施允洋　劉方方

【摘 要】為解決現(xiàn)有鑄造實習(xí)課堂存在學(xué)生積極性低、模具陳舊且無新穎性等問題，提出一種結(jié)合3D打印鑄造實習(xí)改革方案。通過學(xué)生自主設(shè)計模型并打印成型，最終完成造型及鑄件澆注。在實習(xí)過程中學(xué)生起主導(dǎo)作用，且通過分組的方式進(jìn)行教學(xué)，提高團(tuán)隊合作能力。經(jīng)實踐證明，該方案學(xué)生在課堂中更加積極，學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富，在實習(xí)過程中取得了很好的效果。

【關(guān)鍵詞】鑄造實習(xí)；教學(xué)改革；3D打印

中圖分類號： G642；TG21-4 文獻(xiàn)標(biāo)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(xí)是熱加工實習(xí)中重要且必不可少的環(huán)節(jié)之一，學(xué)生在實習(xí)過程中不僅可以學(xué)習(xí)常用零件（鑄件）獲取方法、鑄造生產(chǎn)工藝，更重要的是提高學(xué)生動手能力、培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)，為后期專業(yè)知識學(xué)習(xí)、工作就業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。實習(xí)的群體主要是大一、大二學(xué)生，由于專業(yè)課接觸較少，在實習(xí)過程中學(xué)生會出現(xiàn)重理論、輕實踐，重設(shè)計、輕鑄造工藝的問題[1-2]。因此，如何在有限的時間內(nèi)結(jié)合現(xiàn)有的實訓(xùn)設(shè)備來提高學(xué)生課堂中學(xué)生積極性、趣味性及提高學(xué)生動手操作能力變得尤為重要，鑄造實習(xí)也面臨教學(xué)改革和發(fā)展。

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

本文以宿遷學(xué)院鑄造實習(xí)為例，分析鑄造實習(xí)改革前的模式及存在的問題，提出一種教學(xué)改革方案，著重分析改革過程中各個細(xì)節(jié)及采用的方法。通過改革來加強(qiáng)學(xué)生的工程訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生所學(xué)知識多元化、提高學(xué)生課堂積極性、突出實習(xí)過程中學(xué)生的主導(dǎo)性。

1 我院鑄造實習(xí)現(xiàn)狀及存在的問題

我院鑄造實習(xí)自建校以來一直沒有大的變動，現(xiàn)擁有混砂機(jī)、坩堝電阻爐、造型造芯所需的設(shè)備、模具6套等，鑄造用金屬采用ZL102。在實習(xí)過程中，以教師為中心，首先強(qiáng)調(diào)實習(xí)過程中安全隱患，然后就是鑄造相關(guān)理論知識講解。學(xué)生動手環(huán)節(jié)，均由教師示范，學(xué)生模仿，直到實習(xí)結(jié)束。

在實習(xí)過程中最大的問題就是學(xué)生積極性不高，尤其在整模和分模造型兩次作業(yè)中，學(xué)生出現(xiàn)懶散、注意力不集中，純粹地按部就班，實習(xí)過程中一片死氣沉沉。當(dāng)然該情況并不代表學(xué)生不喜愛鑄造實習(xí)，在最后一次作業(yè)，模具是一個小飛機(jī)，采用挖砂造型方法，在造型過程中學(xué)生狀態(tài)出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)，變得積極主動、相互交流，也有部分同學(xué)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(zhì)量較高的鑄件[6]。

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

2 教學(xué)模式改革

針對我院鑄造實習(xí)存在的問題，提出一種結(jié)合3D打印的鑄造實習(xí)教學(xué)改革。根據(jù)學(xué)生實際情況選擇適當(dāng)?shù)娜S建模軟件，學(xué)生自主設(shè)計模型并通過3D打印機(jī)打印成型，最后通過分組討論選擇恰當(dāng)?shù)脑煨头椒ㄍ瓿稍煨筒沧ⅰ?/p>

