金属材料与热处理教学

2024-05-09

金属材料与热处理教学（精选十篇）

金属材料与热处理教学篇1

关键词：行动课程,教学改革,三阶段教学

《金属材料与热处理》是中等职业学校机械类专业的一门必修课, 课程主要讲授金属材料的性能、合金材料的特性与用途及钢的热处理等知识。通过该课程的学习使学生掌握金属材料的基本理论知识, 能正确地选择并合理地使用金属材料, 能合理安排金属材料的热处理工艺, 充分发挥金属材料的性能, 使学生在学校所学知识与生产实践相结合, 学生在工作后能尽快适应工作需要。

《金属材料与热处理》课程的教学现状与存在问题

第一, 《金属材料与热处理》课程专业性较强、概念抽象、偏重于实验, 而一般的中等职业学校又不具备应有的实验条件。目前, 在本课程的教学中, 绝大多数教师还是以课堂讲授为主, 借助于黑板或多媒体课件, 给学生分析金属的力学性能及组织结构, 介绍钢的热处理以及常用金属材料———碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及合金的一些基本知识。故而学生对该课程的知识难于理解, 学习难度大, 学习感到枯燥乏味;教师教起来也很辛苦, 教学难度较大。尽管有些教学经验丰富的教师会在教学中结合实际, 多讲些生产、生活中的实例, 引发学生的学习兴趣, 但因没有实践教学, 大多数学生没有较深的认识, 更不知如何去应用, 教学效果不佳。

第二, 目前, 中职学校普遍存在着学生厌学、教师厌教的问题。导致这种局面的原因很多, 其一, 按义务教育的评价标准, 中职生源均被认为是“能力和素质低下”的学生, 并且这些年来随着高校扩招, 中职生的总体素质每况愈下。其二, 教师的学生观未能转变, 教师应当用一种全新的、先进的学生观来看待学生, 那就是基于多元智能理论的学生观。这种学生观认为, 中职学生与普高学生的差异, 不是智力水平的差异, 而是智力类型的差异。也就是说, 普高学生的智力类型适于“学科课程”的学习, 即适于概念、原理、公式、定理等理论性知识的学习;而中职学生的智力类型可能更适于“行动课程”的学习, 即适于动手操作、现场实践、手脑并用等技能性知识的学习。其三, 课程模式陈旧、脱离学生实际、课程结构与学生的认知结构错位, 教学方法与普教雷同, 与学生的智力类型严重脱节, 导致教学效果低下, 学生缺乏学习兴趣和积极性, 教师缺乏工作的成就感。

如何在教学过程中激发学生的学习兴趣, 充分调动起学生对本课程的学习积极性, 是教师的首要任务。在教学过程中, 把那些抽象且难于理解的内容, 通过形象、恰当的实例加以体现, 使学生对金属材料与热处理等领域知识有一个感性认知, 笔者对《金属材料与热处理》课程进行了如下教学探索。

教学改革与实践的探索

根据以上分析, 不难看出:对于中职学生来说, 不应采用与普通高中学生相同的教学方法;而应该根据他们的智力类型, 多让他们进行现场实践, 在做中学, 在学中做。这样, 学生才有兴趣、有积极性, 才能获得好的教学效果。

本着这种想法, 并受德国“双元制”培训的启发, 笔者决定对自己担任的《金属材料与热处理》课程进行教学改革。整个教学围绕着材料选择和安排热处理工艺两个教学活动展开。教学分为三阶段, 第一阶段:基础知识介绍;第二阶段:材料选择;第三阶段:安排热处理工艺并进行实践和对比。需要特别说明的是, 本课程的教学需与钳工实训课在同一个学期开展。

(一) 学习基础知识

要让学生具备一定的材料选择能力, 首先要让学生了解一些必备的基础知识, 如金属材料的力学性能 (强度、硬度、韧性、塑性等) 以及钢的化学成分、组织、性能之间的关系等。

金属材料的力学性能在本阶段的教学中, 要借助于拉伸试验, 让学生清楚何谓金属材料的强度、硬度、韧性、塑性等, 它们分别用哪些指标来衡量。如何衡量。教师通过引导学生分析齿轮 (已在机械制图、机械基础里学过) 的性能要求, 让学生知道学习这部分内容的用途;然后, 给出一些学生了解的零件, 让他们分析这些零件的力学性能要求。

钢的化学成分、组织、性能之间的关系在本阶段的教学中, 要借助于铁碳合金的平衡组织观察实验, 让学生清楚三种钢的室温平衡组织分别是什么;随着钢中含碳量的增加, 钢的组织和力学性能怎样变化。在钳工实训课里, 分别给学生20、45、T8、T12钢等四种钢料, 让学生依次锉削或锯割, 通过他们亲身感受来加深对结论的理解和记忆。

(二) 根据使用要求选择材料并加工成工具

根据要求选择材料教师先以锉刀 (学生进行钳工实训, 对锉刀很熟悉) 为例, 分析如何根据工件的服役条件来选择材料, 然后教师将学生按学习能力强弱, 均匀分成4组, 每一组确定一名组长, 接下来教师布置工作任务, 让学生对给出的零件或工具进行材料选择。第一组:螺丝刀;第二组:弹簧;第三组:手锤;第四组:刮刀。同时宣布考核标准。让学生通过本过程, 掌握材料选择的步骤:了解工件的服役条件→确定它的性能要求→选择满足条件的材料等。学生完成任务后, 以小组为单位进行汇报, 其他小组成员进行评定, 教师进行总结。

加工成工具教师按照学生选择的材料进行备料, 各小组成员领料, 并按要求尺寸加工出成品 (此过程主要在钳工车间进行, 应与钳工教学结合起来) 。如果学生在加工过程中出现问题和困难, 教师要及时给予帮助。

(三) 安排热处理工艺

介绍常用热处理方法让学生了解退火、正火、淬火和回火的目的、操作方法、处理后的组织 (非重点, 提一下) , 掌握其应用。

确定热处理方法教师先以锉刀为例, 介绍一下它的热处理:为改善组织, 消除应力, 改善切削加工性而进行的预先热处理———球化退火;为获得高硬度、高耐磨性而进行的最终热处理———淬火+低温回火。接下来, 让学生确定自己加工出来的工件的热处理方法, 并以小组为单位进行汇报, 其他小组成员进行评定, 教师进行总结。

进行工具热处理实践教师根据学生确定的热处理方法确定它们的热处理工艺, 然后让学生按照热处理工艺对本组剩余的四个工件进行相应热处理。由于是高温作业, 在学生动手之前, 教师一定要跟学生强调操作安全, 并做好演示工作。

使用工具把学生制作的工具一部分进行热处理一部分不进行热处理, 使用并对比这两部分工件, 记录工件失效前的使用时间。让学生对工件热处理前后的使用寿命进行对比, 从而得出结论, 并以小组为单位进行原因分析。

当然, 在学生不能亲自动手去做每个实验的情况下, 也应尽可能地利用现代化的教学设备, 如计算机多媒体和网络教学手段, 把一些金属工艺过程直观形象地展现给学生。这也将给课堂增加很多的趣味与生动, 可以很大程度地调动学生学习兴趣与热情, 使学生充分利用视觉和听觉去获取知识, 提高学习效果。总之, 将教材中难以理解的知识点, 恰当地选用一些现实生活中的例子与大家所熟悉的俗语, 就能更好地加深学生对知识的理解与掌握, 而且会记忆深刻, 在教学中起到事半功倍的效果。

参考文献

[1]王升.主体参与型教学探索[M].北京:教育科学出版社, 2010.

[2]蒋开曙, 郭庆荣.多媒体教学中值得注意的问题[J].机械职业教育, 2008 (12) .

[3]张炼.产学研合作教育的人才培养模式[M].北京:高等教育出版社, 2003.

[4]王健.区域职业教育发展战略[M].北京:教育科学出版社, 2007.

[5]姜大源.职业教育研究新论[M].北京:教育科学出版社, 2007.

[6]高志彦.就业导向:高职教育新发展观[N].中国教育报, 2004-02-22.

