《金屬材料與熱處理》教學(xué)方法探索

摘要： 針對(duì)《金屬材料與熱處理》的課程特點(diǎn)，介紹了在教學(xué)中采用的一些方法，如類比式教學(xué)法，圖像、表格教學(xué)法，實(shí)驗(yàn)直觀性教學(xué)法，習(xí)題課強(qiáng)化教學(xué)法等。

關(guān)鍵詞：金屬材料；教學(xué)方法；探索

《金屬材料與熱處理》是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，它涉及的專業(yè)術(shù)語多，理論深，材料性能千差萬別，用途又各不相同。由于學(xué)生的生活、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)有限，一開始學(xué)習(xí)難度大，另外隨著課改的不斷深入，教學(xué)課時(shí)大量壓縮，教師怎樣利用有限的課時(shí)，使學(xué)生掌握、理解該課程？為此，我們努力探索，并不斷改進(jìn)教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生聽課的積極性，發(fā)揮了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，從而提高了課堂教學(xué)效果。

一、 注重抽象內(nèi)容的趣味化，采用類比式教學(xué)

在教學(xué)中要求學(xué)生理解和記憶的內(nèi)容比較多，為此我們要求大家展開豐富的想象，借用學(xué)生熟知的、直觀的、通俗的類似事物類比被說明的抽象的概念或理論，使學(xué)生獲得鮮明、生動(dòng)、完整的新概念、新理論，將抽象的內(nèi)容趣味化和生活化，以便于理解和記憶。

如關(guān)于金屬晶體結(jié)構(gòu)的缺陷，要使學(xué)生明確在實(shí)際金屬內(nèi)部原子在排列過程中總是要受到各種因素的影響，因而產(chǎn)生空位、間隙原子等晶格缺陷，引起塑性變形。學(xué)生一時(shí)難以把晶格缺陷和金屬強(qiáng)度聯(lián)系起來，我們可以做這樣的類比：一個(gè)班級(jí)排列整齊的座位好比是晶格，一個(gè)同學(xué)沒來上學(xué)，座位上出現(xiàn)了“空位”。如果有一個(gè)同學(xué)不遵守紀(jì)律沒按規(guī)定的位置就坐，而是去擠在別人的座位旁，座位旁多出的這位同學(xué)，好比是“間隙原子”。于是，座位排列產(chǎn)生了變形，影響了一個(gè)班級(jí)的形象。用這樣的類比法，可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到一類現(xiàn)象的共同屬性。

又如在講合金的“相”與“組織”的概念時(shí)，學(xué)生對(duì)這兩種概念和關(guān)系很難理解，我們就用“人”和由人形成的“組織”作類比，人在性別上有男、女之分，這可看成是兩種“相”，就是這兩種“相”組成了各種不同的“組織”。根據(jù)男女比例與結(jié)構(gòu)的不同形成了如共青團(tuán)組織、婦聯(lián)組織、共產(chǎn)黨組織……這樣類比，學(xué)生就對(duì)“相”與“組織”的概念、它們之間的關(guān)系及對(duì)合金性能的影響很容易理解。

本課程還有許多類比教學(xué)的實(shí)例，在此不一一贅述。運(yùn)用類比教學(xué)借助于學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，講解抽象的、難以理解的概念或理論，啟發(fā)學(xué)生在聽課過程中積極思考，調(diào)用已有知識(shí)與新知識(shí)進(jìn)行類比，降低了講解及理解的難度，增加了教學(xué)的趣味性，學(xué)生對(duì)新知識(shí)的記憶更深刻，收到了良好的教學(xué)效果。

二、 注重知識(shí)的條理化和概括化，采用圖像、表格教學(xué)法

在當(dāng)前的教學(xué)過程中，由于學(xué)生普遍缺乏對(duì)金屬材料的感性認(rèn)識(shí)，理解和記憶難度大，易產(chǎn)生模糊的概念，學(xué)習(xí)效果不佳。如果能恰當(dāng)?shù)貙D像和表格運(yùn)用到課堂教學(xué)中，讓兩者有機(jī)地結(jié)合、相互滲透，將會(huì)彌補(bǔ)上述不足，起到事半功倍的效果。

在教學(xué)過程中將本教材的主要內(nèi)容概括為“一條線、兩張圖、三種材料、四把火”。一條線，即材料的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、金相組織和性能之間的關(guān)系；兩張圖，即鐵碳合金相圖和過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖；三種材料，即鋼、鑄鐵和有色金屬；四把火，即退火、正火、淬火和回火。用圖像、表格形式反映出其中一些相互關(guān)系、變化規(guī)律及應(yīng)用范圍，然后以綱帶目，由淺入深，順序展開，使學(xué)生感到內(nèi)容多而不亂，有章可循。

如在講材料的特點(diǎn)以及選用時(shí)，牌號(hào)的記憶是學(xué)生感到有難度的。碳鋼、鑄鐵、有色金屬的牌號(hào)都有明顯的特點(diǎn)，易于記憶。但合金鋼因其性能各異，類別較多，易于混淆。因此，必須找出規(guī)律。這個(gè)規(guī)律就是先看含碳量范圍，再看合金元素種類及含量，根據(jù)含碳量及合金元素對(duì)性能的影響來判斷鋼種?？梢杂孟卤磉M(jìn)行歸納。