2.1 課程時間安排

由于采用3D打印與鑄造結(jié)合的方式，實習(xí)過程中需要重新制定授課計劃，改革后的實習(xí)時間安排如表1所示。由表1可見改革后的實習(xí)節(jié)奏加快，以往的實習(xí)內(nèi)容被壓縮精簡至現(xiàn)在實習(xí)的前半部分，該部分主要目的是讓學(xué)生熟悉實習(xí)主要內(nèi)容，熟練掌握造型方法和砂型鑄造工藝流程，為實習(xí)后半部分做準(zhǔn)備。周三開始培訓(xùn)三維造型軟件，然后學(xué)生自主設(shè)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(jìn)行分析、選擇合適的造型方法、澆注系統(tǒng)的設(shè)計，完成鑄件澆注。

2.2 豐富實習(xí)內(nèi)容

改革后的鑄造實習(xí)課堂增加了學(xué)生設(shè)計模型、操作3D打印機(jī)、觀看3D打印過程、學(xué)生設(shè)計造型方法等環(huán)節(jié)，相比之前內(nèi)容更加豐富，尤其是在實習(xí)的后半部分，以學(xué)生為主導(dǎo)，學(xué)生可以選擇合適的、具有創(chuàng)意性模型，大大激發(fā)了他們的興趣。同時，在實習(xí)過程中需要考慮實習(xí)內(nèi)容的難易度，由于學(xué)生專業(yè)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(guī)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(shè)計、創(chuàng)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(xué)生使用。

2.3 學(xué)生分組、創(chuàng)意設(shè)計及成果展示

由于實習(xí)過程中涉及新知識較多，一個學(xué)生難以在一周時間內(nèi)完成實習(xí)內(nèi)容，因此課堂采用三人為一組的分組模式。在每一個環(huán)節(jié)，每一小組的成員各就其職，最終共同完成模型造型。

關(guān)于實習(xí)過程中學(xué)生自定義的模型，教師應(yīng)衡量選擇是否得當(dāng)，尤其是模型的大小、是否適合用于鑄造生產(chǎn)、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(tǒng)的依據(jù)、鑄件存在的缺陷、如何提高鑄件的質(zhì)量。

3 實習(xí)改革的效果和體會

通過改革，我院鑄造實習(xí)課堂氛圍變得生機(jī)勃勃。實習(xí)過程中，由于內(nèi)容更加豐富，實習(xí)周期內(nèi)安排緊湊，學(xué)生也變得更加積極主動，在實習(xí)結(jié)束時候仍有意猶未盡之意。

采用3D打印結(jié)合鑄造實習(xí)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(shù)不斷成熟，消費級3D打印耗材的價格也逐漸降低，實習(xí)過程中無需花費高昂的材料費，

當(dāng)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(dāng)?shù)哪Ｐ停瑫鶕?jù)自己的喜愛設(shè)計復(fù)雜或不適合鑄造生產(chǎn)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(xí)室沒有機(jī)房，在建模的時候需要到機(jī)房進(jìn)行建模，建模后還需到3D打印實習(xí)室進(jìn)行模型打印，這樣往復(fù)于三個地方會浪費一定的時間和帶來一定的麻煩。

4 總結(jié)

本文采用3D打印模具取代現(xiàn)有的木模的方式進(jìn)行實習(xí)改革，在實習(xí)開展過程中取得了良好的效果，具有一定的創(chuàng)新型和突破性。鑄造實習(xí)也應(yīng)該不斷融入新鮮血液才能走的更高、更遠(yuǎn)，學(xué)生也能在課堂中承擔(dān)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(tuán)隊合作能力，對他們后期學(xué)習(xí)、工作都有一定的幫助。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬春利，翟改華，范建明，崔偉清.鑄造實習(xí)教學(xué)質(zhì)量控制初探[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012（26）：189.

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

[3]安芬菊，李德榮.非機(jī)械工程類專業(yè)鑄造實習(xí)教學(xué)改革探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2014，12（03）：120-122.

[4]蔡靜.鑄造實習(xí)的基本內(nèi)容與實踐創(chuàng)新[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2013（01）：63+97.

[5]劉毅龍，馬運(yùn).無模鑄造教學(xué)實踐的探索[J].設(shè)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(xí)課堂教學(xué)改革[J].科技視界，2017（19）：91+94.