“金屬材料與熱處理技術(shù)”教學(xué)難點分析及解決策略

宋偉

在假肢矯形工程專業(yè)課程設(shè)置中，金屬材料熱處理課程是必修內(nèi)容。學(xué)校根據(jù)專業(yè)課程的需要，針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識特點，把課程放在三年級第一學(xué)期開設(shè)，總共36學(xué)時。與“金屬工藝學(xué)”先后開課，學(xué)生在接受專業(yè)理論知識后進(jìn)行實際操作。我在“金屬材料與熱處理技術(shù)”課程的教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的特點，進(jìn)行了一些探索。

1 講授新章節(jié)之前復(fù)習(xí)前章重點內(nèi)容，自然導(dǎo)入本章教學(xué)內(nèi)容

例如在學(xué)習(xí)第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶之前，復(fù)習(xí)第一章重點教學(xué)內(nèi)容金屬材料的性能。金屬材料的性能與其內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)密切相關(guān)。因此，研究金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶過程，掌握其規(guī)律，以便更好地控制其性能，正確選用材料，并指導(dǎo)人們開發(fā)新型材料。

2 基本概念的理解對后續(xù)的知識學(xué)習(xí)至關(guān)重要

第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶課程教學(xué)目的，是讓學(xué)生掌握金屬的晶體結(jié)構(gòu)、實際金屬的結(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶、金屬鑄錠的組織。這一章首先要理解晶格、晶胞、晶格常數(shù)的概念，然后記住常見金屬的3種晶格類型：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；而且需要全面理解晶胞的空間結(jié)構(gòu)。要弄清每種晶格晶胞內(nèi)的原子數(shù)，其中最關(guān)鍵的一點是弄清每個原子為幾個晶胞所共有。如果每一晶胞的原子數(shù)則計算不清楚，將影響到致密度的計算。

我在教學(xué)中解決這一難點的策略是提綱攜領(lǐng)、舉一反三。先弄清體心立方晶格中每個頂角的原子為8個晶胞所共有，進(jìn)而求出體心立方晶格的原子數(shù)是2個，然后計算其致密度為0.68。而后，讓學(xué)生自己剖析面心立方晶格、密排六方晶格，并計算致密度。

在致密度的計算中，關(guān)鍵要找出原子半徑與晶格常數(shù)的關(guān)系。在3種晶格中需要分別推導(dǎo)出原子半徑r與晶格常數(shù)a的關(guān)系式。

3 對后續(xù)知識的掌握會促進(jìn)基本概念的深入理解

在第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶的學(xué)習(xí)中，滑移系是較難理解的重點內(nèi)容?；泼婧突品较蚪M成了滑移系。滑移面是原子密度最大的面，滑移方向是原子密度最大的方向。第1步，我讓學(xué)生找出3種晶格滑移面、滑移方向各是哪些；第2步，讓學(xué)生計算出滑移面和滑移方向上的原子數(shù)各是多少。雖然查找滑移面及計算過程較為繁瑣復(fù)雜，但經(jīng)過深入分析、仔細(xì)研究及熱烈的課堂討論，透徹了解這些概念，就會對晶胞、配位數(shù)、致密度等概念有更深入的理解，也會對金屬的塑性變形的理解有促進(jìn)作用。

4 結(jié)合學(xué)生興趣愛好，開闊課堂教學(xué)思路，活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍

由于該課程涉及到專業(yè)術(shù)語及材料成份、結(jié)構(gòu)、工藝原理等知識，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較枯燥乏味，因而在教學(xué)安排設(shè)計中，應(yīng)采取創(chuàng)新多樣教學(xué)方法，與“金屬工藝學(xué)與車間工藝”相應(yīng)的課程結(jié)合起來，用學(xué)生參與的動手試驗來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，靈活開創(chuàng)基礎(chǔ)課的應(yīng)用范圍，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思維空間，促進(jìn)理論概念的理解，使難以學(xué)習(xí)理解的基礎(chǔ)課變成容易理解的專業(yè)課程，拓展學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平。

5 豐富教學(xué)手段，增強(qiáng)教學(xué)效果

利用網(wǎng)絡(luò)、制作多媒體課件等多種手段進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高了學(xué)習(xí)效果。重點章節(jié)要多用圖表、錄像等資料全面立體授課。

6 找出各章節(jié)之間的內(nèi)部聯(lián)系，重點章節(jié)要深入分析

本課程主要包括：金屬材料的性能、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、金屬的塑性變形與再結(jié)晶、合金的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶、鐵碳合金相圖和碳鋼、鋼的熱處理、合金結(jié)構(gòu)鋼等共12章內(nèi)容。其中金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)及其結(jié)晶過程、鐵碳合金相圖的建立、識讀和應(yīng)用是必須掌握的基礎(chǔ)知識，起著承前啟后的作用。如果這部分基礎(chǔ)知識掌握得好，那么學(xué)生對前面所講的金屬性能知識會加深理解，對后面鋼的熱處理和常用金屬材料的知識容易理解和掌握。所以這部分知識是這門課程教學(xué)的重點；同時由于這部分知識較為抽象(如合金的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶的過程、鐵碳合金相圖的建立過程)，沒有具體實驗和教具可以演示，加上學(xué)生沒有實踐感性認(rèn)識的基礎(chǔ)，缺少對這部分知識的感知認(rèn)識，致使在教學(xué)中學(xué)生學(xué)和老師教都存在一定的難度。我對這一難點的突破，作了一些探討。

