淺談《金屬工藝學》教學改革

摘要;用完善立體化的新教材取代枯燥死板的舊教材，建立以教師為主導、以學生為主體、以實踐為主線的技工學校現代教學方法體系。改變傳統的理論教學實踐教學相分離的做法，突出了教學內容和教學方法的應用性、綜合性、實踐性和先進性。

關鍵詞:立體化的新教材 實踐為主線 臨場應變實景操作 實訓中心 自由問答雙向交互

《金屬工藝學》是一門非常枯燥的學科，但如果合理運用行為引導教學，則也許會成為最有潛力可挖、最受學生喜愛的課程。要完成教學法則的轉變，用完善立體化的新教材取代枯燥死板的舊教材成了基本的要求;同時，充足的教學設備是保證新教學模式的必不可少的基石。研究技工學校現代教學方法，必須探索適應現代技工學校發展需要，適應技工學校教學規律和特點，構建以提高學生全面素質、培養學生創新能力和實踐能力，體現以教師為主導、以學生為主體、以實踐為主線的技工學校現代教學方法體系。技工學校面臨的對象較為復雜，學生主要是高、中招考試中的落榜者，理論基礎薄弱，層次不齊，對理論學習興趣不大，如果采用傳統的教學方法，教學效果肯定不佳。因此，教學方法必須改革。行為引導法教學的推廣和普及是必然的趨勢，改變乏善可陳的灌輸式教育，改變學生被動聽講和對教學內容的反感情緒，培養學生主動學習思考的習慣，已成為當務之急。

一、金屬材料的機械性能及熔點導電性

《金屬工藝學》的第一章主要講解金屬材料的物理化學性能，目的是使學生了解判別材料性能好壞的依據。選擇幾種常用的金屬材料，如銅鋁鐵鉛及35、20CrMnTi. W18Cr4V. HT150. QT700—2等，制成相同的試樣，由各組學生分別放到拉伸試驗機上測量各自的強度和塑性。根據測得的各組數據，由學生自己闡述不同材料抵抗載荷及變形的能力的差別，并引導學生明白材料性能，什么時候要強度高而什么時候要強度低;在不同硬度試驗機上測定同種材料并對不同標尺進行比較，由學生自己得出同材料不同數據的結論，分組討論原因最后導出硬度不同標尺不能直接比較大小的結論;在沖擊及疲勞試驗機上測定各種材料的韌性及疲勞指標，使學生重點注意沖擊擊中的高度差及疲勞試驗中斷裂的突然性;測量上述材料的熔點導電性熱導率等指標，比較其不同，并引導出熔點導電性熱導率等指標對材料使用場合所產生的影響。最后，將數據填寫到預先建立的綜合性的性能“大樹”中，將第一章知識綜合成一體，增加學生的記憶深度。在愉悅寬松的場景中達到教學目標，既鍛煉了學生的臨場應變、實景操作的能力，又活躍了教學氣氛，提高了教學的感染力理論實踐一體化教學方法。改變傳統的理論教學實踐教學相分離的做法，突出了教學內容和教學方法的應用性、綜合性、實踐性和先進性。

二、晶體結構的差別造成機械性能及熔點導電性等物理化學性能不同

這章內容包含許多抽象難理解的概念，如晶格結構、晶胞、晶粒、晶界等，體積非常微小，用1/10納米尺度來衡量，看不見摸不著，很難理解。一支粉筆、一本教材、一塊黑板、一張嘴巴這種傳統的教學方法已難以適應當今教學的需要，現代化教學方法手段——計算機多媒體技術的運用，顯得非常必要了。筆者認為，可以先制作一個混沌狀態的原子海洋來表達晶體，隨后這個原子海洋將快速變化，整個空間不斷擴大而原子不斷縮小，出現許多線條穿過原子中心使原子串成行和列，最后采用時空穿梭手法將整個框架聚焦到一個晶胞并將之放大。

