淺談“金屬材料的力學性能”教學單元中的實驗教學

“金屬的力學性能”是“金屬材料與熱處理基礎”教學單元中的重要內容，在“金屬的力學性能”教學單元中涉及的實驗較多，教材通過各種試驗機的實驗結果分別說明各力學性能指標的測定，但對于大多數中職學校來說，由于條件限制，教學方法普遍采用講授法，這些試驗機也只能是教材上的圖片，根本無法演示，更談不上讓學生動手。為此，學生對這些概念是聽得云里霧里的，難以理解。在多年的教學實踐中，筆者認為，在實驗設備缺乏的情況下，仍可進行實驗教學，且效果較好，以下作一說明，供同行參考。

一、巧設演示，引出概念

恰當的課堂演示可以把一些深奧難懂的問題直觀地反映出來，使學生通過感性認識加深對知識的理解，從而達到深入淺出的教學效果。

例如，在講授“強度”“韌性”的概念時，可以分別做以下演示實驗。

演示1取一段100mm長Φ0.6mm的細鐵絲和100mm長Φ0.9mm的焊錫絲，徒手對拉，錫絲很容易拉斷而細鐵絲拉不斷。

說明細鐵絲在拉力(靜載荷)作用下更難斷裂，即抵抗能力更強。由此引出“強度”的概念，學生便容易理解。

演示2用手指輕彈橡皮泥和粉筆，結果是橡皮泥產生了彎曲但并沒有斷裂，粉筆立即斷成兩截飛出。

說明在沖擊載荷的作用下粉筆的抵抗能力更弱，由此引出“沖擊韌性”的概念。這樣學生就能從感受中理解概念。

再如，在講到材料的硬度時，可用一簡單的實驗求證課本知識:找一把小刀切削橡皮擦和鉛筆。小刀可以輕而易舉地切削橡皮擦，而切削鉛筆卻要花較大的力氣。說明橡皮擦的硬度低，而鉛筆的硬度高。在講到材料硬度的測定方法時，我準備了一塊橡皮泥、一塊橡皮擦、一塊和一把小刀，先將橡皮泥和橡皮擦放到一位同學的手中，要求判斷其硬度，說明判斷方法;再將小石塊和小木塊放到這位同學的手中，要求判斷其硬度，并說明判斷方法。學生根據生活常識很自然得出如下結論:前者用手捏(壓痕法)得出橡皮擦更硬，后者用小刀劃(劃痕法)得出石塊更硬。接下來再講授“布氏硬度測量法”等相關內容時，學生便不難理解了。

事實證明，這種簡單的演示實驗，對幫助學生理解和掌握概念能起到很好的作用。通過加強實驗，不僅可以使學生具備一定的感性認識。更重要地是使學生進一步理解物理概念和定理是怎樣在實驗基礎上建立起來的，從而有效地幫助學生形成概念，導出規律，掌握理論，正確而深刻地領會物理知識。

二、合理運用多媒體教學手段，強化實驗演示效果

1.合理運用教材隨附的光盤

用光盤中的素材為學生展示相關的試驗過程，使學生有相對直觀的認識。素材中提供的實驗有布氏硬度測試步驟、布氏硬度原理、沖擊實驗、低碳鋼拉伸實驗、洛氏硬度測試步驟、洛氏硬度原理、液壓式萬能試驗機拉伸實驗。通過視頻播放，能讓學生從直覺上認識這些試驗的過程，從而深入了解各力學性能指標的測定方法。

2.運用網絡下載相關視頻，讓學生加深認識試驗過程

現如今，網絡資源豐富，我們不僅可以下載以上實驗的真實視頻，還可以下載工廠車間的生產過程視頻，讓學生了解生產過程中材料的形變及受力等內容，有助于拓展學生對金屬材料的認識，更好地為后續教學奠定基礎。

三、引導學生設計測試方法，并付諸實驗過程

注重“動手優先”的教學方法，教師的“教”應將重點放在精心組織實際操作的過程中，教師的指導不僅表現在引導學生積極參與操作上，而且表現在指導學生操作之前所進行的實驗構思和實驗設計上，以及實驗結束后引導學生進行實驗的總結升華等方面。

