合的方式，實習過程中需要重新制定授課計劃，改革后的實習時間安排如表1所示。由表1可見改革后的實習節奏加快，以往的實習內容被壓縮精簡至現在實習的前半部分，該部分主要目的是讓學生熟悉實習主要內容，熟練掌握造型方法和砂型鑄造工藝流程，為實習后半部分做準備。周三開始培訓三維造型軟件，然后學生自主設計模型，利用周三下午的時間將模型打印出來，最終完成對所打印的模型進行分析、選擇合適的造型方法、澆注系統的設計，完成鑄件澆注。

2.2 豐富實習內容

改革后的鑄造實習課堂增加了學生設計模型、操作3D打印機、觀看3D打印過程、學生設計造型方法等環節，相比之前內容更加豐富，尤其是在實習的后半部分，以學生為主導，學生可以選擇合適的、具有創意性模型，大大激發了他們的興趣。同時，在實習過程中需要考慮實習內容的難易度，由于學生專業課程接觸較少，因此選擇123D Design軟件作為建模軟件，該軟件是一款免費軟件，突破了常規軟件從草圖生成三維模型的建模方法，通過一些簡單的圖形來設計、創建和編輯三維模型，類似于堆積木的方式建模，比較適合大一、大二的學生使用。

2.3 學生分組、創意設計及成果展示

由于實習過程中涉及新知識較多，一個學生難以在一周時間內完成實習內容，因此課堂采用三人為一組的分組模式。在每一個環節，每一小組的成員各就其職，最終共同完成模型造型。

關于實習過程中學生自定義的模型，教師應衡量選擇是否得當，尤其是模型的大小、是否適合用于鑄造生產、后期工作的難易度等。

在最終鑄件完成后，各小組分別向大家展示自己的作品，講述自己選擇的造型方法、開澆注系統的依據、鑄件存在的缺陷、如何提高鑄件的質量。

3 實習改革的效果和體會

通過改革，我院鑄造實習課堂氛圍變得生機勃勃。實習過程中，由于內容更加豐富，實習周期內安排緊湊，學生也變得更加積極主動，在實習結束時候仍有意猶未盡之意。

采用3D打印結合鑄造實習的方式具有較高的可行性和新穎性，該方式投入成本較低，隨著3D打印技術不斷成熟，消費級3D打印耗材的價格也逐漸降低，實習過程中無需花費高昂的材料費，

當然改革后的方案還存在以下問題：

a.模型的選擇：部分小組不能夠選擇恰當的模型，會根據自己的喜愛設計復雜或不適合鑄造生產的模型，這種情況將會加大后期造型難度甚至完成不了造型。

b.由于鑄造實習室沒有機房，在建模的時候需要到機房進行建模，建模后還需到3D打印實習室進行模型打印，這樣往復于三個地方會浪費一定的時間和帶來一定的麻煩。

4 總結

本文采用3D打印模具取代現有的木模的方式進行實習改革，在實習開展過程中取得了良好的效果，具有一定的創新型和突破性。鑄造實習也應該不斷融入新鮮血液才能走的更高、更遠，學生也能在課堂中承擔重要角色，不僅提高自我實操能力，同時通過分組方式提高了團隊合作能力，對他們后期學習、工作都有一定的幫助。

【參考文獻】

[1]馬春利，翟改華，范建明，崔偉清.鑄造實習教學質量控制初探[J].中國科教創新導刊，2012（26）：189.

[2]劉金輝.淺談如何做好鑄造實習教學工作[J].中國教育技術裝備，2013（04）：143-144.

[3]安芬菊，李德榮.非機械工程類專業鑄造實習教學改革探索[J].實驗科學與技術，2014，12（03）：120-122.

[4]蔡靜.鑄造實習的基本內容與實踐創新[J].科教導刊（上旬刊），2013（01）：63+97.

[5]劉毅龍，馬運.無模鑄造教學實踐的探索[J].設備管理與維修，2018（11）：14-15.

[6]施允洋，劉方方，房開拓，王曉華.鑄造實習課堂教學改革[J].科技視界，2017（19）：91+94.