《金属材料与热处理》教学总结篇2

机械专业2013-2014学年第一学期《金属材料与热处理》教学总结

李永贵

《金属材料与热处理》是机械类技工学校学生必修的一门技术基础理论科目，也是专业入门课，由于该课程的专业特点和所处的教学位置，学生普遍感到学习难度很大，并产生了畏难情绪，学习不得其法，生吞活剥，死记硬背。因此，在以往的教学实践中，对注重知识之间的内在联系、能达到良好的效果。

首先，要注重挖掘新旧知识之间的内在联系，构架通往新知识的桥梁。

《金属材料与热处理》课程具有全新的知识体系，学生必然对他有陌生感。由于专业课的教学方法不同于以前，学生习惯了文化课的教学方法，必然产生学习困难，甚至产生畏难情绪。实际上，文化课与专业课之间有着十分密切的联系，教学中重视这一联系，对新学科的学习可起到承前启后的作用。

例如，在介绍“金属材料的机械性能”这一章节时，可以提出这样的问题，我们在初中时曾经做过“力的测量”的实验，每个弹簧秤都有一定的测量范围，为什么加在弹簧秤上的力不能超过这个范围，否则就会损坏弹簧秤呢？学生回答这个问题有一 1 定的难度，有的同学认为弹簧的承受能力有一定的极限，大多数学生则陷入苦苦的思索中。这样的情况下，教师紧接着提出：要弄清楚这个问题，必须从“金属的机械性能”一节中寻找答案。这样就使新旧知识很好的联系到了一起，从而提高了学生的学习积极性，使学生产生了进一步学习的兴趣。

因此，在本学科的教学中，要注重挖掘新旧知识间的内在联系，用知识间内在的、必然的联系构筑起通往新知识领域的桥梁，使学生对这些本来陌生的东西产生亲切感，进而克服畏难情绪，变被动学习为主动学习，提高学习的积极性，顺利到达知识彼岸。实践和理论均证明，在教学中注重新旧知识间的内在联系符合学生的认知规律，也有利于学生记忆。同时，通过揭示新知和旧知之间的联系、加强知识的系统性，可以培养学生凭借已有的知识来学习新知识的能力，即自学能力，还能培养和发展学生的智力。

其次，要注重研究本课程知识之间的内在联系，编织知识的网络。

《金属材料与热处理》内容庞杂，名词、术语、符号繁多，容易混淆，不容易记忆，理论抽象又难于理解，试验因器材昂贵而无力开设，因而教与学的难度均很大，稍有松懈，学生就会回到机械记忆、生吞活剥的老路上去，学习效果可想而知。在教学中，我要根据系统思想的整体性、相关性和有序性的原则和学科2 特点，从学科教学的整体目标出发，研究知识间的内在逻辑结构，有序的进行教学，教给学生的不是一个个零碎的知识点，而是把这些知识逐一纳入知识系统之中，逐步形成一个完整而又科学的知识体系，使之系统化、网络化，从而便于学生理解和掌握，在很大程度上改变了学生不良的学习方法和记忆方法，提高了教学效果。

比如“钢的热处理”这一章节的主要内容是退火、正火、淬火、回火和钢的表面热处理。这“四把火”是教学重点，也是难点，相互之间特别容易混淆。每一把“火”的加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等相互之间很容易发生干扰，加热的温度范围、保温时间的长短、冷却的速度的快慢等工艺过程直接决定着热处理材料的组织变化，而组织变化又直接影响材料的性能，决定产品的质量。因此我在讲授每一把“火”的时候，要始终抓住“工艺——目的——组织——性能——作用”这样一条线，从而建立起他们之间的相互联系，找出其内在的联系，使其条理化，以便做到纲举目张。在这一章节学习完以后，再将这些内容组合在一起，针对上述五个方面进行全面的横向比较和总结，这样就可以使学生所学的知识更加系统化。如果说前面所述的抓住一条线为知识主线的话，那么后面的横向比较和总结将会形成知识的横线，这样的纵横交错自然就形成了知识的网络，从而加深 3 了学生的理解和记忆，提高了织网的方法（即学习的方法），为他们最后到大海中“捕鱼”提供了极其有效的工具。

再次，要注重理论与实践的内在联系，实现教学的总体目标。理论来源于生产实践，又服务于生产实践，生产实践的发展促进了理论的发展，理论的发展又反过来促进实践的发展，理论教学的成败也取决于生产实践。因此，要贯彻理论联系实践的原则，把理论教学同生产实践结合起来，把知识应用放在十分重要的位置上，加强以培养学生的创造性意识为目的的技能训练。这样，不但可以使学生获得感性的、具体的知识，而且还可以提高学生的学习兴趣，升华课堂知识，提高人才素质，最终实现教学的总体目标。

例如，我在完成热处理教学后，计划布置学生编制一个典型零件的热处理工艺过程，把自己的工艺过程同实际的，以及同学之间进行比较，寻找异同点。由于各种原因，各同学间所用的热处理工艺过程可能存在不尽合理的地方，因此，要鼓励学生动脑筋去发现问题。这样的过程改变了学生只在课堂里学习的单一封闭的学习环境，创造出能完整系统的应用书本知识解决生产实际问题的立体开放的学习环境，给学生提供发挥自己聪明才智的机会，因而有利于培养学生的创造性思维能力和解决生产实际问题的能力，实现学与用的统一。注重理论与实践的内在联系，不但有利于理论知识的掌握，而且有利于实现教学的总体目标。

金属材料与热处理课程案例教学篇3

关键词：金属材料与热处理案例教学法冶金专业

金属材料与热处理课程是高职院校冶金专业中一门专业性强、抽象难学的课程。笔者在多年的教学过程中，采用案例教学法，使抽象难懂的概念形象化和具体化，取得了比较好的教学效果。下面，笔者就金属材料与热处理课程教学过程中，如何进行案例教学进行具体说明。

一、缺口效应

金属材料存在缺口的情况下，金属材料的力学性与没有缺口情况时是不一样的。金属缺口存在时，缺口处的受力状态会发生改变，使得金属材料变得脆弱，危及机械机电设备的正常运转。为了将金属材料缺口效应讲明白，笔者在课堂教学时，准备了两张完全相同的塑料包装纸，其中一张塑料包装纸保持原样，用剪刀在另一张塑料包装纸剪一个小缺口。然后，笔者叫了一名学生上讲台以同样的路线撕裂塑料包装纸，在撕裂过程中，存在小缺口的塑料包装纸很容易撕裂，而另一种没有缺口的塑料包装纸则更难撕破，显示出有缺口的塑料包装纸力学性能发生了很大改变。在外力的作用下，外力集中于缺口位置，超过材料屈服强度而使塑性变化并开裂，这就是缺口效应。笔者通过这个形象的案例，很好地说明了金属材料缺口效应。

二、疲劳现象

机械设备中结构零件有时破裂，会造成重大经济损失，甚至危害工作人员生命安全。许多造成破裂的机械零件是在循环变动载荷下运行的，例如齿轮和曲轴等。在运行过程中，这些机械构件在工作应力低于金属材料屈服强度时就出现破裂现象，这种现象就是疲劳现象。据统计，工作过程中发生破裂情况至少有八成是由于疲劳破裂引起的，而且疲劳破裂在发生前没有明显征兆，具有很大危害。学生很难理解金属材料的疲劳破裂问题。为此，笔者在课堂教学时准备了几根铁丝，让几个学生对铁丝反复弯折，在很短的时间铁丝就被折断，这是由于疲劳现象产生的断裂。机械结构零件材料表面存在缺陷问题时，例如划痕和裂纹等，这些地方应力出现了大于原先屈服点的情况。在循环变动载荷情况下，随着循环次数的增加，产生疲劳裂纹，裂纹持续扩大，达到一个临界点后突然断裂。

三、金属同素异构现象

固态金属在一定的温度区间存在一定的晶格情况。比如钛在882度以下时以六方晶格的形式存在，而在882度至熔点期间，钛以体心立方晶格存在。铁在912度以下是以体心立方晶格形态存在，912度至1394度期间以面心立方晶格形态存在，在1394度至熔点期间又以体心立方晶格形态存在。固态金属在不同温度情况下，会从一种晶格形态改变成另一种晶格存在形态现象，这种现象就是金属同素异构。为了让学生理解该知识点，笔者在课堂上向学生提出一个问题：固态金属存在热胀冷缩情况吗？学生一时不能做出最终正确判断。笔者先与学生进行了实验，课堂上准备了一条长为1.2米、直径1毫米的铁丝，将铁丝的两端固定在支架上，通电流后使铁丝慢慢加热。随着电流的增强，我们可以观察到铁丝由于受热出现膨胀，并逐渐下沉，而加热到使铁丝呈现出橙色时，我们反而能够观察到铁丝收缩的情况。相反，铁丝从高达1000℃条件下逐渐降温，降低到一定温度后铁丝反而伸长。总之，铁丝在加热时出现收缩，而在降温时出现伸长。这种情况的发生，显示出固态金属并不是完全“热胀冷缩”，而是由于金属同素异构现象的存在，金属材料在不同温度下内部晶格发生了改变。

