金屬材料與熱處理課程教學方法探討

陳傳輝

[摘? ? ? ? ? ?要]? 眾所周知，金屬材料與熱處理課程特點是術語多、概念多，而且抽象，枯燥難懂。基礎較薄弱的中職院校學生，學習金屬材料與熱處理更是難上加難。中職院校教師應根據學生的現有認知水平，結合學生的生活經歷設計適宜的教學方法，幫助學生理解、消化、記憶重要的概念和基本理論，形成知識體系，增強學生學習的自信心，讓學生有獲得感，提高教學的效率、效果和效用。

[關? ? 鍵? ?詞]? 生活經驗;顧名思義;順藤摸瓜;自主學習

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2020）08-0108-02

一、以學生已有的生活經驗為出發點，導入新課

教師創設情境，通過學生已有的生活經驗或已知的素材來引起學生注意，激發其學習興趣，形成學習動機與建立新知識之間的聯系。例如，這樣設問：同學們都有冬天下雪時暖和、化雪時冷的生活經歷，為什么會這樣呢？教師由這個疑問引出水三態轉變時要放出或吸收熱量，進而引入純金屬的結晶，學習結晶時再詳細講是放出還是吸收熱量。這樣既能自然地引入新課，也容易使學生理解和接受。

在學習金屬材料的力學性能對切削加工性能影響時，教師可以詢問學生新鮮豬肉、在冰箱冷凍20分鐘的豬肉、在冰箱冷凍1周后的豬肉，三種狀態下切豬肉的難易程度及出現的現象。學生很容易描述出，切新鮮豬肉時難切，且容易粘刀;冷凍20分鐘的豬肉，很容易進行切削加工;而冷凍1周后的豬肉，切不動，費時費力。這很順利地得出金屬材料具有適當的硬度和一定脆性時，其切削加工性能較好的結論。

此外，學生都有從“裂口”處撕開袋裝食品的經驗，原因在于袋裝食品“裂口”處應力集中，應力急劇增加，導致應力大于材料的屈服強度，進而斷裂。這樣學生既學會了應力集中的概念，也容易引出若機械零件表面或內部有夾雜、劃痕、尖角等缺陷時，在“顯微裂紋”處容易形成應力集中，導致隨應力循環次數的增加，“顯微裂紋”逐步擴展，機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力逐步增大，機械零件就會在沒有明顯變形、沒有預兆情況下突然斷裂，進而引出疲勞破壞，能起到事半功倍的作用。

二、以術語、概念的字面含義為切入點，顧名思義

中國文字博大精深，通常中國人姓名都有一定的含義，同樣我們也可以從字面上去理解、體會金屬材料與熱處理課程的一些術語和概念所表示的意義，幫助學生去理解。如“同素異構轉變”是一個重要的概念，“同素”是名詞，是指同一種金屬元素，“異構”也是名詞，是指不同的晶格類型，而“轉變”是動詞，是指由一種晶格類型轉變為另一種晶格類型的現象。將一個概念的相關詞語如此進行“庖丁解牛”，達到了“講得透、記得住”的教學目標。

形變強化或加工硬化，前面兩個字“形變”或“加工”是指原因，即金屬材料進行軋制、擠壓、冷拔、鍛壓、冷沖壓等類型加工，導致金屬材料出現了“強化”或“硬化”的結果，即金屬材料強度、硬度提高。從邏輯關系入手，學生已基本理解形變強化或加工硬化的概念。再進一步探究金屬材料強度、硬度提高的原因，金屬材料進行壓力加工，發生了變形，引起金屬材料晶格發生了畸變。這就是形變強化或加工硬化的“取名”內涵。學生理解了加工硬化的概念后，再學習表面加工硬化，就順理成章、水到渠成了。從而達到“學得活、用得上”的教學目標。

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

三、以學生已掌握的知識為基礎，拓展新知識

以學生已熟悉和掌握的知識為基礎，根據相關知識點之間的邏輯關系，找準新舊知識的聯結點，由淺入深地將認識從已知推向未知，進而變未知為已知。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，分別由溶質和溶劑組成。那么在鐵碳合金中，也會有溶質和溶劑，也會有固溶體，接著引入碳原子（溶質）是非金屬元素，原子直徑遠小于鐵原子（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，進而將知識拓展開來。

“學起于思，思源于疑。”疑問是獲得知識的前提條件。教師可以利用學生已學知識設置疑問，作為拓展知識的起點。學生已掌握金屬常見的晶格類型，教師可以讓學生回答純鐵屬于哪種晶格類型。通過回憶，學生知道α-Fe屬體心立方晶格，而γ-Fe屬面心立方晶格，但對純鐵的晶格類型感到困惑。緊接著，教師指出純鐵在固態下，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轉變概念的學習。

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。例如講金屬重結晶概念時，以純金屬的結晶復習為引入，先總結純金屬的結晶在恒溫下進行、有結晶平臺、放出結晶潛熱、結晶溫度低于理論結晶溫度等特點，再講解重結晶的特點，然后進行對比，找出異同點，以表格形式呈現，起到溫故而知新的作用。

四、以學生為主體進行“順藤摸瓜”復習，培養學生自主學習能力

復習課不是舊知識的簡單重復，要發揮學生的主體作用，使學生轉化舊知識，并產生新鮮感。一方面引導學生用線將所學分散的、零碎的知識串起來，進行知識的歸納整理，提高學生對知識的理解、掌握水平。更重要的是在“溫故”的同時，努力做到缺有所補、學有所得，讓學生學會學習方法與技巧，學會反思，學會探索，增強了學習的成就感和自信心。

教師可以采用“順藤摸瓜”的方式引導學生復習。我們用金屬材料就是用其“用途”，而“用途”是由性能決定的，性能包括哪些內容？學生自然而然地回憶到力學性能、工藝性能等。力學性能又包括哪些內容？每個力學性能指標是什么意思？衡量指標是什么？所有的問題都由學生來梳理、歸納和總結，學生學會了用線珠穿，把金屬材料的性能相關章節的知識點進行鞏固，也認清了該部分內容的地位、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題。學生又將鐵碳合金和鋼的熱處理相關章節的主要內容進行了溫習。在順藤摸瓜引導過程中，學生就自然而然地從中擷取新的知識，獲得新的領悟。

在復習鐵碳合金相圖時，可以將Fe-Fe3C相圖中晦澀難懂的主要特性點、特性線等重要知識點，提煉出“1234567”一條藤，進行摸瓜式復習。1張相圖即鐵碳合金相圖，2個轉變即共晶轉變和共析轉變，3種單相組織是鐵素體、奧氏體和滲碳體，4個單相區為液相區、鐵素體區、奧氏體區和滲碳體區，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個特征點分別為A點、C點、D點、E點、G點、S點、P點。順著“1234567”這條藤，還可以擴展拉出鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體和共晶轉變、共析轉變的概念、每個特征點和特征線的含義等知識點，從而將知識點組成知識體系，有效提高了學生復習的效果。

總之，教學有法，教無定法。教師在課堂教學中，要注意教學方法的科學性和藝術性，精練、靈活的教法可以啟發思維，達到事半功倍的教學效果。此外，教師還要形成自己的教學風格，優化課堂教學效果，提高課堂教學質量。

參考文獻：

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編輯 張 俐