通過在“真實”環境下的“做中學、做中教、實踐中教理論”，讓學生學起來，提高學生的學習興趣和樂趣，增強學習成效，這符合職業教育的特性與中職生的認知特點。例如拉伸試驗，我們可以引導學生做以下簡易分組實驗:

將學生分組，每組4人。

實驗目的:觀察拉伸過程中的強化、縮頸、斷裂等現象，并測定斷后長度和斷面直徑。

實驗試樣:長50mmΦ0.9mm的焊錫絲若干，長50mmΦ0.6mm的細鐵絲若干。

實驗工具:每組游標卡尺1把，老虎鉗2把。

實驗過程:

第一步:用老虎鉗分別夾緊細鐵絲的兩端(墊紙)，兩手對拉直到把鐵絲拉斷，觀察鐵絲粗細和長度的變化。

第二步:用老虎鉗分別夾緊焊錫絲的兩端(墊紙)，兩手對拉直到把錫絲拉斷，觀察錫絲粗細和長度的變化。

第三步:通過測量可知，細鐵絲的斷后長度為60mm(伸長10mm)、細鐵絲的斷口直徑為0.45mm;焊錫絲的斷后長度為54.5mm(伸長4.5mm)、焊錫絲的斷口直徑為0.6mm。

教學實踐證明，學生喜歡教師采用這種方法教學，并能取得較為顯著的效果。通過設計以上實驗，學生對于拉伸過程的強化、縮頸、斷裂等現象有了直觀的認識，通過“動手”，可進一步鞏固“強度”、“塑性” 等知識點。

分組實驗向學生提供了豐富的感性材料，他們可以對這些感性材料進行分析、綜合、歸納、總結上升為理論知識，且易于理解，便于記憶。通過以上分組實驗教學，很好地解決了學生“厭學”的問題，讓學生“學有興趣”、“學有樂趣”、“學有成效”，從而提高學生的學習積極性和自主性，進一步加強學生的創新意識和探究能力，實現學生真正成為學習的主體，提高課堂教學效率，達到以學生發展為本的目標。

四、現場參觀，加深對理論知識的理解

完成這一單元的課堂教學后，我們可以安排學生到校實訓車間現場參觀，觀察車間內某些工具或工件的損壞形式，引導學生進一步理解金屬材料的力學性能及其指標。如鉗工車間出現鋸片折斷、銼刀、鉆頭斷裂現象，這就是強度問題。再如工件沖號時，有的壓痕深，有的壓痕淺，這即為硬度。通過現場觀察，引導學生思考，從而加深理解所學內容。

針對現有教學體制下學校實驗能力不足的問題，教師還可以與當地的科研院所或高校聯系，帶學生到實驗室去參觀，以彌補實驗教學的不足，增長學生的見識。例如在講完“金屬的力學性能”這一單元后，筆者帶學生到理工學院金屬材料實驗室進行參觀。在實驗室里，學生觀看了許多實驗，如材料的硬度測試、沖擊實驗、拉斷實驗、壓縮實驗。在整個參觀過程中，學生表現出了很大的興趣，認為看到的東西驗證了課本的內容，對掌握知識有很大的幫助。

教師在平時的教育教學過程中，應以學生為本，努力踐行科學發展觀。在新一輪的課改中，切實貫徹“以服務為宗旨，以就業為導向”的職業教育辦學方針，堅持以學生為主體的教學理念，著眼于學生的全面發展，在培養高素質勞動者和技能型人才上發揮應有的作用。只有當學生真正“學起來”了，我們才能實現我們的課改目標。實驗教學的特點是直觀性和可操作性，它不但能激發學生的興趣，而且有很強的說服力。實驗教學在提高教學效果和開發學生創造能力等方面顯得尤為重要，同時也是啟發學生思維、調動學生積極性、培養動手能力的重要手段。中職教師不能拘泥于學校現有的教學條件，要充分發揚師德精神，認真領會新一輪的課改思想，不斷探索，綜合學生實際和客觀條件，創設可行的實驗方案，設計一些簡單易行的實驗激發學生的學習興趣，通過實驗驗證理論，提高學生對知識的認同感，從而有效提高課堂教學質量。

(作者單位:福建省廈門市集美職業技術學校)