四、偏析现象

金属材料中化学成分分布不均匀的情况称为偏析现象。金属铸锭结晶过程中，不同部位结晶速度是不一样的，一般在合金中低熔点的元素集中于最终结晶区，从而造成最终金属铸锭存在化学成分分布不均匀问题。学生对偏析现象不太理解。为此，笔者在课前要求学生利用课外时间自己制作一支冰激凌，制作过程是把牛奶放在冰箱里冻结成块状即可，制作完成后自己亲自品尝味道。在课堂上，笔者要求学生描述一下牛奶冰激凌的味道，大多学生都认为刚开始品尝牛奶冰激凌时感觉很甜，到后面慢慢淡而无味，最后就是冰屑了。为什么要形成这种情况，这是因为水结晶的温度是零度，牛奶中的水以三种性质而存在，一种是游离水的形式存在，它不与其他物质结合，具有溶剂的功能，含量最多；第二种是溶解于蛋白质、乳糖等物质的水；第三种是结晶水。牛奶在冷冻过程中，最先结成冰块的是游离水，牛奶逐渐冻结，随着冷冻的时间的加长，由于游离水全部冻结成冰块，导致不结冰的蛋白质和乳糖等聚集于冰激凌的表面，从而使得冷冻的冰激凌存在口味变化的情况。通过这个课外实验，学生很容易明白偏析现象的发生原理。

金属材料与热处理教学方法探究篇4

一、合理建立知识体系

金属材料与处理课程教学内容庞杂, 涉及面广, 而且与生产实际关系较为密切。在内容的组织上坚持“理论够用, 适度”的原则, 让学生具备基本的金属材料及热处理知识, 掌握选取常用零件材料牌号, 规范零件的热处理工艺路线, 为今后学生职业发展和提高奠定基础。那么在教学过程中, 如何建立知识体系, 如以核心和主线讲清思想, 注重目标知识的系统性, 联贯性和学科的内在联系。

1) 以“碳”为主线, 建立知识体系, 让学生理清学习头绪, 还能明确学习重点。以含碳量2.11%为界, 让学生直观、明确的区分各类钢和铁;以碳的存在状况和含量来划分铁碳合金的几种基本组织, 铁碳合金中的Fe和C可形成铁素体 (F) 、奥氏体 (A) 、渗碳体三个基本相。这些基本相以机械混合物的形式结合还可形成珠光体 (P) 和莱氏体 (Ld) 。铁碳合金中这些基本组织性能各异, 其数量、形态、分布直接决定了铁碳合金的性能;由碳含量决定和影响铁碳合金的室温组织变化规律。教学中以主线去理顺、归纳学习要点, 构建知识体系, 无疑对本课程的教和学均有事半功倍的效果。

2) 金属的性能作为本课程各部分内容的重点和其相互关联的纽带组织转变是贯穿这门课程所有内容的一个主要概念, 对它的理解程度如何会直接影响金属材料的热处理、类型、牌号、选择、应用的掌握, 所以我们可以采用抓住一个关键点, 再沿着这个点展开的方式进行讲解, 通俗、易懂地讲解金属材料的化学成分、影响, 分析、归纳地讲清热处理概念, 系统地讲明牌号的标识。

二、实施多样的教学形式

中职与高职学生绝大多数为初中毕业生, 且文化基础差, 理解能力不强, 甚至喜玩厌学。加上课程难以理解, 且枯燥乏味。这些给教和学带来难度, 传统的呆板说教, 满堂灌, 这种“填鸭式”教学方法显然不适应本课程教学。根据学情和几年来的教学实践, 我探索和实施的教学方法, 主要包括以下几种:

(一) 应用现代化的多媒体课件, 提高教学效果

多媒体教学优点是集图、文、声、像于一体, 不仅画面丰富, 而且信息量大, 把教学内容通过形象的图形及动态的画面演示给学生, 不仅吸引学生的注意力, 再加上课件幅面简洁, 提纲挈领, 突出分析思路和思维性, 强调内容的重点、要点和难点。而且使学生对概念、原理、工艺理解得更加深刻, 增强了教学内容的直观性及教学过程的趣味性, 帮助学生加强理解和记忆, 从而获得良好的教学效果。而且利用多媒体课件教学, 是现代教学方式之一。

(二) 从生活生产实际出发, 启发激疑, 提高学习兴趣

通过看电影, 讲故事, 做实验, 教师不妨将理论知识与生产实践、生活相结合, 使教学源于生活, 高于生活, 又回归生活, 便能使得师生互动教学模式更和谐, 学生的学习兴趣更浓, 学生分析问题及解决问题的能力进一步得到提高, 从而真正提高了教学效果。如“金项链是用金制作的”, “易拉罐是用铝做的”, “一元硬币是什么材料?”, “电线是什么做的?”由生活中的实例引出材料的种类。泰坦尼克号邮轮这艘被称为“永不沉没”的海上都城, 在与冰山的一次冲撞后的沉没, 从而引出材料的力学性能。把金属材料与热处理与现实生活及生产中的问题紧密相连, 因势利导让学生透过现象看本质的引导方法, 利用课程中的一些知识去解释生活中所经经常遇到的奇怪现象, 并且有目的让学生充分发挥自己的主观能动性。兴趣是学习动机中最活跃的部分, 一旦被激发出来便会使学生产生无限的求知欲望, 学生才能克服学习中的困难, 学到知识, 真正实现寓学于乐。

(三) 开展课堂讨论, 发挥教师主导、学生主体作用

培养学生创新思维与能力, 实践与自学能力, 老师永远不能成为课堂的主体, 这一点教师一定要明白, 主体是学生, 老师只能是起一个主导作用, 在老师的引导下让学生学到更多的知识, 学习成绩能够不断的提高, 这才是老师应该发挥的作用。要从根本上克服学生围着老师和书本转、满堂灌等弊端, 让学生成为教学的主体。通常由老师课前布置预习内容和讨论题, 学生通过查阅资料预习, 讨论由学生主持, 最后由教师进行总结, 表扬好的方面, 指出存在的问题, 让讨论课气氛活跃起来。这种教学方法真正做到了学生的积极参与, 积极思维, 并全方位地提高了学生分析问题和解决问题的能力, 引导学生复习学过的知识, 巩固专业系统知识, 也增加了学生对知识点的深入理解。

三、改进教学评价方式

传统的教学评价, 大多是在课程完全结束后进行闭卷考试, 这样的评价对该课程的学习来说有一定局限性, 难以测试出学生的综合能力, 此课程改革的方法把成绩分三部分组成:期末闭卷40%, 主要测试学生的基本概念和基本理论知识掌握的程度;开卷成绩30%, 主要形式是课堂讨论、布置的综合性小论文作业;平时成绩30%, 主要考勤学生的到课率、课堂上主动回答问题情况等。教学评价过程做到动态, 多样才能检验学生的学习效果。

总的说来, 根据高职学生的实情, 要学好金属材料与热处理这门课有一定困难, 然教学中教与学有很多的灵活性, 教, 因老师而异, 而学, 又因学生而异。只要采取有效措施, 动脑筋、想办法, 提高教学实效还是可行的。这就要求老师在教学中要采用和多种方法来不断地激发、引导学生, 尽可能多彩有趣、直观、多样的方式进行教学, 多列举生活、生产中的实例, 采用多媒体现代化教学, 以学生为中心, 活跃课堂气氛, 将抽象、深奥的知识, 用生动形象的语言和举例, 深入浅出地传授给学生, 使学生能够相对容易地理解和吸收, 且能举一反三, 应用到实际中去。以达到“讲的透, 学的活, 记得住, 用得上”之教学目标。

摘要：在高职院校《金属材料与热处理》课程教学中, 应根据课程的特点, 并结合高职院校学生的实情, 构建合理的知识体系, 实施多样的教学形式, 改进教学评价方式, 从而激发学生学习的积极性和主动性, 才能够有效提高教学效果。

关键词：金属材料,热处理,教学

参考文献

[1]陈志毅.金属材料与热处理 (第六版) [M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2011.

