圍繞課程特點組織好《金屬材料與熱處理》教學(xué)

陳容

（福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校 福建 南平353000）

圍繞課程特點組織好《金屬材料與熱處理》教學(xué)

陳容

（福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校 福建 南平353000）

圍繞《金屬材料與熱處理》課程的特點，應(yīng)根據(jù)學(xué)校的實際教學(xué)課時整合本課程內(nèi)容，突出實用性，采用多種與本課程特點相吻合的有效的教學(xué)方法組織課堂教學(xué)，同時要強調(diào)實踐教學(xué)，強化綜合訓(xùn)練，以取得更好的教學(xué)效果。

金屬材料與熱處理；新課導(dǎo)入；深入淺出；感性認識；學(xué)習(xí)興趣

《金屬材料與熱處理》這門課在專業(yè)學(xué)習(xí)中起著承上啟下的作用，了解并掌握金屬材料的性能及熱處理后對金屬材料性能的影響等內(nèi)容，可以為零件選材提供可靠的依據(jù)。但由于一方面具有很強的實踐性,另一方面金屬材料的種類繁多，其性能又千變?nèi)f化，學(xué)習(xí)起來有一定的困難。

制定授課計劃：抓住重要環(huán)節(jié)

根據(jù)學(xué)校實際的教學(xué)時間安排及專業(yè)的職業(yè)能力要求，制定合理的授課計劃（見表1），在具體擬定計劃時，應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)：

突出實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是專業(yè)課程的重要組成部分，它不僅是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效途徑，也是改進教學(xué)效果的重要手段。在制定計劃時，應(yīng)突出安排實踐性教學(xué)課時，在原有的演示實驗中增加一些操作性強的實驗。

考慮本課程與其他專業(yè)課的銜接及實際的授課學(xué)時，合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 為使本課程更好地為提高學(xué)生的職業(yè)能力服務(wù)，根據(jù)實際的授課學(xué)時，考慮本課程與其他專業(yè)課的銜接，適當(dāng)調(diào)整了授課內(nèi)容：降低實用意義不大的理論知識的深度，對以后專業(yè)課要講的內(nèi)容或?qū)I(yè)能力用途不大的內(nèi)容可少講或不講。如非金屬材料、金屬的塑性變形與再結(jié)晶、鋼的火花鑒別等內(nèi)容略講或不講，因為有些內(nèi)容在其他專業(yè)課中可學(xué)到。

表1 《金屬材料與熱處理》學(xué)時分配表（按42課時分配）

組織課堂教學(xué)：提煉難點解決難題

本課程教學(xué)內(nèi)容龐雜，新名詞、新概念多，又與生產(chǎn)實際相關(guān)聯(lián)，這對實踐經(jīng)驗缺乏的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)起來有很大的困難。因此，除制定合理的授課計劃外，任課教師還應(yīng)在認真鉆研教材，對教材進行全面的分析，突出重要章節(jié)，提煉難點的同時合理應(yīng)用各種教學(xué)方法來解決難題，深入淺出，使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上輕松地學(xué)好這門課。

多樣化的新課導(dǎo)入法 新課的導(dǎo)入雖然時間很短，但卻很重要，它關(guān)系到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情緒的調(diào)動，做好了有利于發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性。（1）實驗導(dǎo)入。用帶有啟發(fā)性、趣味性的實驗導(dǎo)入新課。如講解金屬的結(jié)晶過程，可用一小實驗導(dǎo)入新課，讓每位學(xué)生都在自己的課桌上滴上幾滴相距很近的小水滴，然后要求用筆尖輕輕撥動小水滴讓它們相碰并觀察變化，發(fā)現(xiàn)小水滴會在瞬間匯聚在一起形成大水珠。這種現(xiàn)象能生動形象地解釋金屬結(jié)晶過程中的晶核產(chǎn)生和長大的過程。再如講解合金的塑性變形對合金組織和性能的影響時，可用反復(fù)彎折鐵絲的試驗導(dǎo)入新課。試驗導(dǎo)入法正是利用學(xué)生的生活經(jīng)驗和感性知識來幫助學(xué)生理解新知識的，既容易引發(fā)學(xué)生的興趣和聯(lián)想遷移，又能活躍課堂的學(xué)習(xí)氣氛。（2）設(shè)疑導(dǎo)入。結(jié)合新課內(nèi)容，精心設(shè)計一些質(zhì)疑的問題，如講授鋼的熱處理時，首先提出“高速鋼鉆頭為什么能鉆削其他金屬”的問題，引發(fā)學(xué)生的好奇心，在學(xué)生求通而不得、欲答而不能時，教師導(dǎo)入新課。（3）生活常識導(dǎo)入。生活中的金屬材料很多，在設(shè)計新課導(dǎo)入時，可根據(jù)本課程的內(nèi)容聯(lián)系一些常見的生活現(xiàn)象來講解。如講解鋼的分類時，以生活中常見的刀具和螺釘?shù)茸鳛樘妓毓ぞ咪摵推胀ǚ呛辖痄摰睦?。再如解釋低碳鋼的力—拉伸曲線時，可用緩慢拉斷牛筋來舉例。

