金屬學(xué)及熱處理中應(yīng)用形象思維培養(yǎng)學(xué)生能力探討

田麗萍

摘 要：學(xué)習(xí)金屬學(xué)及熱處理時(shí)，學(xué)生對(duì)其中的基本概念和基本理論會(huì)感到抽象和難以理解，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。教師講課時(shí)，若能認(rèn)真運(yùn)用形象思維，立足于生產(chǎn)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，就能收到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：形象思維；金屬；熱處理；能力

中圖分類號(hào)：G421；G718.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2016）03-0040-01

一、前言

應(yīng)用形象思維就是運(yùn)用形象的語(yǔ)言把抽象的內(nèi)容變成直觀的東西，把乏味的內(nèi)容變成有趣的東西去講解。形象的語(yǔ)言是產(chǎn)生良好教學(xué)效果的媒介，也是教師應(yīng)具備的一種教學(xué)能力。運(yùn)用形象的語(yǔ)言能拓展視野，發(fā)揮教師的想象力，激發(fā)學(xué)生的靈感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和抽象思維能力。在運(yùn)用形象思維的同時(shí)，教師注重知識(shí)的聯(lián)系與運(yùn)用，系統(tǒng)化地講解金屬學(xué)及熱處理知識(shí)，會(huì)使學(xué)生有更大的收獲。

二、范例

例如，在講解低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們可以用擬人化的手法描述“屈服”。當(dāng)軸向拉伸載荷增大到一定程度時(shí)，低碳鋼用無(wú)聲的語(yǔ)言告訴大家“我服了”，怎樣的無(wú)聲語(yǔ)言呢？當(dāng)學(xué)生都在思考、產(chǎn)生好奇、注意力特別集中時(shí)，教師才告訴大家，在試樣上能看到明顯的塑性變形，從而引出屈服強(qiáng)度極限。這樣處理，學(xué)生會(huì)感到新奇而且有興趣，對(duì)這個(gè)概念印象深刻。同時(shí)，對(duì)知識(shí)加以擴(kuò)展，讓學(xué)生明白，不管是內(nèi)應(yīng)力或外力作用于金屬材料達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)就會(huì)變形。以后講到淬火時(shí)，金屬易產(chǎn)生變形和開裂就易被學(xué)生們接受。講解晶體概念時(shí)，可以將晶體原子描繪成一排排、一行行規(guī)則排列著的學(xué)生隊(duì)伍；可以用行列中位置的空缺或者在同學(xué)的間隙多站幾位學(xué)生來(lái)解釋空位和間隙原子；也可以在講解合金構(gòu)造時(shí)把固溶體描繪成用糖水制成的白糖冰塊，與糖水溶液作對(duì)比。固溶體是糖溶解在固態(tài)水中，而糖水溶液是糖溶解在液態(tài)水中。用學(xué)生上課的事例講解金屬融化和結(jié)晶過程，會(huì)貼近學(xué)生的生活實(shí)際。教師在教室時(shí)，學(xué)生在自己的座位上好像晶格一樣，一排排一行行在規(guī)則地排列著。教師因故離開，要大家上自習(xí)，好動(dòng)的、組織紀(jì)律性不強(qiáng)的學(xué)生開始東張西望，在教室內(nèi)走動(dòng)，后來(lái)人數(shù)漸多，到下課時(shí)都離開座位，在教室內(nèi)跑動(dòng)。這形象地代表了金屬熔化過程，當(dāng)金屬溫度升高時(shí)，原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，達(dá)到熔化溫度時(shí)，原子活動(dòng)能力超過了原子間外力，部分原子離開了自己的座位，自由流動(dòng)，隨著溫度進(jìn)一步升高，金屬全部融化成液體。當(dāng)溫度下降時(shí)，原子活動(dòng)能力逐漸減弱，金屬原子和學(xué)生一樣，有愛動(dòng)的，有愛靜的，那些懶惰愛靜的學(xué)生首先回到自己的座位上，以“晶格”形式相互排列起來(lái)形成“晶核”。當(dāng)溫度下降到結(jié)晶溫度時(shí)，晶核吸附周圍液體中的原子，成長(zhǎng)為“晶?！?。好像學(xué)生都回到自己座位上，一排排、一行行地排列起來(lái)，新的一節(jié)課開始，這就是結(jié)晶。用于學(xué)生密切相連的事例，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，收到好的教學(xué)效果。

