圍繞課程特點組織好《金屬材料與熱處理》教學

陳容

（福建南平工業技術學校 福建 南平353000）

圍繞課程特點組織好《金屬材料與熱處理》教學

陳容

（福建南平工業技術學校 福建 南平353000）

圍繞《金屬材料與熱處理》課程的特點，應根據學校的實際教學課時整合本課程內容，突出實用性，采用多種與本課程特點相吻合的有效的教學方法組織課堂教學，同時要強調實踐教學，強化綜合訓練，以取得更好的教學效果。

金屬材料與熱處理；新課導入；深入淺出；感性認識；學習興趣

《金屬材料與熱處理》這門課在專業學習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容，可以為零件選材提供可靠的依據。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，其性能又千變萬化，學習起來有一定的困難。

制定授課計劃：抓住重要環節

根據學校實際的教學時間安排及專業的職業能力要求，制定合理的授課計劃（見表1），在具體擬定計劃時，應注意以下環節：

突出實踐性教學環節，提高學生學習興趣 實踐性教學環節是專業課程的重要組成部分，它不僅是提高學生學習興趣的有效途徑，也是改進教學效果的重要手段。在制定計劃時，應突出安排實踐性教學課時，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課的銜接及實際的授課學時，合理調整教學內容 為使本課程更好地為提高學生的職業能力服務，根據實際的授課學時，考慮本課程與其他專業課的銜接，適當調整了授課內容：降低實用意義不大的理論知識的深度，對以后專業課要講的內容或對專業能力用途不大的內容可少講或不講。如非金屬材料、金屬的塑性變形與再結晶、鋼的火花鑒別等內容略講或不講，因為有些內容在其他專業課中可學到。

表1 《金屬材料與熱處理》學時分配表（按42課時分配）

組織課堂教學：提煉難點解決難題

本課程教學內容龐雜，新名詞、新概念多，又與生產實際相關聯，這對實踐經驗缺乏的學生而言，學習起來有很大的困難。因此，除制定合理的授課計劃外，任課教師還應在認真鉆研教材，對教材進行全面的分析，突出重要章節，提煉難點的同時合理應用各種教學方法來解決難題，深入淺出，使學生在理解的基礎上輕松地學好這門課。

多樣化的新課導入法 新課的導入雖然時間很短，但卻很重要，它關系到學生的學習興趣和情緒的調動，做好了有利于發揮學生的積極性和主動性。（1）實驗導入。用帶有啟發性、趣味性的實驗導入新課。如講解金屬的結晶過程，可用一小實驗導入新課，讓每位學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，發現小水滴會在瞬間匯聚在一起形成大水珠。這種現象能生動形象地解釋金屬結晶過程中的晶核產生和長大的過程。再如講解合金的塑性變形對合金組織和性能的影響時，可用反復彎折鐵絲的試驗導入新課。試驗導入法正是利用學生的生活經驗和感性知識來幫助學生理解新知識的，既容易引發學生的興趣和聯想遷移，又能活躍課堂的學習氣氛。（2）設疑導入。結合新課內容，精心設計一些質疑的問題，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，引發學生的好奇心，在學生求通而不得、欲答而不能時，教師導入新課。（3）生活常識導入。生活中的金屬材料很多，在設計新課導入時，可根據本課程的內容聯系一些常見的生活現象來講解。如講解鋼的分類時，以生活中常見的刀具和螺釘等作為碳素工具鋼和普通非合金鋼的例子。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，吸取前人的教學經驗，理清思路。講解時力求做到邏輯關系清晰，板書簡潔，這樣學生容易記憶，便于掌握。如講到Fe-Fe3C相圖時，由于相圖的知識是學習后續其他許多章節的基礎，是選擇熱處理及鑄鍛工藝溫度的重要依據。同時，相圖中的點、線、面均有不同的含義，講解和學習都有一定的難度。因此，在汲取前人經驗的基礎上，我采用了特定的教學方法，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）清晰地標注出來，然后根據《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生，并把共析轉變和共晶轉變作為重點來介紹，在分析理解的基礎上掌握幾個基本區域的組織。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。為了讓學生更牢固地掌握相圖，隨時應用相圖，本人還要求學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，在講授晶格畸變現象時，前面的課程是把晶體內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。當講授這些知識點時，學生普遍覺得上述的晶體缺陷難與金屬強度提高聯系起來。于是，我在講解中舉例如下：班內每個同學相當于原子，整個班集體好比晶格，“空位”相當于一個或幾個同學缺勤，“間隙原子”相當于班內的某位同學未按排列整齊的座位去坐，而胡亂地坐在了某個位置，“錯位”相當于幾位同學位置錯排等等，這樣一來，這個班集體還能是一個平衡、穩定的集體嗎？是不是這個班集體出現了缺陷？隨即請兩位學生在黑板上畫出理想狀態下的原子示意圖（見圖2a）和有缺陷的原子示意圖（見圖2b）。由此告訴學生，這就是晶格畸變引發的結果，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”有著直接關系。講到這里，學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：突出實用性

