金屬材料與熱處理教學方法路徑探析

史傳偉 張元彬

（山東建筑大學材料科學與工程學院 山東·濟南 250101）

1 教學目的與要求

當下科學技術飛速發展，“金屬材料與熱處理”技術發展過程中仍有不少欠缺之處，為了將其用之有道，單靠某一方的努力并不是有效可行的，師資、學生、高校管理者都需做出相應的改進。這樣首先可以提高整體教學質量，同時還可提高生源質量。其次，可以使師生愉快的教與學。本課程主要內容包括以下幾個部分：第一部分是鋼的熱處理原理，主要內容包括鐵碳合金相圖，鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉變規律，珠光體相變，貝氏體相變和馬氏體相變以及鋼的回火轉變。第二部分是鋼的熱處理方法以及鋼在熱處理過程中的組織轉變規律和特點。第三是各種類型鋼材的分類，牌號、成分、組織和性能特點，主要包括結構鋼，機器零件用鋼、耐熱鋼和不銹鋼等。學習本課程的目的是使學生對金屬材料的化學成分、組織結構與性能之間的關系及其變化規律建立比較系統的理論基礎，掌握強化材料的幾種手段、熱處理基本原理及工藝特點，掌握合理選用金屬材料、選擇熱加工工藝、安排工藝流程的基本知識和基本技能。

通過對本課程理論知識、技能培養、生產實踐等方面的學習，促使學生對所學的技術知識更有效的掌握、理解和運用。在當下科學技術飛速發展的社會，我們應該以專業技術人才培養為首要目標，使本專業的技術人才更好的滿足當下生產工業發展需求。

2 金屬材料與熱處理教學改革分析

（1）將枯燥的理論知識轉化為類似的生活場景，形象化教學。金屬材料與熱處理這門課程本身比較抽象，理論知識和原理很難理解，內容繁雜，各種名詞、術語、符號繁多，初學者容易混淆。大多數學生對于一些理論模型和加工方法以前接觸很少，大腦中很難形成一個準確的概念，導致學生對于理論知識接受程度低，很難形成有效的理解記憶。教師如果只是一味的在課堂上灌輸理論知識，很難達到令人滿意的教學效果。這要求教師盡量把課本上的理論知識形象化，在課堂演示PPT 上盡量多的使用動畫、圖片或者視頻，使學生比較直觀的去理解課本上的知識。教師在上課過程中要精確把握知識的難度，由淺入深，使學生循序漸進的掌握課本上的知識點。例如關于四種整體熱處理方法：退火、正火、淬火和回火。教師可以搜集一些四種熱處理方法的生產視頻給學生觀看，在觀看過程中首先從熱處理工藝規律，即冷卻速度和熱處理完成后的工件力學性能方面講解，結合熱處理原理，冷卻過程中的相變規律，使學生掌握四種熱處理方法所造成金屬材料微觀組織差異，最終掌握熱處理工藝，性能與組織之間的規律以及內在機理。在講到金屬材料性能方面內容時，為了讓學生更加深刻的理解強度、塑性、韌性和硬度的概念，可列舉生活中常用的，學生日常能夠接觸到的金屬制品，以實際的物品作為教學模型，講述它們的性能，使學生能夠更準確的理解各種力學性能的含義，以達到更好的教學效果。

（2）教學內容完善。傳統的教學方法，教師只是在課堂上按照課本的排版順序講解理論知識，甚至要求學生在不理解的前提下強行記住某些概念或者規律。理解是記憶的前提，只有真正的理解，才能夠形成長久深刻的記憶，所以筆者認為要強調先理解，再記憶，在理解的基礎上記憶。這就要求教師講課時針對某一部分的具體內容，找一個知識點之間的邏輯，利用一根主線將知識點串聯起來，尋求一種順序有系統的講解方法，這樣方便學生理解，從而形成有效而深刻的記憶。

例如熱處理原理部分，利用冷卻速度這一根知識主線，首先講解鐵碳合金相圖，為后續鋼在冷卻過程的組織轉變打好基礎，學生在理解不同的冷卻速度下組織轉變規律的基礎上，理解珠光體，貝氏體和馬氏體三種轉變的轉變規律和轉變組織就相對容易了，對于這一部分的理解，其主線就是冷卻速度，利用冷卻速度將全章聯系起來，形成系統的知識脈絡。另外冷卻速度這一條知識主線可以將熱處理方法聯系起來，從而形成對熱處理原理及方法這一大部分內容的綜合理解記憶。同時筆者認為在教學過程中對于重點和難點知識的重復穿插講解非常有必要。重復是記憶的前提，多次重復才能形成牢固可靠的記憶，而且對于一些重點和難點，學生在首次聽課的時候很難達到全部的理解，所以在后續講課的過程中對前面內容進行重復復習是很有必要的，這樣有利于學生對所學知識的鞏固和理解。

（3）從生產實踐出發，引導學生相互協作主動學習。理論知識來源于生產實踐，服務于生產實踐，反之生產實踐的發展推進了理論知識的補充完善。理論教學的成敗也取決于生產實踐。因此，要將理論知識與生產實踐有機相結合。可以在全部理論課程講解完成的時候安排一到兩個課時的綜合實例講解課程。例如：典型軸承件的熱處理工藝過程，從選材，熱處理工藝，熱處理后組織以及最終使用態的力學性能等方面，要求學生給出自己的理解和建議，讓學生把自己的工藝過程同實際生產的工藝過程化進行對比，以及同學之間所設計的工藝過程進行比較，尋找各自的異同點，分析差異產生的原因。學生相互的提出問題共同解決問題，加深對所學理論知識的理解，從而提升專業技術知識。

（4）以實驗教學環節推動理論課堂教學。在課程的教學大綱中安排一定比例的實驗學時，對課堂理論教學的理解有很好的推動作用。在學校實驗條件允許的情況下，要學生親自動手實驗，是加深對課堂理論教學知識理解、理論與實踐相結合的必要過程，是對理論知識的實際運用。實驗教學的任務就是使學生利用理論知識分析實際問題，掌握常見熱處理工藝，鍛煉實踐中發現問題并提出解決辦法的能力，例如可以安排關于熱處理工藝的實驗學時，要學生將同一種鋼材加熱保溫奧氏體化之后，以不同的冷卻速度進行退火、正火、淬火以及不同的溫度下回火處理，并對熱處理完成后的組織以及力學性能進行測試，對比熱處理工藝，更好的理解冷卻速度這一重要因素對在熱處理過程中的重要作用，聯系教師講課過程中的冷卻速度這一將知識點串聯的主線，加深對理論知識的理解。

3 結束語

本文闡述了“金屬材料與熱處理”教育教學中存在的不足，最大的問題就是專注于課本理論教學，忽視了實踐教學重要性；致力于學生思想和課程教學上提出了一些改進辦法，對“金屬材料與熱處理”教育教學起有一定參考作用；分析了“金屬材料與熱處理”對生產生活的重要性，特別是現在的高科技社會對現代化技術型人才有哪些需求，從這些需求中可以看出對學生的實踐動手能力要求較高。若以社會的需求為驅動，對“金屬材料與熱處理”任課教師教學方式的改善和激發學生學習興趣有一定的作用。

筆者認為傳統的教學方式不能夠有效的完成教學目的，更完善系統的教學路徑可以有效改變教學成果，通過系統教學，將理論知識邏輯化、系統化，使學生更加方便的理解課本上的理論知識，從而形成有效而深刻的記憶。通過生產實踐教學可以提高學生的動手能力，加深對所學理論知識的理解，形成對課堂理論教學的有力推動和鞏固。