金屬材料與刀具切削課程中的教學技巧芻議

周登科

?

金屬材料與刀具切削課程中的教學技巧芻議

周登科

（江蘇汽車技師學院，江蘇 揚州 225003）

金屬材料與刀具切削中的有關知識點，往往是學生學習中感到抽象枯燥難理解的內容。從如何提高教學技巧的角度出發，分別從引導式教學技巧、實例演示教學技巧、對比教學技巧三個環節進行探索和強化，能夠激發學生的學習興趣，使苦澀難懂的基礎知識變得簡單明了，從而簡化教學難度，達到學以致用的目的。

教學技巧；金屬材料；刀具切削

《金屬材料與熱處理》《金屬切削原理》是機加工專業基礎課，教學內容涵蓋于《數控工藝學》《車工工藝學》《機械制造工藝基礎》等機械加工專業的多門課程，是零件加工中選材、熱處理及制定合理工藝過程的重要依據；刀具材料、刀具幾何參數的選擇直接影響著切屑加工的表面質量、生產效率和加工成本。大部分技校學生缺少生產實踐鍛煉，理論與實踐不能很好聯系起來，學習中存在著一定的茫然性，學起來較為吃力難懂。為了解決教與學中存在的問題，筆者做了一些嘗試性探索，采用一定的教學技巧，激發學生的學習興趣，幫助學生克服學習中的困難，扎實掌握專業課的基礎知識學習，順利完成學習任務，有效達到教學目標。教學技巧主要由以下環節組成。

一、創設情景，引導式的教學技巧

用創設教學情景引導課題，給學生提供一個他們感興趣的學習情景，使他們愉快而主動地學習，收到事半功倍的效果。課題引導的教學技巧，就像講故事設個懸念，抓住學生注意力，培養學生合作意識，提高了教學效果。例如：講到金屬材料與熱處理技術方面，結合歷史知識，談到西漢時期就有“水與火合為粹（同淬）”之說，東漢時則有“清水淬其鋒”等材料熱處理技術的記載。被現代發現出土的文物如寶劍、寶刀等，經過金相組織檢驗，其內部組織與鐵碳合金中的淬火馬氏體和滲碳體組織幾近相似[1]。用眾所周知的歷史資料抓住學生的注意力。接下來教師再來做一個演示實驗：將兩根直徑相同的鋼絲，同時放在酒精燈上加熱至赤褐色，一根迅速放入水中冷卻，另一根放在空氣中緩慢冷卻，冷卻后將其折彎。實驗過程中會發現，放入水中冷卻的鋼絲硬度較高，并且很脆，容易折斷；而放在空氣中緩慢冷卻的鋼絲變得較軟、塑性較好，繞成圈形也不會斷裂。為什么水中冷卻的一根鋼絲脆易折斷？空氣中冷卻的一根鋼絲柔軟可以卷曲呢？熱處理工藝包括幾個階段呢？

教師通過設計形象生動的實驗，并且在實驗中創設一連串懸念，迅速將學生們的注意力引入課堂，激發學生們學習熱處理知識的興趣，從而為老師講授新知識打下堅實的基礎。

二、貼近生活的實驗演示技巧

通過講一個故事，動手做一次實驗，發現我們身邊許多日常生活中的事例和現象往往可以與深奧莫測的教學內容掛起鉤來，讓學生將課堂上抽象的知識內容與現實生活中的感性認識聯系起來，使復雜內容簡單化，提高了學生學習知識的積極性。