表格可將教材及授課時(shí)復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化、明了化、系統(tǒng)化。圖像和表格的制作及運(yùn)用本身就是一項(xiàng)技術(shù)，教師在制作某一圖片或表格時(shí)，首先要查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，收集資料，經(jīng)過綜合分析，精心策劃，最后確定知識(shí)點(diǎn)。這樣既能豐富教師的知識(shí)，又能促進(jìn)教學(xué)技巧和教學(xué)水平的提高。在教學(xué)中，教師還可適當(dāng)教會(huì)學(xué)生用表格和圖像的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)的目的。通過圖像和表格的制作，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析綜合、歸納總結(jié)的能力。

三、 注重知識(shí)的實(shí)踐性，采用直觀性教學(xué)

實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面能起到非常獨(dú)特有效的作用。工程材料課程有較強(qiáng)的實(shí)踐性，在課程的教學(xué)過程中，要重視學(xué)生觀察能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。我們?cè)诮虒W(xué)中安排了多種實(shí)驗(yàn)，如金屬材料的硬度和沖擊韌性測(cè)定、鐵碳合金平衡組織顯微鏡觀察和碳鋼的熱處理及熱處理后的顯微組織觀察，由實(shí)驗(yàn)教師操作演示，最后由學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn) CAI課件獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。

如在 “鋼的火花鑒別”一節(jié)，火花式樣繚亂，難記難辨。我們就帶領(lǐng)學(xué)生們到實(shí)習(xí)工廠， 用砂輪逐個(gè)研磨不同的材料，讓學(xué)生觀察火花形態(tài)，讓學(xué)生在腦海中留下“火花”這個(gè)模糊的疑問后返回課堂，再利用多媒體或是VCD（該課程教學(xué)用），形象、生動(dòng)，可間斷、停頓的特點(diǎn)，把各類鋼的火花顏色、形狀、長(zhǎng)短，節(jié)花的數(shù)量和尾花的特征講清楚。這樣教學(xué)效果好，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃。

又如“零件的熱處理分析”一節(jié)，在對(duì)“車床主軸”這一典型零件熱處理分析教學(xué)中，經(jīng)過對(duì)主軸結(jié)構(gòu)及工作條件分析后確定，選用45鋼的鍛件毛坯，并明確了熱處理的的技術(shù)條件后，編制了主軸的加工工藝路線：備料 → 鍛造 → 正火 → 機(jī)械粗加工 → 調(diào)質(zhì) → 機(jī)械半精加工 → 錐孔及外錐體的局部淬火、回火 → 粗磨（外圓、錐孔、外錐體） → 銑花鍵、花鍵淬火、回火 → 精磨（外圓、錐孔、外錐體）。這一加工路線綜合了機(jī)加工和熱處理兩門課程的知識(shí)，學(xué)生感性認(rèn)識(shí)較淺。我們?cè)倮肰CD，將主軸完整的生產(chǎn)過程展示給學(xué)生，不僅鞏固了熱處理工藝知識(shí)，而且與機(jī)加工的結(jié)合，讓學(xué)生身臨其境，明白了零件是怎么加工出來的，有利于今后課程的學(xué)習(xí)。

四、 注重知識(shí)的檢查和鞏固，采用習(xí)題課強(qiáng)化教學(xué)

習(xí)題課是一種重要的教學(xué)手段，不僅能加深學(xué)生所學(xué)知識(shí)、還能檢查教學(xué)效果。教師平時(shí)要多收集整理、歸納吸收各種知識(shí)，使之和自己所教的知識(shí)融合在一起，以各種形式，從不同角度幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)他們的能力。例如，練習(xí)本上的一些填空題和名詞解釋題，可采用課堂提問的形式，讓學(xué)生口頭回答，這樣既復(fù)習(xí)了已學(xué)的知識(shí)，又提高了學(xué)生口頭表達(dá)能力；判斷題和選擇題采用課堂討論的形式，可以使學(xué)生知道對(duì)錯(cuò)原因所在，又加深了對(duì)概念的進(jìn)一步理解；計(jì)算題可采取老師先講學(xué)生后練習(xí)，這種講練結(jié)合的形式，能達(dá)到舉一反三、觸類旁通的教學(xué)效果。

教師要想把握重點(diǎn)和難點(diǎn)，如講授“鐵碳合金”練習(xí)時(shí)，由于本學(xué)期的重點(diǎn)就體現(xiàn)在鐵碳合金相圖，該相圖表示了在緩慢冷卻或加熱的條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)和組織隨溫度變化的情況。在講解練習(xí)題時(shí)應(yīng)該始終圍繞 Fe- Fe3C 相圖的組成，A、C、D、E、G、S六個(gè)主要點(diǎn)的含碳量、溫度的含義和 ACD、AECF 線、GS 線、ECF 線、PSK 線 六條特征線的含義和 L、A、F、Fe3C 四個(gè)單相區(qū)的組織展開討論，同時(shí)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中的一些生產(chǎn)工藝，如各種機(jī)器零件選用材料的原則，各鋼材加熱到一定溫度下進(jìn)行煅軋，各種不同熱處理方法的加熱溫度等，進(jìn)一步拓展，加深所學(xué)的知識(shí)。

總之，教師應(yīng)在教學(xué)中采取靈活多樣的方法，積極引導(dǎo)學(xué)生思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效果。

（張家港職業(yè)教育中心校）