我們可以用一個(gè)例子把鋼的退火、正火、淬火和回火等熱處理過程與鐵碳合金相圖和鋼的冷卻轉(zhuǎn)變C曲線聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行形象講解。做一個(gè)中空的立方橡皮囊，代表體心立方晶格，當(dāng)橡皮囊在自然狀態(tài)時(shí)，保持立方體，較軟，強(qiáng)度、硬度較小，用氣管向內(nèi)充氣，立方橡皮囊發(fā)生變形，硬度變大。充氣多少不一樣時(shí)，變形程度也不一樣，到氣體放出后又恢復(fù)到較軟的狀態(tài)。鋼的熱處理就是把過多碳原子“裝入”鐵的體心立方晶格內(nèi)，并決定是否放出的問題。常溫狀態(tài)的鋼由鐵素體和滲碳體形式組成，鐵素體溶碳量小、硬度小，多余的碳以滲碳體形式存在。依據(jù)鐵碳合金相圖對(duì)鋼進(jìn)行加熱和奧氏體化的目的就是先把較多的碳原子“裝入”鐵的面心立方晶格內(nèi)，冷卻時(shí)，過冷奧氏體必然發(fā)生鐵的面心立方晶格向體心立方晶格轉(zhuǎn)變，如果是緩慢冷卻，面心立方晶格向體心立方晶格轉(zhuǎn)變?cè)谳^高溫度下進(jìn)行，多余的碳原子能充分?jǐn)U散出來(lái)完成滲碳體，最終獲得接近平衡狀態(tài)的組織，這就是退火，冷卻速度曲線與C曲線相交。退火處理時(shí)，過多的碳原子裝入面心立方晶格后又被放出來(lái)，所以退火組織強(qiáng)度、硬度較低。

如果是快速冷卻，冷卻速度曲線不與C曲線相交，面心立方晶格在較低的溫度下迅速改組成體心立方晶格，多余的碳原子來(lái)不及向外擴(kuò)散，最終保留在體心立方晶格內(nèi)。體心立方晶格“裝入”過多的碳原子，發(fā)生大的晶格畸變，即為馬氏體組織，這個(gè)過程就是淬火。淬火得到的馬氏體組織不穩(wěn)定，需要新升高溫度，使少部分碳原子擴(kuò)散出來(lái)，形成碳化物以穩(wěn)定組織，這就是回火處理。同樣道理，充氣過多的橡皮囊易炸裂，車胎打氣過量要放出一些氣來(lái)，正好可解釋鋼的回火。這樣講解能加深學(xué)生對(duì)熱處理知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)系統(tǒng)化掌握。

三、結(jié)束語(yǔ)

語(yǔ)言是思維的工具，不借助語(yǔ)言，思維很難進(jìn)行。學(xué)生的思維是一個(gè)由具體到抽象的過程，他們掌握知識(shí)是以感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)的。因此，在金屬學(xué)及熱處理的教學(xué)中要取得好的教學(xué)效果，教師必須自覺養(yǎng)成用形象生動(dòng)語(yǔ)言描述抽象內(nèi)容的習(xí)慣，充分利用學(xué)生的感官和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，用生動(dòng)、直觀、形象的語(yǔ)言去啟迪學(xué)生品嘗知識(shí)的甘甜，并樹立聯(lián)系的觀點(diǎn)，把知識(shí)融會(huì)貫通、學(xué)以致用，使學(xué)生領(lǐng)悟到形象思維神奇的魅力，真正從中受益。

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