巧讲《金属材料与热处理》篇5

巧讲《金属材料与热处理》

作者：谢晨

来源：《职业·中旬》2009年第09期

《金属材料与热处理》是全国技工学校机械类专业的通用教材，本课程内容主要由金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、金属材料及非金属材料(选学)五部分组成，基本涵盖了机械工业中常用的各类材料。该课程是一门从生产实践中发展起来，直接服务于生产的专业基础课，具有很强的实践性。由于材料种类繁多，性能又千变万化，本课程涉及的术语、概念多，而且抽象，对于年纪小、缺乏实践经验的学生来说，是一本难啃的“天书”。笔者在多年的教学中，积累了一些教学方法，通过“巧讲”尽量做到形象生动，理论联系实际讲清重要概念和基本理论。下面就从“巧用比较法”、“巧用归纳总结法”、“巧用演示法”和“巧用实验法”四个方面来进行阐述。

一、巧用比较法

在讲解金属的力学性能硬度这部分内容时，可以充分利用比较法。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法都是硬度试验，都是通过硬度试验来测得材料的硬度。实验过程中必须具备两个共同的条件压头、试验力，这是他们的共同点。然而在选择压头的种类和试验力的大小上，他们又有很多不同之处。紧紧抓住不同点，如压头的材质、压头的形态、试验力大小的不同，引导学生总结出三种硬度试验各自的优缺点及适用范围。最后从硬度试验的“符号、含义、压头选择、试验力、优缺点及适用范围”六个方面列表对新课进行总结，使问题简单化、直观化。

还可以利用比较法将难以理解的概念与生活知识相比较，起到化难为易的效果。像纯金属的结晶中过冷现象与百米冲刺冲过终点的惯性相比较，铸铁中的石墨与旧衣服上的小裂缝相比较等等。总之，通过这样的比较和分析，学生豁然开朗，较快地接受了新概念，对解决教学难点也很有益处。

二、巧用归纳总结法

1、平时积累阶段

主要是授完新课后，对全课的内容进行归纳与总结，可以是教师示范，也可以由教师引导学生进行或师生共同完成。归纳总结必须体现提纲挈领，全面准确，力求形式多样、有深度，不能只是前面教学内容的机械再现或重复。如第五章非合金钢(碳素钢)讲完后，可以归纳总结成表1：

依照同样格式、方法还可以编制：常用合金钢的牌号及应用：铸铁、有色金属的牌号及应用归纳表，以及力学性能指标及含义归纳表和钢的热处理归纳表。

2、期末整理提高阶段

平时的学习是量的积累，期末复习整理阶段要善于将知识点连成线、由线连成片，最后形成知识网，达到质的飞跃。

知识网络如图1所示。

配合平时的归纳总结表，厚厚的一本《金属材料与热处理》就清晰地展现在我们眼前了。

三、巧用演示法

1、复习巩固阶段

主要抓住纯铁的同素异构转变和铁碳合金相及组织这两大知识点进行。复习中，要注意强调三个点：纯铁的同素异构转变a-Fe→r-Fe的912℃(G点)，共晶点(C点)(温度1148℃，含碳量

4.3％C)，共析点(S点)(温度727℃，含碳量为0.77％C)。

2、建立相图

铁碳合金相图的建立要环环相扣，由点到线再到面，步步为营。切忌一下把完整的相图“放映”到学生眼前。

(1)建立坐标：

(2)在温度坐标轴上找温度点：A点1538℃、G点912℃、D点1227℃，在成分坐标轴上找成分点：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找温度线1148℃(ECF线蓝色显示)，727℃(PSK线红色显示)；

(4)成分点与温度线得交点：0.77％c与727℃得交点S点(共析点红色加粗)，2.11％与

1148℃得交点E点(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C与1148℃相交点C点(共晶点蓝色加粗)；

(5)连点成线得相区：A、C连线得AC线，A、E连线得AE线，D、C连线成DC线，G、s连线得GS线，E、S连线得ES线：

(6)填写整个相区的组织遵循从高温到低温，先钢后铁，紧扣两点(共晶点C，共析点S)、两线(共晶转变线ECF,共折转变线PSK)。共晶组织Ld蓝色显示，共析组织P红色显示。

3、相图分析

典型铁碳合金的结晶过程分析用从上到下闪亮的线条贯穿，表示从高温冷却到低温的全过程。当冷却线和相图中各特征线相交，用组织闪烁来表示发生的组织转变，并配以结晶过程示意图。特别强调PSK线以下，组织由于含碳量的不同发生的变化。

动画效图明显的多媒体课件，再配上鲜明的色彩，铁碳合金相图就活灵活现地展现在学生面前，最后可以引导学生对相图知识进行总结。同样，共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线也可以制成多媒体课件，配合教学。

四、巧用实验法

随着学校办学实力的提高，建立了力学实验室和金相实验室，配备了拉伸试验机，布氏、洛氏硬度机各一台，可以进行拉伸试验和硬度实验：金相显微镜八台和各类试样若干，可进行试样的显微组织分析；同时与齿轮厂进行了校企合作，可安排学生参观热处理车间。实验课的教学围绕以下三个中心：

1、理论教学——转变学生思想

采用讲授与演示相结合的教学方法，通过演示和讲授，转变学生轻视实验的思想，通过“多看一点，多听一点”激发学生对本学科的兴趣。

2、动手操作——形成能力培养体系

基本仪器的使用，可开放实验室，让学生在一周内通过观察、操作，配合查找仪器、仪表结构示意图，使用参数等，掌握正确的使用方法，侧重培养学生的观察能力。基础实验的操作，要求学生在规定时间内完成全部实验操作过程，并完成数据记录，侧重培养学生的动手能力。完成实验报告对采集的数据进行分析，探讨实验过程中的成功经验与失败教训，提出改进实验的建议，及减小误差的方法。这阶段主要侧重于对学生实验研究能力的培养，通过层层深化，在实验技能训练中促进综合素质的提高。

3、内引外联——扩展教学内容

金属材料与热处理教学篇6

[关键词]金属材料与热处理；兴趣

《金属材料与热处理》是一门专业基础课，研究的是金属材料的成分、组织及热处理方法。材料热处理一般不改变工件的形状，而是通过改变金属材料的成分、组织，从而达到改变性能，实现用途的目的。通过本课程的学习，学生应掌握金属材料的性能特点，用正确的热处理加工工艺和方法获取优质的工件。由于本课程研究的是材料内部的组织结构，许多知识点需要通过各类实验来验证。但技工学校由于实习设施的缺乏，导致很多实验不能进行，教师只能进行理论教学。另外该课程概念多而繁杂，理论抽象，涉及面广，难度较大。从目前我校的生源来看，大多数都是初中毕业生，年龄偏小，没有金属材料与热处理方面的感性认识和机械知识及机械技能基础，此部分学生对于该课程的学习有一定的难度。因此，学生上课时普遍感觉枯燥、乏味，学起来很困难。那么，教师该怎样才能上好这门抽象难懂的课程呢？

心理学告诉我们，兴趣是人的认识需要的情绪表现，是学习动机中最有活力的部分。学习兴趣的培养、保护和发展对于激发技校学生进行专业课程的学习尤为重要。许多学生不是不想学，而是由于缺乏必要的学习兴趣，没有学习动力，时间一长甚至发展到厌学的程度。笔者认为教师的责任是，在教学过程中通过多途径、多层次、多样化的教学设计制造专业教学的亮点，实施兴趣教学，从而让学生产生学习兴趣，维持并发展兴趣，这样才能真正地学好这门课程。通过几年的教学实践，笔者总结了以下几种兴趣教学的实施手段和方法。

一、用实例，吸引学生注意力

著名心理学家皮亚杰认为：“青少年的好奇心不完全取决于一个东西的物理特性，而要看它和主体的过去经验的关系如何。”也就是说，学生会对自己熟悉或相关的课题内容产生兴趣。因此，教师上课时应针对学生的状况，灵活地使课本内容贴近学生的生活和经验，使学生对教学内容产生亲切、熟悉的感觉，吸引学生的注意力，进一步激发学生学习更深层次内容的求知欲望和学习动机。

