金屬學及熱處理中應用形象思維培養學生能力探討

田麗萍

摘 要：學習金屬學及熱處理時，學生對其中的基本概念和基本理論會感到抽象和難以理解，從而產生厭學情緒。教師講課時，若能認真運用形象思維，立足于生產實際系統進行教學，培養學生的抽象思維能力，就能收到事半功倍的效果。

關鍵詞：形象思維；金屬；熱處理；能力

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

一、前言

應用形象思維就是運用形象的語言把抽象的內容變成直觀的東西，把乏味的內容變成有趣的東西去講解。形象的語言是產生良好教學效果的媒介，也是教師應具備的一種教學能力。運用形象的語言能拓展視野，發揮教師的想象力，激發學生的靈感，培養學生的創造力和抽象思維能力。在運用形象思維的同時，教師注重知識的聯系與運用，系統化地講解金屬學及熱處理知識，會使學生有更大的收獲。

二、范例

例如，在講解低碳鋼拉伸實驗時，我們可以用擬人化的手法描述“屈服”。當軸向拉伸載荷增大到一定程度時，低碳鋼用無聲的語言告訴大家“我服了”，怎樣的無聲語言呢？當學生都在思考、產生好奇、注意力特別集中時，教師才告訴大家，在試樣上能看到明顯的塑性變形，從而引出屈服強度極限。這樣處理，學生會感到新奇而且有興趣，對這個概念印象深刻。同時，對知識加以擴展，讓學生明白，不管是內應力或外力作用于金屬材料達到屈服強度時就會變形。以后講到淬火時，金屬易產生變形和開裂就易被學生們接受。講解晶體概念時，可以將晶體原子描繪成一排排、一行行規則排列著的學生隊伍；可以用行列中位置的空缺或者在同學的間隙多站幾位學生來解釋空位和間隙原子；也可以在講解合金構造時把固溶體描繪成用糖水制成的白糖冰塊，與糖水溶液作對比。固溶體是糖溶解在固態水中，而糖水溶液是糖溶解在液態水中。用學生上課的事例講解金屬融化和結晶過程，會貼近學生的生活實際。教師在教室時，學生在自己的座位上好像晶格一樣，一排排一行行在規則地排列著。教師因故離開，要大家上自習，好動的、組織紀律性不強的學生開始東張西望，在教室內走動，后來人數漸多，到下課時都離開座位，在教室內跑動。這形象地代表了金屬熔化過程，當金屬溫度升高時，原子活動能力增強，達到熔化溫度時，原子活動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，隨著溫度進一步升高，金屬全部融化成液體。當溫度下降時，原子活動能力逐漸減弱，金屬原子和學生一樣，有愛動的，有愛靜的，那些懶惰愛靜的學生首先回到自己的座位上，以“晶格”形式相互排列起來形成“晶核”。當溫度下降到結晶溫度時，晶核吸附周圍液體中的原子，成長為“晶粒”。好像學生都回到自己座位上，一排排、一行行地排列起來，新的一節課開始，這就是結晶。用于學生密切相連的事例，能激發學生學習的興趣和熱情，收到好的教學效果。

我們可以用一個例子把鋼的退火、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變C曲線聯系起來進行形象講解。做一個中空的立方橡皮囊，代表體心立方晶格，當橡皮囊在自然狀態時，保持立方體，較軟，強度、硬度較小，用氣管向內充氣，立方橡皮囊發生變形，硬度變大。充氣多少不一樣時，變形程度也不一樣，到氣體放出后又恢復到較軟的狀態。鋼的熱處理就是把過多碳原子“裝入”鐵的體心立方晶格內，并決定是否放出的問題。常溫狀態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。依據鐵碳合金相圖對鋼進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，冷卻時，過冷奧氏體必然發生鐵的面心立方晶格向體心立方晶格轉變，如果是緩慢冷卻，面心立方晶格向體心立方晶格轉變在較高溫度下進行，多余的碳原子能充分擴散出來完成滲碳體，最終獲得接近平衡狀態的組織，這就是退火，冷卻速度曲線與C曲線相交。退火處理時，過多的碳原子裝入面心立方晶格后又被放出來，所以退火組織強度、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，多余的碳原子來不及向外擴散，最終保留在體心立方晶格內。體心立方晶格“裝入”過多的碳原子，發生大的晶格畸變，即為馬氏體組織，這個過程就是淬火。淬火得到的馬氏體組織不穩定，需要新升高溫度，使少部分碳原子擴散出來，形成碳化物以穩定組織，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，正好可解釋鋼的回火。這樣講解能加深學生對熱處理知識的理解和認識，便于學生對知識系統化掌握。

三、結束語

語言是思維的工具，不借助語言，思維很難進行。學生的思維是一個由具體到抽象的過程，他們掌握知識是以感性認識為基礎的。因此，在金屬學及熱處理的教學中要取得好的教學效果，教師必須自覺養成用形象生動語言描述抽象內容的習慣，充分利用學生的感官和已有的知識經驗，用生動、直觀、形象的語言去啟迪學生品嘗知識的甘甜，并樹立聯系的觀點，把知識融會貫通、學以致用，使學生領悟到形象思維神奇的魅力，真正從中受益。

參考文獻：

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