金屬材料與熱處理課程教學(xué)方法探討

陳傳輝

[摘? ? ? ? ? ?要]? 眾所周知，金屬材料與熱處理課程特點(diǎn)是術(shù)語(yǔ)多、概念多，而且抽象，枯燥難懂?；A(chǔ)較薄弱的中職院校學(xué)生，學(xué)習(xí)金屬材料與熱處理更是難上加難。中職院校教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有認(rèn)知水平，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)歷設(shè)計(jì)適宜的教學(xué)方法，幫助學(xué)生理解、消化、記憶重要的概念和基本理論，形成知識(shí)體系，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，讓學(xué)生有獲得感，提高教學(xué)的效率、效果和效用。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 生活經(jīng)驗(yàn);顧名思義;順藤摸瓜;自主學(xué)習(xí)

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）08-0108-02

一、以學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，導(dǎo)入新課

教師創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)或已知的素材來(lái)引起學(xué)生注意，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與建立新知識(shí)之間的聯(lián)系。例如，這樣設(shè)問(wèn)：同學(xué)們都有冬天下雪時(shí)暖和、化雪時(shí)冷的生活經(jīng)歷，為什么會(huì)這樣呢？教師由這個(gè)疑問(wèn)引出水三態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)要放出或吸收熱量，進(jìn)而引入純金屬的結(jié)晶，學(xué)習(xí)結(jié)晶時(shí)再詳細(xì)講是放出還是吸收熱量。這樣既能自然地引入新課，也容易使學(xué)生理解和接受。

在學(xué)習(xí)金屬材料的力學(xué)性能對(duì)切削加工性能影響時(shí)，教師可以詢問(wèn)學(xué)生新鮮豬肉、在冰箱冷凍20分鐘的豬肉、在冰箱冷凍1周后的豬肉，三種狀態(tài)下切豬肉的難易程度及出現(xiàn)的現(xiàn)象。學(xué)生很容易描述出，切新鮮豬肉時(shí)難切，且容易粘刀;冷凍20分鐘的豬肉，很容易進(jìn)行切削加工;而冷凍1周后的豬肉，切不動(dòng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這很順利地得出金屬材料具有適當(dāng)?shù)挠捕群鸵欢ù嘈詴r(shí)，其切削加工性能較好的結(jié)論。

此外，學(xué)生都有從“裂口”處撕開袋裝食品的經(jīng)驗(yàn)，原因在于袋裝食品“裂口”處應(yīng)力集中，應(yīng)力急劇增加，導(dǎo)致應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度，進(jìn)而斷裂。這樣學(xué)生既學(xué)會(huì)了應(yīng)力集中的概念，也容易引出若機(jī)械零件表面或內(nèi)部有夾雜、劃痕、尖角等缺陷時(shí)，在“顯微裂紋”處容易形成應(yīng)力集中，導(dǎo)致隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，“顯微裂紋”逐步擴(kuò)展，機(jī)械零件的有效承載面積逐步減少，有效承載截面上所承受的應(yīng)力逐步增大，機(jī)械零件就會(huì)在沒(méi)有明顯變形、沒(méi)有預(yù)兆情況下突然斷裂，進(jìn)而引出疲勞破壞，能起到事半功倍的作用。

二、以術(shù)語(yǔ)、概念的字面含義為切入點(diǎn)，顧名思義

中國(guó)文字博大精深，通常中國(guó)人姓名都有一定的含義，同樣我們也可以從字面上去理解、體會(huì)金屬材料與熱處理課程的一些術(shù)語(yǔ)和概念所表示的意義，幫助學(xué)生去理解。如“同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變”是一個(gè)重要的概念，“同素”是名詞，是指同一種金屬元素，“異構(gòu)”也是名詞，是指不同的晶格類型，而“轉(zhuǎn)變”是動(dòng)詞，是指由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的現(xiàn)象。將一個(gè)概念的相關(guān)詞語(yǔ)如此進(jìn)行“庖丁解?！保_(dá)到了“講得透、記得住”的教學(xué)目標(biāo)。

形變強(qiáng)化或加工硬化，前面兩個(gè)字“形變”或“加工”是指原因，即金屬材料進(jìn)行軋制、擠壓、冷拔、鍛壓、冷沖壓等類型加工，導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)了“強(qiáng)化”或“硬化”的結(jié)果，即金屬材料強(qiáng)度、硬度提高。從邏輯關(guān)系入手，學(xué)生已基本理解形變強(qiáng)化或加工硬化的概念。再進(jìn)一步探究金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的原因，金屬材料進(jìn)行壓力加工，發(fā)生了變形，引起金屬材料晶格發(fā)生了畸變。這就是形變強(qiáng)化或加工硬化的“取名”內(nèi)涵。學(xué)生理解了加工硬化的概念后，再學(xué)習(xí)表面加工硬化，就順理成章、水到渠成了。從而達(dá)到“學(xué)得活、用得上”的教學(xué)目標(biāo)。

以此類推，金屬材料與熱處理課程中斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、固溶強(qiáng)化、間隙固溶體、置換固溶體等概念，都可以顧名思義。

三、以學(xué)生已掌握的知識(shí)為基礎(chǔ)，拓展新知識(shí)