6.1 對重點章節(jié)深入分析 學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍對第五章鐵碳合金相圖的建立、識讀、應(yīng)用等幾個知識點較難理解和掌握。其實，只要深入分析，找出知識貫穿點，就很容易找到突破口。在鐵碳合金相圖中包含10個特征點及9條特征線，它們構(gòu)成了相圖的靈魂。在教學(xué)過程中，一點一點地分析，一條線一條線地判斷。只要了解了鐵碳合金內(nèi)部組織的定義、性能及變化原因，那么識讀鐵碳合金相圖就會迎刃而解。

6.2 用平實的語言形象化解釋復(fù)雜的概念 鐵素體與滲碳體組成的機(jī)械混合物稱為珠光體，珠光體的顯微組織白色基體為鐵素體，黑色線條為滲碳體。與人的指紋有些相像。通過這一形象的比喻，使學(xué)生扎實地記住了珠光體的顯微組織形態(tài)；對亞共析鋼(鐵素體+珠光體)、過共析鋼(滲碳體+珠光體)的顯微組織結(jié)構(gòu)的理解會更加透徹。

6.3 對復(fù)雜的概念深入剖析 經(jīng)過對工業(yè)純鐵、非合金鋼及白口鑄鐵的室溫組織的深入分析，相的組成物都是鐵素體+滲碳體(F+P)，而將珠光體、高溫萊氏體、低溫萊氏體等名詞概念進(jìn)行深入分析后，最終得到相鐵素體+滲碳體(F+P)。

7 教師課堂提問，學(xué)生有問題可以主動提問，增強(qiáng)互動

學(xué)生不應(yīng)被動地接受知識，而應(yīng)該主動積極地思考。在教學(xué)中，老師提問是調(diào)動學(xué)生積極性的一個好方法。課堂有針對性地提出問題不僅能促使學(xué)生積極思考，而且有助于吸引學(xué)生注意力。例如鐵碳相圖是研究鐵碳合金的基礎(chǔ)，對生產(chǎn)實踐有重要的指導(dǎo)意義，因此對整個相圖要求完全了解，包括其中的每個點、每條線、每個相區(qū)代表的意義。純鐵、亞共析鋼、共析鋼及過共析鋼加熱到一定溫度以上，鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。奧氏體是面心立方晶格(12個滑移系，其中有3個滑移方向)，而鐵素體是體心立方晶格(12個滑移系，2個滑移方向)，具有面心立方晶格的奧氏體塑性要比鐵素體好。為了加深學(xué)生對相圖的理解，特提出了一個有意義問題：“國際歌中的歌詞‘要把那爐火燒得通紅，趁熱打鐵才能成功’，為什么？”通過回答這個問題，學(xué)生進(jìn)一步了相圖的規(guī)律，找到了最佳答案，從而了解到這句歌詞中所蘊含的科學(xué)道理，加深了對所學(xué)的知識的記憶和理解。

對一個問題要深究，挖得越深越透，越有助于知識的全面理解和掌握。

8 及時的復(fù)習(xí)、作業(yè)、課堂討論以及定期測驗

在教學(xué)過程中，及時的復(fù)習(xí)、作業(yè)、課堂討論及定期測驗都是必不可少的；同時要對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行適時的量化。對學(xué)生的學(xué)業(yè)評價就采用多樣化的形式，可打破傳統(tǒng)的一卷定乾坤的考核方法，形成一個綜合、全面、細(xì)化的考核評價體系，這樣能更有效地督促、激勵學(xué)生。

9 有意識地培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和應(yīng)用資料能力

在教學(xué)過程中有意識地多使用圖表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等資料，培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生查閱和應(yīng)用資料的能力。在授課中，我們結(jié)合教材中的曲線、圖像、表格來表達(dá)和分析，并盡可能讓學(xué)生自己動手多查表、對照、換算。使學(xué)生在以后的工作中可以熟練地使用設(shè)計手冊。

“金屬材料與熱處理”是一門與生產(chǎn)實際聯(lián)系比較密切的實驗學(xué)科，雖然大的實驗無法在學(xué)校里完成，但教師也可以開動腦筋創(chuàng)造條件，設(shè)計一些簡單易行的實驗或列舉一些生活中常見的現(xiàn)象，擴(kuò)展學(xué)生的思維，加深對理論知識的系統(tǒng)掌握。要充分調(diào)動起學(xué)生的主觀能動性，克服學(xué)習(xí)中的困難，夯實專業(yè)知識。