組織好現場教學 本課程在金屬材料的這些章節中，需要記內容繁多的各種金屬牌號。學生沒有實踐經驗，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，學生學起來很困難。因此，要從實踐入手，組織學生到實習生產現場觀摩，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的內容。如在講解合金工具鋼時，可以安排到各個實習車間觀摩教學，讓學生“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地做些對比，如把上述的兩種材料進行比較等，能增強學生的理解，較好地掌握常用的鋼的牌號。

加強實驗教學 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備，在課堂上或實驗室由教師演示，更加生動地展示出教學內容。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時輻條的受力。通過這些不同載荷的演示分析，不但便于學生的理解記憶，同時也可直觀地讓學生感受到不同載荷對材料所產生的不同的破壞效果，從而為接下來所涉及的力學性能相關概念的講解做好鋪墊。而操作實驗可以讓學生親自動手，培養學生的操作能力，促進學生學習的主動意識，加深和鞏固學生對所學理論知識的理解。如第一章節的“金屬的力學性能”，相應地安排拉伸試驗；而在第四章“鋼的熱處理”這節中安排 “碳鋼熱處理對其力學性能的影響”實驗。通過低碳鋼的拉伸試驗和不同熱處理狀態下同一材料的硬度測試以及學生在實驗過程中動手操作和數據處理，達到了實驗教學的目的，使學生熟悉了實驗設備和操作步驟，加深了對應力指標的理解，真實感受到熱處理對金屬材料性能產生的神奇作用，為后續課程的教學打下了基礎。

安排綜合習題課：加強綜合訓練

為了鞏固所學的知識，培養應用型人才，可在教學過程中適當安排綜合習題課。如熱處理章節，要求學生對零件整個生產過程有大概的了解；在講授完熱處理的技術條件及熱處理工序位置等理論內容后，提供幾張生產零件圖（選擇常用的機械零件），要求學生根據掌握的內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，學生充分了解到這些零件的熱處理技術條件、冷熱加工工藝路線、熱加工工藝順序和基本參數，既有助于學生了解這些零件的生產過程，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。在整個課程結束后，可選編幾個大型綜合作業題，讓學生獨立完成。如選擇幾個典型零件（如軸類）要求學生從選材到安排機械加工工藝使用設備以及熱處理工序位置等內容進行練習，把學生學過的知識貫穿起來。給學生一次綜合訓練，不論對其所學知識的鞏固，還是培養能力都大有益處。

教和學是師生雙方的信息交流，只有深入研究教材，熟知學生心理，組織好教學，不斷地調整和改進教學方式和教學節奏，才能使教學更完善，取得更好的教學效果。

[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，福建南平工業技術學校講師，研究方向為機電教學。