基于核心素養的《金屬材料與熱處理》校本教材開發與利用

姜淑云

摘 要：隨著新課程改革的深入開展，學生核心素養的培育越來越得到學校與社會的重視，成為教育教學改革的新目標。在中職校機械類課程教學中，學校可以在校本教材這個環節上培育學生的核心素養，在開發校本教材的過程中順應時代的發展，落實立德樹人的根本任務，提升機械課程教學的實用性和有效性，同時也促進教師的專業發展。

關鍵詞：核心素養;金屬材料與熱處理;校本教材;開發與利用

一、開發的意義

（一）順應時代的變化和課程改革的趨勢

《金屬材料與熱處理》是中職校機械類專業的一門重要的專業基礎課，包括金屬學基礎知識、金屬材料、熱處理三大方面的內容。理論概念術語多，實踐操作環節多。對于剛剛初中畢業進入中職校，毫無生產實踐經驗的學生來說，學習起來枯燥且抽象，難以理解。為使教材內容更加易于理解，培養出符合本地機械工業需求的一線技能人才，同時更好的反映新知識、新技術、新材料，結合當前教學改革的要求，筆者經過十多年的教學實踐，結合本校學生的學習特點，總結出了一些教材內容校本化的方法，在教材中融入先進的教學理念和教學方法，重視將一些抽象的理論內容敘述得更形象、更生動，并且在教材中加強了實踐性教學環節，讓學生理論與實踐緊密結合，構建職業教育“做中學”“學中做”的學習過程，體現專業特色，讓學生在觀察和實踐中不斷加深對知識的理解和掌握，以求得最佳的教學效果。

（二）創新教學方法和手段，提高學生的學習興趣

在中職機械課程教學中，學生是否對專業知識有濃厚的學習興趣，尤其顯得重要。如果有興趣，學生就能從日常學習中感受到樂趣，課堂表現更為認真積極、思維活躍，課后主動獲取知識，從而促進了學生核心素養的提高。如果無興趣，就會產生厭煩情緒，從而影響學習效果。所以，教師在利用校本教材進行教學時，要注意教學方法與手段的創新，營造和諧良好的課堂氛圍，能更加有效地提升學生課堂上的專注力，激發學生上課的積極性和主動性，從而提高學習興趣。例如，在開發“零件的熱處理分析”這一節校本教材時，教師一方面可以利用零件實物模型進行演示，另一方面可以利用多媒體進行輔助教學，運用動畫flash軟件或視頻，讓學生直觀的看到熱處理的具體操作方法和整個過程。在作業布置環節，教師可以布置線上作業，讓學生自由組合成若干學習小組，團隊合作，上網自行完成零件的熱處理方法設計，并在下節課堂上與其他組同學分享。

（三）更新教師教學設計理念，促進教師專業發展

在提高《金屬材料與熱處理》校本教材的開發質量時，有兩個重要因素不容忽視。一為教師的教學設計理念。如果按照常規的教學設計理念，開發校本教材時，教師會不由自主地融入個人理解，使教材開發變得墨守成規、因循守舊。二為教師的專業水平。如果專業水平不足，則無法深刻理解教材中的專業知識，也就難以對教材進一步更好地開發，從而影響開發質量。因此，教師在日常教學中也要具備機械學科的教師核心素養，明確在教學中培養學生的工匠精神、創新創造精神，增強學生不斷學習、終生學習的思想信念。同時，不斷完善自身的教育理念，主動搜集國內外新型金屬材料以及熱處理的先進工藝和成果，在校本教材內容中體現出來。在促進自身教學理念更新和專業水平提升的同時，保證校本教材的內容能做到與時俱進。

二、校本課例：零件的熱處理分析

“零件的熱處理分析”是《金屬材料與熱處理》之“鋼的熱處理”一章中的一節。這節內容是在熱處理的原理及分類、鋼在加熱及冷卻時的組織轉變、熱處理的基本方法、鋼的表面熱處理這四節內容之后進行教學的。這節內容是對前面四節專業理論知識的一個綜合性運用。學生只有較好的理解和掌握了之前所學，才能運用之前所學對各類典型零件進行合理的熱處理分析。

（一）典型零件1：汽車變速齒輪

汽車變速齒輪是汽車上非常重要的傳動零件，工作時，齒面和內花鍵孔表面主要承受摩擦載荷，在變速時，整個齒輪除了承受較大的扭轉載荷之外，還要承受一定的沖擊載荷。該齒輪在工作中，要求具有“外硬內韌”這樣的力學性能，因此考慮選用淬透性好的合金滲碳鋼20CrMnTi的鍛件毛坯。在工藝路線中穿插運用了三次熱處理。其中正火的作用是降低鋼的硬度，改善切削性能，消除毛坯在鍛造時產生的內應力，細化晶粒，均勻組織。滲碳的作用是保證變速齒輪齒面的含碳量不低于0.85%，滲碳安排在齒面粗加工之后，精加工之前，并根據粗加工后的加工余量來確定滲碳層深度。淬火加低溫回火的作用是使零件表面獲得有足夠硬度的針狀高碳馬氏體，心部獲得有較高強度和韌性的板條狀低碳，從而達到表里性能不同的目的。