集聲音、圖像、文字于一體的多媒體輔助教學，使教學方法更加靈活，教學手段更加先進，教學內容更加豐富，教學效果更加顯著，給學生生動形象的立體化教學環境，提高教學效果。但是，如果只為演示，教學則是失敗的。多媒體教學必須在合適的環境下加入合適的自由問答、雙向交互，重點體現晶體、晶格，而晶胞是惟一能充分反映晶體結構特征并可研究的目標，不同金屬晶胞，不同晶粒和晶界。多媒體教學重點體現晶粒內部和晶界處原子排列的不同，突出晶界處原子排列不規則，晶格畸變程度嚴重，容易發生結構變化。純金屬及合金的結晶與鐵碳合金的狀態圖要學生分組利用熱分析法對幾種不同含碳量的鐵碳合金進行測定，如08、45、T8、T12、含碳3.0%、4.3%、5.0%的白口鑄鐵，繪制冷卻曲線，描繪鐵碳合金的狀態圖，不需要畫得非常準確，但其效果絕對會使學生滿意。

三、非合金鋼、合金鋼鑄鐵及有色金屬

隨后的三五六七章可以集合成一大章，選出各種有特色的材料做實驗，讓學生用數據來比較不同材料性能差別。預備較多種日常生活可能接觸到的零件，標上材料類型以備學生用實例介紹不同材料的用途。學生分組后，不同組別排定不同任務。例如，A組選Q235-A-F、10、45、45Mn、50、T8，分別測出強度、塑性、硬度、韌性，利用測得數據比較隨著含碳量及含錳量的變化性能發生的變化;B組選40、40Cr、60、60Si2Mn、T12.W18Cr4V，分別測出強度、塑性、硬度、韌性，利用測得數據比較隨著加入合金元素性能發生的變化;C組選20、50、HT150、QT700-2、KTH330-06，分別測出強度、塑性、硬度、韌性，利用測得數據比較鋼與鑄鐵的性能差別;D組選純鐵、純銅、純鋁、純鈦，分別測出強度、塑性、硬度、韌性，利用測得數據比較不同純金屬性能發生的差別;E組對預備好的齒輪、鍵、銷子、軸、螺母、螺釘、螺紋等零件進行區分，并記錄什么材料可以生產什么零件，并查閱課本和機械手冊寫出為什么選這種材料。然后，五個小組輪換進行，最后將數據綜合為包含上述五種比較依據的“大樹”中，增強學生的記憶。

四、鋼的熱處理

選用幾種已經測出強度、塑性、硬度、韌性的幾種材料，如45、T12、ZGMn13、W18Cr4V、HT150。首先，利用高倍電子顯微鏡觀察這幾種材料的金相圖，并繪制草圖。然后，如ABC三組，根據熱處理手冊要求對45分別完全退火 、正火、調質，重點記錄實際的加熱溫度、保溫時間、冷卻時間，比較不同工藝的差別;DE兩組根據熱處理手冊對ZGMn13、W18Cr4V進行淬火，重點比較加熱溫度的不同;FG兩組對HT150正火、對T12球化退火。熱處理完成后，測出各種強度、塑性、硬度、韌性，利用測得數據比較熱處理前后性能發生的變化;利用高倍電子顯微鏡重新觀察這幾種材料的金相圖，繪制草圖比較熱處理前后晶粒形狀大小發生的變化，特別注意HT150石墨形狀大小的變化。最后，匯總出包含上述變化的“大樹”。后面的工藝鑄造、鍛壓、焊接、機床加工等，師生雙方需要到實訓中心(或專業教室)進行邊教、邊學、邊做。砂型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造、融模鑄造、金屬型鑄造從頭做一遍;模鍛、自由鍛、輥緞、鐓粗等工藝親自操作;手工焊、氬弧焊、離子弧焊、橫焊立焊等，焊過之后才知深淺;機床加工更是實踐出真知。

筆者認為，《金屬工藝學》一旦實現上述轉變，必將拓寬學生的思維空間，增加學習興趣，提高學生判斷決策的能力。當然，要實現這種轉變，需要學校和教師共同努力，購置足夠的教學設備，制作大量的適合教學授課的多媒體教學課件。

參考文獻

王英杰.金屬工藝學.北京:機械工業出版社，2008.6.

(作者單位:山東省濟南鐵路高級技工學校)