色彩板書，由淺入深，重點突出 課前分析教材，查找資料，吸取前人的教學(xué)經(jīng)驗，理清思路。講解時力求做到邏輯關(guān)系清晰，板書簡潔，這樣學(xué)生容易記憶，便于掌握。如講到Fe-Fe3C相圖時，由于相圖的知識是學(xué)習(xí)后續(xù)其他許多章節(jié)的基礎(chǔ)，是選擇熱處理及鑄鍛工藝溫度的重要依據(jù)。同時，相圖中的點、線、面均有不同的含義，講解和學(xué)習(xí)都有一定的難度。因此，在汲取前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我采用了特定的教學(xué)方法，即先在黑板上工整地畫出Fe-Fe3C簡圖，把重要的點 （S點、C點、E點）和主要的線（ECF線、PSK線，SE線）清晰地標(biāo)注出來，然后根據(jù)《相圖訣》中的重要的字眼（兩平、三垂、五弧、九星、十二面）介紹Fe-Fe3C相圖總體外形，讓學(xué)生先理解相圖是表示在緩慢冷卻條件下，不同成分的鐵碳合金或組織隨溫度變化的圖形。此時，學(xué)生對金相簡圖有了一個初步的印象，接下來再把相圖上的點、線、面的意義進一步介紹給學(xué)生，并把共析轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變作為重點來介紹，在分析理解的基礎(chǔ)上掌握幾個基本區(qū)域的組織。在板書上可以用不同顏色的粉筆表示出不同的區(qū)域顏色（見圖1），一目了然。這樣把繁雜難記的Fe-Fe3C相圖化解為帶色彩的圖形，相圖就很容易地被記憶下來。為了讓學(xué)生更牢固地掌握相圖，隨時應(yīng)用相圖，本人還要求學(xué)生自己動手繪制金相簡圖，實踐證明，這是一個行之有效的教學(xué)手段。

針對難點的理解采用生動形象的舉例加以表述 例如，在講授晶格畸變現(xiàn)象時，前面的課程是把晶體內(nèi)部原子的排列理想化，但這樣的理想晶體在自然界幾乎是不存在的，實際使用的金屬材料中會產(chǎn)生晶體缺陷。常見的晶體缺陷有以下幾種：空位和間隙原子、置代原子、位錯、晶界和亞晶界等。由于晶體存在缺陷，造成晶格發(fā)生畸變，引起塑性變形抗力的增大，從而使金屬的強度提高。當(dāng)講授這些知識點時，學(xué)生普遍覺得上述的晶體缺陷難與金屬強度提高聯(lián)系起來。于是，我在講解中舉例如下：班內(nèi)每個同學(xué)相當(dāng)于原子，整個班集體好比晶格，“空位”相當(dāng)于一個或幾個同學(xué)缺勤，“間隙原子”相當(dāng)于班內(nèi)的某位同學(xué)未按排列整齊的座位去坐，而胡亂地坐在了某個位置，“錯位”相當(dāng)于幾位同學(xué)位置錯排等等，這樣一來，這個班集體還能是一個平衡、穩(wěn)定的集體嗎？是不是這個班集體出現(xiàn)了缺陷？隨即請兩位學(xué)生在黑板上畫出理想狀態(tài)下的原子示意圖（見圖2a）和有缺陷的原子示意圖（見圖2b）。由此告訴學(xué)生，這就是晶格畸變引發(fā)的結(jié)果，再有晶界、亞晶界的存在，也會造成晶格畸變，不管哪種情況，其原子排列紊亂，具有抵抗塑性變形的能力，即也能使金屬的強度提高。綜上所述，金屬材料強度的提高與金屬晶體的實際缺陷，即“晶格畸變”有著直接關(guān)系。講到這里，學(xué)生表示能理解這一論點。