（二）典型零件2：普通齒輪

普通齒輪是現代機械中應用非常廣泛的傳動零件。工作時，要有足夠的強度、硬度和耐磨性，要有一定的沖擊韌性，良好的切削加工性能。因此考慮選用最常用的具有良好綜合機械性能的優質碳素結構鋼45鋼的鍛件毛坯。在工藝路線中運用了兩次熱處理。其中正火的作用是降低鋼的硬度，改善切削性能，消除鍛造內應力，細化晶粒，均勻組織。調質的作用是獲得回火索氏體，保證齒輪軸整體具有較高的綜合力學性能，即較高的強度硬度和良好的塑性韌性，滿足零件在工作中的使用性能要求。

（三）典型零件3：汽車傳動齒輪軸

汽車傳動齒輪軸在工作時，其工作條件與變速齒輪相類似，但其光軸部分還要與座體上的齒輪相配合，所以其上的花鍵軸和齒輪要承受更大的載荷。因此考慮選用綜合機械性能好的合金調質鋼40Cr的鍛件毛坯。在工藝路線中穿插運用了三次熱處理。其中正火的作用是降低鋼的硬度，改善切削性能，消除鍛造內應力，細化晶粒，均勻組織。調質的作用是獲得回火索氏體，保證齒輪軸整體具有較高的綜合力學性能。表面淬火加低溫回火的作用是使花鍵、齒輪齒廓部分表面獲得具有足夠硬度的針狀馬氏體，心部仍保持之前調質處理后有較高綜合力學性能的回火索氏體。

（四）典型零件4：彈簧

彈簧、板簧等彈性零件是各類機器和儀表中的重要零件，需要具有足夠的強度、塑性韌性和良好的彈性因此考慮選用合金彈簧鋼60Si2Mn。根據加工方法的不同，彈簧分冷成形、熱成形兩種。冷成形彈簧的熱處理是采用冷拉彈簧鋼絲冷繞成形之后用去應力退火消除冷繞過程中產生的內應力。熱成形彈簧是在熱成形后進行淬火加中溫回火，獲得具有較高強度、足夠韌性和彈性的回火屈氏體，滿足其使用性能要求。

（五）典型零件5：銼刀

銼刀是常用的鉗工手動工具。銼削時切削速度較低，故對銼刀的熱硬性要求不高，但需要有足夠的硬度和耐磨性。銼柄的硬度不能高，要有足夠的塑性、韌性，防止使用時斷裂傷人。因此考慮選用T12鋼的鍛件毛坯。在工藝路線中穿插運用了三次熱處理。其中正火、球化退火是預備熱處理，正火是為了消除鋼中存在的網狀二次滲碳體組織，同時消除鍛造內應力，細化晶粒。球化退火的作用是為了降低硬度，改善切削性能，獲得球狀珠光體。銼身局部淬火+低溫回火是為了使銼身獲得回火馬氏體，具有足夠的硬度和耐磨性。

三、校本教材使用后的效果反饋和實踐反思

（一）校本教材使用后的效果反饋

該節內容在整本教材內容中屬于重要章節，是對熱處理相關理論知識的綜合性運用。學生在學習時普遍覺得有較大難度。原因有二：一為之前的熱處理基礎知識掌握的不夠扎實，對熱處理的基本方法和用途不夠理解。二為缺乏實踐經驗，對典型零件的工作場合和工作狀態，所需要的性能要求不夠了解。所以不能做到靈活運用、舉一反三。在使用校本教材之后，學生了解了這些典型零件的工作特點和用途，理解了它們在加工工藝路線中的安排位置，掌握了如何選擇熱處理的基本方法對它們進行合理的熱處理，從而使它們具有相應的力學性能，滿足零件的使用要求。

（二）實踐反思

1.加深了本校學生對機械專業知識的理解

校本教材的開發是基于本校學生對統一教材內容難以理解的基礎上進行重新整合編寫的，更加適合本校學生對課程內容的理解，在課堂學習、日常見習和三年級頂崗實習的時候都會接觸運用到，所以能更有效提高本校學生對金屬材料與熱處理知識的理解和運用，提升了學生的核心素養。

2.缺乏有效的校本課程評價標準

校本課程設置評價、課程方案評價、課堂實施評價、學生學習情況評價，是一個完整的校本課程評價至少應該包括的四個方面，這些方面都要有有效的評價標準。除了要有詳細的校本課程評價細則，還要求具有較強的實踐可操作性。在有助于學生的核心素養發展的同時，也有助于教師的教學反思和專業發展。而這些方面是缺乏的。

3.缺乏長期有效的課程資源整合機制

機械專業課程是綜合性課程，僅靠某一門課程的教師，想要開發出高質量的校本教材滿足本校師生使用，確實有著比較大的難度。《金屬材料與熱處理》校本教材的開發，是以課題研究為平臺進行的一次資源整合，這固然是一種有效的教育教學方式，但不夠長久。應建立機械專業跨學科的校本教研協作機制，聯合起來長期進行系統性研究，對本學科的教育教學必然會帶來更大幫助。

參考文獻：

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