举例教学就是贴近学生生活和经验的一种教学方法。比如在介绍金属材料时，我不是照搬概念，而是引导学生列举一些生活中的金属实物及其使用材料的例子。学生从身边的生产、生活中举了很多例子，如“餐具是不锈钢的”，“电线是铜芯的”，“汽车车身用钢板材料”，“易拉罐是用铝做的”，“暖气等热水嘴是黄铜的”等等。我在其中选择了比较具有代表性的金属进行列表，如下：

由于这些物体都是学生平时见过甚至是用着的，已有了一定程度的感性认知，因此，在讲金属的性能，如金属的导电性、导热性、耐高温性时，很多学生都能马上领悟。

让学生参与举例教学，办法虽简单，但能调动学生积极性且贴近学生的实际生活，从而收到良好的教学效果。

二、图文并茂，注意辅之形象记忆

在《金属材料与热处理》课程教学中注重图形结合，再辅之以形象记忆，可使学生较轻松地掌握需记忆的内容。如在铁碳合金重点章节教学中，要充分注重图形结合课件播放铁碳合金相图，引导学生学习五种金属组织及性能。分析一定含碳量的合铁碳合金相图是《金属材料与热处理》课程中重要的章节，是本课程的核心，它既有较强的实践性又有很深的抽象理论，学生在学习中普遍认为概念很难理解。在此情况下，教师要充分利用自制的课件进行演示教学，把抽象的东西加以形象化，具体化，图文并茂并结合形象记忆法记忆相图五个重要的相变温度。再运用相图诀可有效帮助学生识记铁碳合金相图。

相图诀

温度成分建坐标，铁碳二元要记牢；

两平三垂标特点，九星闪耀五弧交；

共晶共析液固线，十二面里组织标；

基本组织先標好，相间组织共逍遥；

分析成分断组织，铸锻处理离不了。

注：铁碳二元——铁（Fe）和渗碳体（Fe3C）

两平——ECF线（共晶线）、PSK线（共析线）（又称A1线，热处此线温度727度）

三垂——含碳量分别为0.77%、2.11%、4.3%

九星——A、C、D、G、S、E、P、F、K九个特性点

五弧——AC、CD、AE、GS、ES五条线

三、合理运用多媒体教学，强化课堂教学效果

科学研究表明，眼、耳等多种感官并用，学习效率最高。可是《金属材料与热处理》课程中有关硬度的各种实验，如退火、正火、淬火、回火等热处理工艺受设备条件限制，没有现场操作演示。若仅凭挂图及几个应用实例分析很难把枯燥、抽象的内容讲“活”。因此，教师可利用多媒体教学具有可视性强的特点，在教学中将金相显微组织、炼钢过程、热处理的操作过程、材料的火花鉴定等利用陈述性表达无法取得满意效果的教学内容，通过多媒体加以形象直观的展现，使教室的空间得到延伸，让学生不出教室便可置身于实验室和工厂的车间之中，使学生所学到的知识更贴近生产实践。这样将增加课堂教学的趣味性与生动性，可有效调动学生的学习兴趣，有助于学生充分利用视觉和听觉去获取知识。

四、设悬念，激发科学探究精神

《金属材料热处理》中“金属材料的力学性能”是重点学习内容之一，但该内容较为抽象，如果采用传统讲述法，很难提起学生的兴趣。因此，在上新课前先放映了一段著名的泰坦尼克号邮轮沉没的电影片段，并进行解说：泰坦尼克号邮轮堪称当时世界上最大、最豪华、设计最先进的邮轮，但就是这艘被称为“永不沉没”的海上都城，在与冰山的一次冲撞后，产生了90多米长的大裂纹，并在短短3个小时后就沉没了。这是人类航海史上的一次悲剧，它的沉没也是近一百年来的未解之谜。后来科学家对邮轮的残骸进行分析，认为事故的发生与材料的力学性能有密切的关系。

学生听到这里，急于想知道其中的奥秘。这时不急于讲答案，而是设下伏笔，创设了一个“悬念猜想”的学习情境，从而进入教学过程。

在教学中，由于强烈的好奇心的驱动，学生对金属材料的力学性能分析这一原本枯燥的课题始终保持着浓厚的兴趣，课堂教学变成了学生进行科学探究的过程。最后，再为学生揭开悬念的谜底：原来，泰坦尼克号邮轮的钢板，在极低的温度下变脆，经不起冲击和震动；另外，那时候冶炼及热处理技术不先进，钢板中含硫量高，韧性很差，最终导致了这场灾难的发生。

“好奇之心，人皆有之”，利用悬念猜想这一“催化剂”，创设新奇的教学情境，学生在猜测过程中会产生心理上的焦虑、渴望和兴奋，而这种心态正是教学所需要的，往往可以收到事半功倍的效果，。

在《金属材料与热处理》教学中，无论是举例子、讲故事，还是设悬念、做实验或者写论文，都始终围绕着兴趣教学这个中心点来展开。课堂教学中教师不仅要注重教学法的科学性，还需讲究授课的艺术性。孔子说过：知之者，不如好之者；好之者，不如乐之者。兴趣是学习动机中最活跃的成分，一旦激发出来就会使学生产生求知欲望，充分调动起学生的主观能动性，从而克服学习中的困难，学到知识，真正实现寓学于乐。

参考文献

[1]于晗，孙钢.金属材料及热处理[M].北京：冶金工业出版社

[2]陈志毅.金属材料及热处理[M].北京：中国劳动社会保障出版社

金属材料与热处理教学篇7

关键词：金属工艺学,金属材料与热处理,教学实践,设计优先,探索

0前言

《金属工艺学》是研究金属材料及有关加工工艺的一门学科,包括金属材料与热处理、铸造生产、金属压力加工、焊接和切削加工。其中“ 金属材料与热处理”一篇的教学,要求学生能掌握金属学基础、热处理原理,以及金属材料方面的知识,具有合理选用金属材料、正确制定热处理方法、在生产过程中妥善安排热处理工序的初步能力。

《金属工艺学》内容多 ,涉及面广 ,实践性强 ,需要以一定的感性认识为基础。为此,教学大纲规定, 本课程必须从教学实习开始,通过教学实习,熟悉主要的金属加工方法,所用设备和工具,并具有一定的操作技能,在此基础上进行课堂教学。

“ 金属材料与热处理”中,金属学基础部分比较抽象,热处理及材料部分比较繁琐。低年级学生习惯于普通课程的学习方法, 初次接触综合性工艺课程一时还难以适应;部分学生对本课程不重视,课后少复习,又缺乏分析能力,以致收效不高,直到课程设计, 毕业设计阶段, 需要选择合适材料和妥善安排工艺路线时,方感到本篇没有学好,但为时已晚。为改变这一情况,我们在教学方法上做了一些探索。

1教学探索

1.1明确特点,理出主线

“ 金属材料与热处理” 的特点是基本上没有运算,没有习题,却有比较抽象的理论,有与生产实践紧密结合的具体工艺和材料。为此,我们在教学过程中着重引导学生明确学习特点及主线。例如在讲Fe-Fe3C平衡图时, 分析金属材料的成分与组织和性能的关系;在讲热处理工艺时,分析热处理工艺与组织和性能的关系;在讲热处理工艺时,分析热处理工艺与组织和性能的关系。这样,理出了“ 金属材料与热处理”一篇的主线--金属材料成分、热处理工艺与组织、性能的关系。在掌握主线的基础上摸索规律,研究金属材料的成分、热处理方法、组织、性能和用途等,学生就不再感到枯燥,这也为合理选用金属材料,正确选定热处理方法,在生产过程中妥善安排热处理工序等打下了一定的基础。

1.2突出重点,精讲多练

Fe-Fe3C平衡图、“ C”曲线和合金化原理是本篇的重点,其中,Fe-Fe3C平衡图、“ C”又是难点。为了掌握重点,突破难点,在教学内容和方法上做了一些尝试。