以學(xué)生已熟悉和掌握的知識(shí)為基礎(chǔ)，根據(jù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，找準(zhǔn)新舊知識(shí)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，由淺入深地將認(rèn)識(shí)從已知推向未知，進(jìn)而變未知為已知。例如固溶體是合金的單相組織，分為間隙固溶體和置換固溶體，分別由溶質(zhì)和溶劑組成。那么在鐵碳合金中，也會(huì)有溶質(zhì)和溶劑，也會(huì)有固溶體，接著引入碳原子（溶質(zhì)）是非金屬元素，原子直徑遠(yuǎn)小于鐵原子（溶劑）的直徑，碳原子可以融入鐵原子的間隙中。因純鐵在不同的溫度下，有不同的晶格類型，室溫下為體心立方晶格（α-Fe），912℃～1394℃為面心立方晶格（γ-Fe），所以C既能溶解在α-Fe中，也能溶解在γ-Fe中，分別形成鐵碳合金的兩個(gè)單相組織鐵素體（F）和奧氏體（A），鐵素體和奧氏體也具有不同的晶格類型，進(jìn)而將知識(shí)拓展開來(lái)。

“學(xué)起于思，思源于疑?！币蓡?wèn)是獲得知識(shí)的前提條件。教師可以利用學(xué)生已學(xué)知識(shí)設(shè)置疑問(wèn)，作為拓展知識(shí)的起點(diǎn)。學(xué)生已掌握金屬常見的晶格類型，教師可以讓學(xué)生回答純鐵屬于哪種晶格類型。通過(guò)回憶，學(xué)生知道α-Fe屬體心立方晶格，而γ-Fe屬面心立方晶格，但對(duì)純鐵的晶格類型感到困惑。緊接著，教師指出純鐵在固態(tài)下，隨溫度的變化可以存在幾種晶格類型，很自然地拓展到同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念的學(xué)習(xí)。

有些概念、原理比較接近，教師可以利用類似的舊概念作類比引入。例如講金屬重結(jié)晶概念時(shí)，以純金屬的結(jié)晶復(fù)習(xí)為引入，先總結(jié)純金屬的結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行、有結(jié)晶平臺(tái)、放出結(jié)晶潛熱、結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度等特點(diǎn)，再講解重結(jié)晶的特點(diǎn)，然后進(jìn)行對(duì)比，找出異同點(diǎn)，以表格形式呈現(xiàn)，起到溫故而知新的作用。

四、以學(xué)生為主體進(jìn)行“順藤摸瓜”復(fù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

復(fù)習(xí)課不是舊知識(shí)的簡(jiǎn)單重復(fù)，要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生轉(zhuǎn)化舊知識(shí)，并產(chǎn)生新鮮感。一方面引導(dǎo)學(xué)生用線將所學(xué)分散的、零碎的知識(shí)串起來(lái)，進(jìn)行知識(shí)的歸納整理，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、掌握水平。更重要的是在“溫故”的同時(shí)，努力做到缺有所補(bǔ)、學(xué)有所得，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)方法與技巧，學(xué)會(huì)反思，學(xué)會(huì)探索，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的成就感和自信心。

教師可以采用“順藤摸瓜”的方式引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)。我們用金屬材料就是用其“用途”，而“用途”是由性能決定的，性能包括哪些內(nèi)容？學(xué)生自然而然地回憶到力學(xué)性能、工藝性能等。力學(xué)性能又包括哪些內(nèi)容？每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)是什么意思？衡量指標(biāo)是什么？所有的問(wèn)題都由學(xué)生來(lái)梳理、歸納和總結(jié)，學(xué)生學(xué)會(huì)了用線珠穿，把金屬材料的性能相關(guān)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固，也認(rèn)清了該部分內(nèi)容的地位、作用。金屬材料的性能又由其組織決定，金屬材料有哪些組織？這些組織又具有什么樣的性能？如何改變組織？又“順藤”摸出了不同成分的鐵碳合金和不同的熱處理方法金屬具有不同組織的問(wèn)題。學(xué)生又將鐵碳合金和鋼的熱處理相關(guān)章節(jié)的主要內(nèi)容進(jìn)行了溫習(xí)。在順藤摸瓜引導(dǎo)過(guò)程中，學(xué)生就自然而然地從中擷取新的知識(shí)，獲得新的領(lǐng)悟。

在復(fù)習(xí)鐵碳合金相圖時(shí)，可以將Fe-Fe3C相圖中晦澀難懂的主要特性點(diǎn)、特性線等重要知識(shí)點(diǎn)，提煉出“1234567”一條藤，進(jìn)行摸瓜式復(fù)習(xí)。1張相圖即鐵碳合金相圖，2個(gè)轉(zhuǎn)變即共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變，3種單相組織是鐵素體、奧氏體和滲碳體，4個(gè)單相區(qū)為液相區(qū)、鐵素體區(qū)、奧氏體區(qū)和滲碳體區(qū)，5種滲碳體分別為一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體和共析滲碳體（5種組織：鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體），6條特征線即液相線、固相線、共晶線、共析線、A3線及Acm線，7個(gè)特征點(diǎn)分別為A點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn)、G點(diǎn)、S點(diǎn)、P點(diǎn)。順著“1234567”這條藤，還可以擴(kuò)展拉出鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體和共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變的概念、每個(gè)特征點(diǎn)和特征線的含義等知識(shí)點(diǎn)，從而將知識(shí)點(diǎn)組成知識(shí)體系，有效提高了學(xué)生復(fù)習(xí)的效果。

總之，教學(xué)有法，教無(wú)定法。教師在課堂教學(xué)中，要注意教學(xué)方法的科學(xué)性和藝術(shù)性，精練、靈活的教法可以啟發(fā)思維，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。此外，教師還要形成自己的教學(xué)風(fēng)格，優(yōu)化課堂教學(xué)效果，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

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編輯 張 俐