圖1 Fe-Fe3C相圖

圖2 原子示意圖

抓好實踐教學(xué)：突出實用性

組織好現(xiàn)場教學(xué) 本課程在金屬材料的這些章節(jié)中，需要記內(nèi)容繁多的各種金屬牌號。學(xué)生沒有實踐經(jīng)驗，對這些牌號的理解只能停留在課堂里的理論講解，枯燥且不易記住，學(xué)生學(xué)起來很困難。因此，要從實踐入手，組織學(xué)生到實習(xí)生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩，實際接觸一些金屬材料，增加對金屬材料的感性認識，從而能較好地掌握這些章節(jié)的內(nèi)容。如在講解合金工具鋼時，可以安排到各個實習(xí)車間觀摩教學(xué)，讓學(xué)生“零距離”地接觸到各種工具鋼并了解到該種材料的各種應(yīng)用。如展示絲錐、板牙、鉸刀，講解這類刀具刀刃細薄，常用在低速切削場合，而9SiCr鋼中加入了鉻和硅，使其具有較高的淬透性和回火穩(wěn)定性，碳化物細小均勻，熱硬性可達300攝氏度，硬度在62HRC以上，9SiCr鋼適合用來制造低速切削場合的刀具，是最常用的低合金刃具鋼之一。再如，展示車刀、銑刀、鉆頭，講解這些工具都是用高速鋼制造的，高速鋼中含有較多的碳和大量的鎢、鉻、釩、鉬等強碳化物形成元素。高的含碳量是為了保證形成足夠量的合金碳化物，并使高速鋼具有高的硬度和耐磨性，鎢和鉬是提高紅硬性的主要元素，鉻主要提高鋼的淬透性，釩能顯著提高鋼的硬度、耐磨性和紅硬性，并能細化晶粒，故高速鋼在切削時能長期保持刃口鋒利，常用于制造切削速度較高的刀具，W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2屬于較常用的高速鋼牌號。在展示實物和講解時適當(dāng)?shù)刈鲂Ρ?，如把上述的兩種材料進行比較等，能增強學(xué)生的理解，較好地掌握常用的鋼的牌號。

加強實驗教學(xué) 本課程的實驗可分為演示實驗和操作實驗兩方面。演示實驗可通過課前的充分準(zhǔn)備，在課堂上或?qū)嶒炇矣山處熝菔?，更加生動地展示出教學(xué)內(nèi)容。例如，講靜載荷時可先分析講臺上的粉筆盒的受力，再用雙手拉住一根粉筆兩端慢慢用力；講沖擊載荷時，可用一只手捏住一支粉筆的一端，然后用手指彈粉筆，粉筆被快速彈飛；講交變載荷時則可通過在黑板上繪圖分析自行車輪轉(zhuǎn)時輻條的受力。通過這些不同載荷的演示分析，不但便于學(xué)生的理解記憶，同時也可直觀地讓學(xué)生感受到不同載荷對材料所產(chǎn)生的不同的破壞效果，從而為接下來所涉及的力學(xué)性能相關(guān)概念的講解做好鋪墊。而操作實驗可以讓學(xué)生親自動手，培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識，加深和鞏固學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解。如第一章節(jié)的“金屬的力學(xué)性能”，相應(yīng)地安排拉伸試驗；而在第四章“鋼的熱處理”這節(jié)中安排 “碳鋼熱處理對其力學(xué)性能的影響”實驗。通過低碳鋼的拉伸試驗和不同熱處理狀態(tài)下同一材料的硬度測試以及學(xué)生在實驗過程中動手操作和數(shù)據(jù)處理，達到了實驗教學(xué)的目的，使學(xué)生熟悉了實驗設(shè)備和操作步驟，加深了對應(yīng)力指標(biāo)的理解，真實感受到熱處理對金屬材料性能產(chǎn)生的神奇作用，為后續(xù)課程的教學(xué)打下了基礎(chǔ)。

安排綜合習(xí)題課：加強綜合訓(xùn)練

為了鞏固所學(xué)的知識，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，可在教學(xué)過程中適當(dāng)安排綜合習(xí)題課。如熱處理章節(jié)，要求學(xué)生對零件整個生產(chǎn)過程有大概的了解；在講授完熱處理的技術(shù)條件及熱處理工序位置等理論內(nèi)容后，提供幾張生產(chǎn)零件圖（選擇常用的機械零件），要求學(xué)生根據(jù)掌握的內(nèi)容給零件作熱處理分析，并擬出加工工藝路線。通過分析思考，學(xué)生充分了解到這些零件的熱處理技術(shù)條件、冷熱加工工藝路線、熱加工工藝順序和基本參數(shù)，既有助于學(xué)生了解這些零件的生產(chǎn)過程，也有助于零件正確使用和切削加工，進而可推廣到其他零件。在整個課程結(jié)束后，可選編幾個大型綜合作業(yè)題，讓學(xué)生獨立完成。如選擇幾個典型零件（如軸類）要求學(xué)生從選材到安排機械加工工藝使用設(shè)備以及熱處理工序位置等內(nèi)容進行練習(xí)，把學(xué)生學(xué)過的知識貫穿起來。給學(xué)生一次綜合訓(xùn)練，不論對其所學(xué)知識的鞏固，還是培養(yǎng)能力都大有益處。

教和學(xué)是師生雙方的信息交流，只有深入研究教材，熟知學(xué)生心理，組織好教學(xué)，不斷地調(diào)整和改進教學(xué)方式和教學(xué)節(jié)奏，才能使教學(xué)更完善，取得更好的教學(xué)效果。

[1]陳志毅.金屬材料與熱處理[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[2]陳志毅.金屬材料與熱處理教學(xué)參考書[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[3]單小君.金屬材料與熱處理[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2001.

G712文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-5727（2011）11-0099-02

陳容（1972—），女，福建南平人，福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，研究方向為機電教學(xué)。