1.2.1增讲“杠杆定律”,加深对Fe-Fe3C平衡图的理解

学生惯于死记硬背,Fe-Fe3C平衡图一般都能默得出来,但到学习热处理部分,要应用Fe-Fe3C平衡图时,却暴露出对其理解不透,运用有困难。我们认为:主要是由于过去未讲“ 杠杆定律”,学生无法对Fe-Fe3C平衡图中二相区进行定量分析 , 以致理解不深。靠死记硬背,必然不能熟练应用。如增讲“ 杠杆定律”并及时布置习题,学生对合金的结晶和相变过程,理解就比较透彻,就能分析Fe-C合金中典型合金的结晶和相变过程以及含碳量与组织的关系。结合Fe-C合金基本组织的性能, 可以引出含碳量对平衡状态钢的性能的影响, 将为碳钢的选用打下较好的基础, 并对Fe-C合金的状态与含碳量和温度的关系,理解比较清楚,在以后运用Fe-Fe3C平衡图时,不会再感到困难。

1.2.2布置“C”曲线作图等习题,加深对“C”曲线的理解

“ C”曲线是钢的热处理原理 ,原来对“ C”曲线的教学主要靠“ 灌”,课后又不布置习题,学生概念不清,似懂非懂,以致在学习热处理工艺和金属材料时困难较大。针对这一情况,我们提供过冷奥氏体等温冷却转变的数据,要求他们自己绘制“ C”曲线。通过作图懂得“ C”曲线的转变开始线、终了线、孕育期的含义,同时布置分级、等温和各种连续冷却方面的习题,通过反复练习,对“ C”曲线的理解得到深化,钢的热处理原理也就清楚了。原理掌握后,就能理解工艺实质,学习热处理工艺和金属材料部分时,也就较易掌握了。

1.2.3提高习题质量,培养学生查阅资料的能力

以往,金属工艺学一般不做习题,即使布置一些习题,也比较简单,无非是抄书本或笔记,学生不感兴趣,收效不大。因此,我们在布置习题时,提高难度,出一些联系生产实际的题目,这类题目,必须掌握原理后,再通过思考才能完成。例如要求学生用热处理的基本原理来理解能用几种方法局部淬硬钢件的原因。通过这类习题,即有利于学生进一步搞清基本原理,又提高了解决实际问题的能力。

金属材料部分主要介绍机械制造中常用金属材料的牌号、成分、热处理方法、组织、性能和用途,它是选择材料、制定热处理方法的依据。这部分不难理解,但比较繁琐,要完全记牢是不客观的。我们认为, 只要熟悉几种典型材料,掌握其中规律就行,今后搞设计进行选材时,必然还得查阅资料。内容包括常用钢材牌号、化学成分、临界点、常用热处理规范、机械性能、临界淬透直径、特点和主要用举例等。学生人手一册,教师根据教学进度,布置一些应用习题,让他们查阅资料后选择牌号,确定热处理方法。通过练习,学生对成分、热处理工艺与性能的关系问题,印象深刻, 并学会了查阅金属材料与热处理方面资料的方法。

1.3加强直观性教育环节

认识事物过程是从感性认识开始的,为此,我们努力加强直观教学,取得较好效果。

1.3.1开展多媒体教学

学生在不具有初步感性认识情况下, 学习理论知识有一定困难。为了给学生一定的感性认识,我们开展多媒体教学,放映“ 机器制造的一般过程”等录像。录像生动、针对性强,易于理解,印象深刻,虽然不能替代实习,但可扩大眼界,不失为加强感性认识的一种有效手段。实践证明,学生看过录像对理论知识就容易理解。

1.3.2上好演示课

古人说过:“ 耳闻不如目见”。为给予学生关于热处理方面的感性认识, 在讲热处理概述时到实验室边讲边演示, 学生直观地看到热处理设备、测温手段、工艺过程和热处理能改变钢的性能等。学生看到了热处理能改变钢的性能,但不知道原因。接着在课堂上讲“ C”曲线--钢的热处理原理,并联系演示看到的现象,解决了疑团。这样演示既为学生提供了一定的感性认识,又打开了他们求知的闸门,提高了课堂教学的效果。

1.3.3重视图例

古人有“ 左图右书”的读书方法。本课程基本上是以图例开展讲授的,图例比文字叙述直观,可以帮助他们掌握知识。以碳钢常用淬火温度范围为例。如用文字叙述, 亚共析钢淬火加热温度为Ac3±50℃; 共析钢和过共析钢为Ac1+30℃,学生要掌握它,往往靠死记,当时记得,过后即忘。在理解Fe-Fe3C平衡图基础上,根据淬火的工艺要素,通过图例,则不难看出加热温度区的组织状态,正是淬火的条件。因此通过图例,可以直观理解制定工艺的原理。此外,淬火钢的硬度与含量的关系曲线, 回火温度对淬火钢的性能的影响曲线, 对选材和确定热处理方案有现实参考价值。所以必须重视图例的讲解和运用。

1.4归纳总结,巩固提高

培养学生分析和解决问题的能力, 还必须引导学生学会归纳总结。学生在短短的时间里,学习大量的书本知识,如不注意归纳总结,就会边学边忘,影响新知识的接受,更不易获得系统的知识。

归纳总结的形式是多种多样的,有框图、表格和文字等。一般工艺过程用框图比较醒目,工艺方法的比较用表格较为合适,特点等则用文字为宜。

金属材料及其热处理部分介绍多种金属材料及其热处理方法,虽然通过练习,学会了查阅资料的方法,但对没有接触过实际的学生来说,还感到内容庞杂,不易摸到规律。为帮助学生理出头绪,指导他们采用类比的方法,进行归纳。

例如:要求学生根据“ 钢的资料汇编”,将45钢和40钢的临界淬透直径,变形情况和不同状态下的性能进行例表类比, 通过类比能归纳出合金元素对钢的使用性能,热处理工艺性能的作用,以及掌握选用合金钢的原则。

又如表面热处理形式较多,学生不易掌握。用列表类比的方法,可以明显看出各种表面热处理方法所用的钢、处理后的组织、性能、适用场合各不相同,从而懂得设计机械零件时要根据零件的性能要求,合理选用材料,并正确制定热处理方案以满足使用要求。

由上看出,列表类比,归纳总结,不但可以巩固基础理论,并有助于提高分析和解决问题的能力,特别当低年级学生初次接触内容多、涉及面广的应用科学时,显得更为重要。

2“机械零件选材及其工艺路线”一节教学设想

本篇最后一节为“ 机械零件选材及其工艺路线”。它起着归纳总结、巩固提高的作用,也是本篇教学的主要内容和目的。为能较好地完成本篇的教学任务, 笔者认为本节在安排上有修正的必要。其原因是涉及到课程开设的方法问题。目前国内有开设《金属工艺学》和开设《机械制造基础》、《金属材料与热处理》两种方案。前者“ 金属材料与热处理”是《金属工艺学》课程中的一篇,后者《金属材料与热处理》是在《机械制造基础》课程后另开的课程。按后一方案,学生在学习《金属材料与热处理》课程时已从《机械制造基础》课程中获得热加工( 铸造、压力加工、焊接) 方面知识。在《金属材料与热处理》课程最后一章学习“ 机械零件选材及其工艺路线”是可行的。我校和大部分兄弟学校采用前一方案,学生在学习“ 金属材料与热处理”一篇时还不具有热加工方面的知识,因此学习“ 机械零件选材及其工艺路线”是有一定困难,不如放在《金属工艺学》课程最后学习,比较妥当。

3小结

金属材料与热处理教学篇8

一、认真分析, 把握要点

针对金属学的基础知识这部分内容, 学生在学习过程中普遍对第四章“铁碳合金的组织”、相图的建立、识读、应用等几个问题较难理解和把握, 而教师在教学过程中也经常出现很难讲明讲透的现象。在这个难点的处理上, 只要认真分析, 把握关键, 找出知识贯穿点, 就能找到突破口。如可以给学生列一关系式:

“材料→性能→组织→ (温度、化学成分) ;化学成分→铁、碳、微量元素”

这个关系式清楚地告诉我们材料的选用是以其力学性能为依据的, 力学性能是由材料的内部组织决定的, 而内部组织又取决于温度和化学成分, 并且是随温度的变化而变化的。材料的化学成分由碳、铁和一些微量元素组成, 我们知道铁在不同的温度区间具有不同的晶格类型如:

表明铁在不同的温度区间具有不同的晶格类型, 其间隙固溶碳的能力是有很大区别的, 所以变化最大的是碳的含量, 决定了材料内部组织的变化。通过这样分析, 学生就很容易理解:为什么含碳量越多钢材的强度、硬度越高, 而塑性、韧性则越低?因为含碳量的大小改变了材料的内部组织, 组织变化必然引起力学性能变化;为什么相同成分的钢材加温到相同高的温度, 由于采用不同冷却方式, 最终得到力学性能也不同?因为温度变化改变钢材内部组织而引起力学性能变化。很清楚, 问题的关键就是钢材内部组织, 则钢材内部组织就是难点的切入点。只要了解了铁碳合金内部组织的定义、性能及决定其内部组织的因素和导致其内部组织变化的原因, 那么识读铁碳合金相图就会迎刃而解。

二、抓住关键, 突破难点

铁碳合金的组织在教科书中介绍较为抽象。例如:固溶体的概念, 书上的定义是“一种组元的原子溶入到另一组元的晶格中所形成的均匀固相。”这样的解释很难让学生理解。假如我们在教学过程中, 通过实际的例子告诉学生, 当纯铁加热到熔化后, 碳元素可以溶解到铁水中去, 铁水凝固成固态时, 碳元素仍被留在铁中, 这种在固态下溶解有其他元素的组织叫做“固溶体”, 又因为纯铁在固态下有同素异构转变, 即有α-Fe和γ-Fe两种晶格, 其对碳元素的溶解能力不同, 所以就形成了两种固溶体, 分别叫做“铁素体”和“奥氏体”, 它是铁碳合金基本组织中的两个组织。 (如图)

其中γ-Fe的存在温度区间为1394℃-912℃, 属面心立方晶格, 原子之间的间隙比较大所以溶碳能力较强, 一般为:0.77%-2.11%, 这样得到的奥氏体表现出的性能为强度、硬度适中;塑性、韧性良好。而α-Fe是铁的室温组织, 其存在的温度区间为912℃以下, 属体心立方晶格, 原子之间的间隙比较小, 所以溶碳能力较弱, 一般为:0.006%-0.0218%, 由于碳的含量太少, 对组织的影响甚微, 故铁素体的性能接近于纯铁, 即有良好的塑性、韧性;一般的强度、硬度, 所以俗称工业纯铁。这样解释, 学生的思路就会很清楚, 将复杂的抽象的概念简单化, 很轻易理解和把握知识并收到良好的教学效果。同样在分析铁碳合金相图时, 可以本着从高温到低温的顺序进行分析 (如图) 。

1. 液态的铁碳合金当温度降到液相线以下时

, 进入到结晶区间, 首先生成的是奥氏体晶粒和渗碳体晶粒, 就所生成的晶粒的机会而言, 可以理解为在靠近纯铁成分轴的结晶区间将会生成奥氏体晶粒, 在靠近渗碳体轴的结晶区间将会生成渗碳体晶粒。因为在靠近纯铁轴的结晶区间, 铁的含量多, 而碳的含量少, 所以结晶时生成奥氏体的机会就多, 铁和碳化合生成铁碳化合物—渗碳体的机会几乎没有。这样就确定了两个结晶区间里的组织, 一个是“L+A”, 另一个是“L+Fe3C”

2. 让学生明确如下的组织变化关系:

即已生成的渗碳体组织不会随温度的下降而发生改变;而奥氏体则不然, 温度下降溶碳能力会沿着其含碳的溶解度曲线而下降, 并逐渐析出渗碳体 (该渗碳体是网状的, 且覆盖在奥氏体的基体上, 对钢的基体有割裂作用) 所以在此时的组织区间就必定会有渗碳体组织存在。

3. 要明确727℃以下没有奥氏体组织, 在727℃时

奥氏体组织中的含碳量在随着温度的下降不断析出渗碳体后刚好达到0.77%发生共析转变, 即A→P, 其组织转变为珠光体, 这一变化的实质是碳从奥氏体中析出后以二次网状的形式存在于纲的组织中, 而铁将发生晶格类型的转变, 由γ-Fe转变为α-Fe, 温度再下降组织不再发生变化。

4. 共晶反应也是要理解到位的

如图, 所谓的共晶反应, 即是液态的铁碳合金当温度达到一定值时同时结晶出两种不同成分的金属固相。液态的铁碳合金在温度降到1148℃时结晶为高温莱氏体, 而高温莱氏体在727℃时又发生共析反应生成低温莱氏体。只要本着这样的自高温到低温的顺序, 奥氏体逐渐析出渗碳体, 直到727℃时, 变为铁素体。所以分析铁碳合金相图的各区间组织变化其实质是铁的晶格类型随温度的改变而变化及其溶碳能力的变化。由此而分解或生成各区间的不同组织。这是解决铁碳合金相图之识读和填写各区域组织的关键所在。由此看来, 相图中各区域中的组织之所以不同, 其根本原因就在于温度的改变铁的晶格类型的变化所至, 其转变后所生成的组织又与其含碳量的多少有关。这样我们就已经很明确了:组织的变化是由于温度的改变而导致铁的晶格类型的变化及溶碳能力的改变, 而新的生成物又由合金中碳的含量多少所决定。这样紧紧抓住了铁的晶格类型及溶碳能力随温度变化而改变这一主线, 就不难对相图的识读和填写各区域的组织了。

三、总结规律, 掌握特点

在对重点、难点内容作了具体分析讲解后, 为了加深学生对这部分知识点的理解和记忆, 达到更好的教学效果, 最后应将金属的基础知识这部分教学内容进行归纳总结, 这样能够把所学知识点条理化、知识理论系统化, 便于学生对所学理论的理解和记忆。

1. 金属及其合金都是晶体

其内部原子都是有序排列的, 由于原子的排列方式不同, 有几种不同的晶格类型:体心立方晶格 (如:α-Fe) 、面心立方晶格 (如:γ-Fe) 密排六方晶格 (如:Mg、Zn) 。

2. 铁的不同类型晶格对碳元素的溶解能力不相同,

这样才有铁素体、奥氏体等不同类型的铁碳合金基本组织;当含碳量较高时, 还会有铁碳化合物产生———渗碳体组织。

3. 纯铁在固态下, 随温度转变会出现不同的晶格类型。这种现象称为同素异构转变。

4. 铁碳合金的5种基本组织 (铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体) 由于各自基体中的含碳量不同

表现出来的力学性能就不一样, 组织之间会随温度改变而发生相互之间的转变。如:含碳量为0.45%的钢, 在室温下的组织是“P+F”, 而在750℃时的组织是“A+F”, 当处于温度为1000℃时其组织又转变为“A”了。转变的原因是由于铁碳合金的基体铁发生同素异构转变。

5. 铁碳合金相图是表示铁碳合金成分、组织和温度三者之间相互关系的图表

图中标明铁碳合金组织的变化, 主要受含碳量和温度的改变而发生变化。

6. 相图的应用包括合理选材、正确制定热加工工艺:

如各种钢的锻造、热轧加热温度范围;钢的铸造浇注温度区间;尤其是各种钢的不同热处理工艺中加热温度的范围等在相图上都有比较明析的标注。

总之, 《金属材料与热处理》这门课, 理论性较强、抽象, 不易理解和掌握。教学难点的突破, 关键在于教师教学得法, 引导有方。最后还应善于归纳总结, 找出重点, 以便加深学生对知识的理解和记忆。

摘要：金属学以其抽象和繁多的术语, 使教者和学者颇感困惑, 尤其是铁碳合金相图的识读和应用是《金属材料与热处理》教学中的一个难点, 这门课的教学目的是让学生通过对本理论的学习了解常用铁碳合金的成分、内部组织结构、性能及热处理工艺之间的相互关系, 从而培养学生能够合理的选择和使用材料, 并为能正确的制定各种热加工工艺打下理论基础。教学难点的突破, 关键在于教师教学得法, 引导有方, 归纳总结, 找出重点。学生在学习该门课程时应认真分析, 把握要点;抓住关键, 突破难点;总结规律, 掌握特点。

金属材料与热处理教学篇9

关键词：金属材料与热处理,兴趣,学习效果

《金属材料与热处理》是机械专业的一门技术基础课, 研究的是金属材料的成分、组织及热处理方法, 它是学习专业课不可或缺的内容。由于材料性的知识本身就带有“杂、散、乱”的特点, 很多材料的力学性能 (特别是合金材料) 各具特色, 记忆时没有可以依凭的规律, 彼此间容易混淆, 逻辑关系的淡漠, 使得课程本身变得枯燥, 而仅有的几条可以贯穿全书的线索, 又显得异常的抽象, 课程难度由此而大幅度提升。针对以上具体状况, 《金属材料与热处理》这门课学生学起来比较困难。为切实提高课堂教学效果, 必须对《金属材料与热处理》的教学内容加以“炒制”, 适当加些“调味品”。