在講到熱處理組織轉變內容時，教師可以做一個熱處理的對比實驗（在實習場進行），目的是為了加深對熱處理作用的理解。實驗分兩步：（1）從實驗室取鋼板一塊，將其等分成三塊，分別編上號A、B、C。邀請三位學生用銼刀銼削這三塊板，判斷其銼削的難易程度。（2）高溫加熱編號為A、B的鋼板，直至鋼板的顏色變為紅熱狀態，停止加熱迅速將編號為A的鋼板取出放入水中冷卻；B鋼板放空氣中冷卻；C鋼板隨爐冷卻。并用硬度計測試。結論是：編號為A的鋼板硬度最高，編號為B的鋼板次之，編號為C的鋼板硬度最差。在耐磨性方面放入水中冷卻的A鋼板耐銼削，編號為B的鋼板稍微差些，編號為C的鋼板耐挫性最差。這說明編號為A、B、C三塊鋼板熱處理后的性能不同，導致硬度不同，內部組織結構發生了改變。實驗結束后，教師創設問題情境，讓學生自覺產生疑問“同樣的鋼板，為什么最終的硬度存在這樣的差別呢？”，引導學生獨立思考實驗的整個過程，思考試驗中鋼板的加熱、冷卻方法不同，對鋼板性能產生怎樣的影響，自己對比得出結論。這樣學生不僅理解了所學知識，還培養了他們抽象概括思維能力，使學生在好奇和興奮之中記住了熱處理的過程和熱處理奇妙的功效。

對于一些枯燥及抽象的課程內容，教師課堂講授時提供一些豐富、具體的感性素材，對讓學生產生感性認識很有幫助。在授課中借助于一些教學模型、形象的掛圖、生動的動畫課件進行演示會起到事半功倍的效果。

在講解車削加工中的兩個運動（主運動和進給運動）時，教師可以發揮想象力，將車削運動的形成過程與日常生活中的切菜、削蘋果、削鉛筆等聯系起來。同時，教師課堂現場運用水果刀削蘋果進行演示，邊演示邊講解，蘋果的旋轉與車削加工中的工件的旋轉很相似，而水果刀的運動與車刀的切削狀態很接近。再運用多媒體，展示車削加工中兩個運動的工作狀態，如圖1所示，基本解決了抽象思維的障礙，很輕松地理解了金屬切削的運動過程。另外，對于車削加工過程中排屑問題，教師還可以將削蘋果時學生容易觀察到的蘋果皮沿著刀面流出來的想象聯系起來，為接下來金屬切屑的形成知識點學習做好鋪墊。

圖1 車削運動與削蘋果比較

通過教學過程中的演示，學生的思維得到了活躍，教學過程中的難點得到簡化。從感性認識很容易上升到理性認識，不僅讓學生輕松的學到新知識，更培養了其學習知識的各方面能力，如知識的概括能力、遷移能力等。

三、淺顯易懂的對比教學技巧

金屬材料在外力作用下的變形是金屬學的一個基礎知識點。彈性變形和塑性變形是金屬材料在外力作用下的兩種典型變形形式，彈性變形是外力消除后能夠恢復的變形，彈性變形后金屬材料內部組織和性能將都不發生變化[2]。金屬材料內部的變化是微觀的，我們無法用肉眼觀察其變形過程，學生難理解是情理之中的事情，此時教師及時引入學生們初中學到的物理變化（物質發生物理變化時，組織和性能是不變的）概念，將彈性變形與物質的物理變化進行比較，它們的相似點都是內部組織和性能都沒有發生變化，彈性變形難理解的問題就迎刃而解了；金屬發生塑性變形時，在外形變化的同時，晶粒的形狀也發生變化，晶粒內部的位錯密度增加，晶格畸變加劇，即金屬內部的晶粒組織在外力作用下發生了變化，金屬材料的性能也發生了變化，強度、硬度升高，塑性、韌性下降，即金屬學中的加工硬化現象。講到塑性變形這個問題時，學生同樣感到難以理解，想象不出來，此時教師引入化學變化（物質發生化學變化時，內部組織和性能都發生變化的）概念，同時將塑性變形與物質的化學變化進行比較，它們的相似點都是內部組織和性能都發生變化，塑性變形難理解的問題就得到了形象化地解決。再如，講到合金中的“組元”（組成合金最簡單、最基本、能夠獨立存在的元物質稱為組元）這個概念時，就可以把化學中“元素”概念引入課堂，馬上給學生傳遞的信息就是新概念“組元”原來與化學中的“元素”類同，使學生不至于產生學習新概念的恐懼感，像這樣的例子在金屬材料教學中經常用到。