一、做好课程导入

基本上每节课都需要一个导入, 大章节有大章节的导入方法, 小章节也有小章节的导入方法。比如:《金属材料与热处理》的序言中第一句话是这样说的“人类社会的发展史是一部对材料的认识和使用的历史”。这就给了我们一个非常好的导入话题:人类社会的发展从旧石器时代开始, 到新石器时代, 到青铜器时代, 到有色金属时代, 到黑色金属时代, 到合金时代等等。每到一个时代我都简单介绍一下其中的特色和历史意义, 很自然地为学生介绍了《金属材料与热处理》这门课程的特点和主要学习内容。另外, 不少民间广为流传的俗语, 其中很多是劳动实践的经验积累, 很贴近生活。在《金属材料与热处理》教学中, 以学生能接受的俗语引导学生由表及里地学习。如讲到金属材料力学性能时, 首先, 分析古代众多雄伟壮观的宫殿等古建筑都靠木材这种脆性材料支撑起来的事实后, 点出“立木顶千斤”, 继而引出铸铁等脆性材料抗压性能远比抗拉性能好, 故脆性材料常作受压件的实质内容。

二、以“趣”为主线, 紧密结合实际

孔子说过“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者”。可见兴趣是最好的老师, 若学生对教学内容感兴趣, 就会产生求知欲及学习动力。故对此可挖掘教材内容, 有目的地设计些“兴奋点”以激发学生兴趣。如在上热处理这章内容时, 先设计些观察思考题, 如“锯条两端为何是黑的?”“车削下的铁屑为何是蓝黑色?”等。然后把两个学生得意之作即钳工操作课作品小铁榔头敲击后, 一铁榔头工作面凹凸不平, 另一先被热处理过的铁榔头工作面平整如初。同种材料所制的两把铁榔头为何性能不一样?带着好奇, 学生在老师引导下把兴趣移到有关热处理这些枯燥、抽象的学习内容上。另外还可采用灵活多样的教学手段激发兴趣, 如变换教学方法, 理论多结合实际, 带学生下车间参观等。

三、注意图形结合, 辅之形象记忆

图画和图表可对知识的记录和传播起很大的作用。例如, 讲铁同素异构转变内容时注重符号、文字、数字、图形四结合;在铁碳合金重点章节教学中, 充分注重图形结合, 可打乱教材课节内容的编排顺序, 挂出铁碳合金相图引导学生学习五种金属组织及性能, 分析一定含碳量的合金在温度变化时的相变过程。并结合形象记忆法记忆相图五个重要的相变温度。

四、强化专业理论的理解

教学方式的选择应适应教学活动的开展, 通过教学方式设计, 更能体现机械专业的特点, 确定教材的侧重点, 优化教学结构开创教学新思路。课堂教学从学生理解的角度出发, 开发不同形式的教学方式, 开阔思路, 活跃课堂气氛。专业基础课程本身就是为专业实践课程服务的, 理论与实践的结合教学是对机械专业教学的要求。基础课内容实用性要求学生认识理解学习课程的总体目标, 激发学生学习兴趣, 并要为后续的专业课程和专业技能做好铺垫。把涉及到机械专业的相关内容相对应, 把理论知识对专业技能辅助作用相对应, 把专业理论理解贯穿于整个教学过程中, 由点到面反映到各个专业课程的学习, 加快抽象理论的理解掌握, 强化理论知识对专业实践课程的支持作用, 促进专业实践教学。

对《金属材料与热处理》课程设计, 改变传统的课堂理论教学观念, 把机械专业的相关课程及学生的动手实践结合起来, 丰富教学内容, 增加学生学习机械专业的应用能力的培养, 从而使枯燥的理论学习变成活灵活现的动手操作, 增强了学生的理解, 并能够激发学生学习专业知识的兴趣。

参考文献

[1]金属材料与热处理[M].中国劳动社会保障出版社, 2001.

[2]机械工程材料[M].机械工业出版社, 2003.

金属材料与热处理教学篇10

关键词：引导探究教学法,热处理,自主学习,能力培养

一、对引导探究教学法的认识

(一) 引导探究教学法的内涵。

“引导探究教学法”最初产生于20世纪70年代的德国, 是德国职业教育界致力于推广的一种培养学生自主学习的职业教育教学法。引导探究教学法借助提出核心问题, 制定工作计划和自我检验等步骤, 促使学生不断树立正确的学习动力, 激发学习热情, 提高学习自觉性, 达到自主学习的境界。古人云“授人一鱼, 可供一饭之需;教人一渔, 则终身受用无穷。”这“授”与“教”二字, 正是“引导探究教学法”的本质内涵。

(二) 引导探究教学法应用的现实意义。

众所周知, 职业教育与普通教育之间的区别, 不仅在于两者的教育目标或培养目标的侧重点有所不同, 而且反映在具体的教学方面也大有区别。具体而言, 职业教育教学注重通过实训来加强学生的知识、技能、专业知识的获得, 而普通教育一般以课堂教学活动来传授文化基础知识, 培养学生的学习能力和掌握文化知识。在职业教育中应用, 就是强调学生在学习过程中要多用脑和手, 学生通过独立地收集信息、制定计划、实施检验等过程去分析、理解、掌握所学的东西, 培养独立思考、刻苦钻研的习惯。通过手脑并用、手脑交替的学习与协同操作, 可以使学生更快更好地掌握实践能力和专业知识。对于培养操作型和实践型的技术人才更具有现实意义。

(三) 引导探究教学法的主要特征。

1. 现代生产技术的发展, 不仅要求专业工人能胜任本职工作, 而且还要求他们独立地对所使用的各种设备进行操作、保养、检查和判断运作正常与否。

在引导探究教学法中, 学生从大量的技术资料如专业手册、设备的操作使用维修中独立获取所需要的专业信息, 独立制定完成工作任务的计划, 从而获得了解决新的、未知问题的能力, 可系统培养了学生的“完整行为模式”, 促进学生行为能力的发展。

2、现代化生产, 设备升级换代的周期越来越短。

鉴于这种变化, 许多决策的程序也随之简化, 处于经济利益的需要, 许多决定都是由专业工人在现场作出的, 于是要求专业工人具备处理突发事件或变化的生产能力。引导探究法可以系统的培养学生的计划能力, 为处理多变的生产作准备。

3、注重理论与实践的结合。

学生主要通过自学的方式, 学习新的知识, 技能和行为方式, 从书本抽象的描述中刻画出具体的学习内容, 并建立起具体的理论与实践的对应关系, 因此, 在更高程度上实现了理论和实践的统一。

二、引导探究教学法的实施过程

引导探究教学法在应用过程中, 具体分为六个步骤, 每一个步骤既是一个独立的行为或活动, 又是一个互为连接的完整的行为单元, 任何一个中间环节都不能缺少。《金属材料与热处理》是一门理论联系实际非常强的学科, 教材中有许多适于运用“引导探究教学法”来实施教学的内容。例如围绕如何掌握理解各种热处理方法的应用中, 采用“引导探究教学法”效果良好。具体做法如下:

(一) 获取信息。

各种热处理方法是教材的重点, 是学习专业课的基础。但是内容抽象、难以理解, 为帮助学生理解掌握, 我为学生设计了这样一道题:根据主轴零件图, 选择材料及热处理方法, 进行热处理实践, 检验力学性能。

(二) 制定计划书。

任务明确后, 同学们开始有条不紊地指定工作计划。比如:

1. 了解零件的用途。

2. 学习课文内容, 查阅相关资料。

3. 选择材料、选择热处理方法。

4. 制订热处理工艺。探究材料与加热温度、冷却速度的关系。

5. 对产品进行检验, 填写检验报告。

6. 写出总结报告。

(三) 做出决定。

学生们经过几天的努力, 把制定好的计划书交到我的手上, 看着学生兴奋的表情, 心里由衷的感到骄傲。接下来就是有各组选派同学宣讲计划实施方案。随即开始对各组所做的计划书进行讨论。首先看学生所制定的计划是否适合学生的实际水平, 学生提出的解决方案是否可行, 选用材料是否合适等。