再如在講解車刀的幾何尺寸時，抽象的輔助平面、容易混淆的幾何角度以及難以記憶的刀具角度選擇原則，往往會讓教師在講授該知識點時感覺到很頭疼，學生學習起來感到異常的枯燥，學習效果很不理想。這時，如果教師在講解這部分的內容時把它與現實生活中的案例聯系起來，不僅能增加學習的趣味性，而且還能達到事半功倍的效果。

在講解車刀時，可以將生活中的菜刀與車刀相聯系，讓學生直觀地進行比較，從而形成感性的認識。在講述車刀的前角以及前角的作用時，教師可以從車刀的鋒利程度和強度入手，先提問什么樣的刀更鋒利的問題。學生通過對菜刀和車刀的觀察對比，會說出刀刃越薄越鋒利，從而引入車刀前角和刀刃楔角的概念。車刀前角越大，刀刃楔角越小，刀具就變得越鋒利[3]。如圖2（a）所示。接著教師又問：“鋒利的菜刀切菜可以，用來剁骨頭可以嗎？”學生結合生活中的經驗常識、通過思考會認為用菜刀剁骨頭不可行，容易使菜刀崩刃或卷曲，應該使用增大刀刃楔角的砍刀。教師及時提出問題：“用車刀切削比肉骨頭更硬的金屬材料時，有時為了提高刀具的強度，車刀要磨出更大的楔角，如圖2（b）所示?！苯處熯M一步演示：“當車刀的楔角太大，前角很小成負前角時，如圖2（c）所示，雖然車刀的強度高了，但刀刃的鋒利程度卻大大的降低?！?/p>

圖2 車刀前角的變化

講解車刀的后角概念及作用時，教師應提示學生注意后角在切削過程中起著與前角不同的作用，它能使切削刃與被加工工件緊密接觸，并且減少刀具的磨損，因此，有時也稱其為緩解角。教師用圖3（a）的演示說明車刀后角變大，楔角隨之減少，但車刀的鋒利程度并不會得到提高；圖3（b）的演示后角為負值，后刀面與工件之間的磨損使刀具溫度很快升高，導致不能工作；圖3（c）的演示說明只要有一定的后角（盡管很小），刀具就可以正常工作。

圖3 后角的變化

通過淺顯易懂的對比教學，將抽象、枯燥的知識點與貼近生活的日常事務聯系起來，增強了學習的趣味性，提高了學生學習的積極性，從而提高了學習的效果。

四、結論

綜上所述，在金屬材料與刀具切削的課題教學中，運用良好的引導式教學技巧可激發學生的學習興趣，結合身邊的生活事例和直觀淺顯的實驗演示技巧可啟發學生的思維，采用深入淺出的對比教學技巧可激起學生克服困難、探求新知識的欲望，提高課題的教學質量。

[1]陳志毅.金屬材料與熱處理（第六版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]韓步愈.金屬切削原理與刀具（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2015.

[3]許兆豐.車工工藝學（第三版）[M].北京：中國勞動出版社，2010.

On Teaching Skills in the Course of Metal Materials and Cutting Tools

ZHOU Deng-ke

（Jiangsu Automobile Technician Institute, Yangzhou, Jiangsu225003, China）

Relevant knowledge points in metal materials and cutting tools is abstract, boring and difficult for students to understand. From the point of view on how to improve the teaching technology, this article is aiming to stimulate students' interest in learning and easing the bitter understanding of the basic knowledge so as to simplify difficulty of the knowledge, and to achieve effective learning. In the process of guidance of teaching skills, examples demonstrate teaching skills, and comparative teaching techniques are used to explore and strengthen students’ understanding.

teaching techniques; metal materials; cutting tools

（責任編輯 王傲冰）

G712

A

1008—6129（2016）05—0005—04

2016—08—18

周登科（1983—），江蘇淮安人，江蘇汽車技師學院，講師（一級實習指導教師）。