浅谈《金属材料与热处理》教学

2022-09-10

金属材料与热处理是一门专业性较强、理论抽象、概念较多的技术基础课。学生们在学习中普遍反映课程内容比较难理解且枯燥无味、学习兴趣不够大。特别是技工学校的学生有不少是带着历史遗留的问题到学校来读书的, 什么是历史遗留的问题呢?就是初中时学习成绩不理想, 基础差, 理解能力差。同时, 一般学生对机械行业中金属材料的认识又比较缺乏。那如何提高及激发学生对本科目的学习兴趣, 充分调动学生的学习积极性, 是我们面临的首要任务。

1 课前预习, 提出重点理头绪

古语说:“凡事预则立, 不预则废。”又说:“不打无准备之仗。”课前预习不仅能使学生确定听课重点, 而且有利于课堂提问有的放矢 (学生向老师提问, 老师向学生提问) 。例如在讲金属的结晶这部分时, 将重点内容“结晶的基本概念和过冷度对结晶的重要性”提出。

通过预习, 学生对这部分的名词概念及术语 (如结晶、过冷度、结晶潜热、生核率等) 有了初步的印象, 上课时, 学生对这些概念及术语能很自然地接受, 对重点内容也能很快掌握。这样, “散”与“杂”就会变成有条有理, 很容易收到事半功倍的效果。

2 讲好绪论课, 激发学生强烈求知欲

本课程一般安排8 0学时, 我花在绪论课上近两学时, 从时间上看所占的比例似乎大了些, 但我觉得还是必要的, 有磨刀不误砍柴工之效。绪论课题是课程的开始, 成功的开始, 既能吸引学生的注意力, 又能激发学生的求知欲。讲好绪论课的关键是什么呢?教育家陶行知先生说:“盖治学以兴趣为主。兴趣愈多, 则从事弥力, 从事弥力, 则成效愈著”。

在介绍金属材料的发展时, 通过讲殷商时代重875KG的司母戊方鼎 (此鼎不仅体积庞大, 而且花纹精巧, 造型美观) , 使同学们了解到, 古人已具有如此高超的冶铸技术和精湛的艺术造诣, 我国还是世界上最早生产铸铁的国家, 在汉朝时热处理已经达到相当高的水平, 有“水与火合为淬”, “清水淬其锋”之说, 并在中间穿插学生们感兴趣的“干将莫邪”炼剑的故事, 从而引起同学们的学习兴趣。

3 用典型事例, 诱导激发学生兴趣

兴趣是最好的老师, 是激发学生思维的动力, 是发明创新的摇篮。教师在教学中充分利用各种教学手段, 如耐人寻味的故事, 形象具体的操作, 都是激发兴趣的有效方法。兴趣教学有利于建立融洽的师生关系, 良好的师生关系是成功授课的基础, 正如美国的心理学家罗杰斯认为:“成功的教育依赖于一种真诚的理解和信任的师生关系, 依赖于一种和谐的、安全的课堂气氛”。教育心理学也表明, 学生在轻松、和谐、愉快的学习环境中易于产生激情、兴趣、丰富的想象力和意想不到的创造思维能力。因此, 通过兴趣教学, 给学生一个轻松、和谐、愉快的学习环境, 营造良好的学习氛围。

笔者在讲解金属材料基础知识中的力学性能概念时, 用实例来启发诱导学生, 如起重机上的钢丝绳受到悬吊物体拉力的作用而不掉下来, 引出拉伸载荷, 满载重物的火车给钢轨以很大的压力, 引出压缩载荷等, 从而引导出力学性能是指金属材料在载荷作用下所表现出来的性能。并说明它是工厂中机械零件设计、制造和选择材料的主要依据, 比如柴油机曲轴是机械上的重要零件, 在工作时不仅受到拉力、压力的作用还要承受冲击力及疲劳载荷的作用这些载荷作用对零件都有一定程度的破坏性, 这就要求制造该零件的金属材料必须具备相应并具有一定耐受值的力学性能, 使学生听后产生还想进一步学下去的渴求心理。

又如在讲解硬度的概念时, 教师试着用同一把小刀来削铅笔和刻画玻璃, 前者小刀比铅笔硬, 后者玻璃比小刀硬, 说明硬和软是相对的并非绝对的, 对普通的机床刀具来讲通常要求有高的硬度和耐磨性就可以了, 但对于某些工具来讲, 却并非如此, 这些工具还必须具有其他的性能, 如医生用于打针的针头既不能太硬 (太硬了往往会导致脆断而造成更大的痛苦) , 同时又不能太软 (太软了往往使针头卷口致使病人痛苦) , 这就使得学生感到既新鲜又好奇, 使抽象概念直观化。从而让学生们积极联想, 将所学概念渗透到创造性思维能力上去, 为以后学习打下良好的基础。

4 生动活泼的语言阐述

就目前我们所用的教材来看, 内容都比较严肃, 条理化、规范化的东西比较多, 学生的兴趣不大。所以笔者在上课的时候总是力求活泼, 甚至用一些煽动性的词句激发学生的学习热情。

例如, 在章节内容中, 列举一些实际的例子, 类比相对抽象的教材内容, 这些例子与我们的现实生活联系很密切, 如菜刀属于低碳钢, 塑性好, 能磨得非常锋利, 但强度不高, 不能砍骨头;斧头能砍, 含碳量比较高, 强度、硬度高, 但是塑性较差, 磨不锋利。这样的例子很寻常, 但是笔者往往会跟上一句:“由此可见, 一些武侠小说中所描述的既削铁如泥又吹毛立断的神兵利器在现实中根本是不可能存在的。”

5 加强实验和参观, 增加感性认识

《金属材料与热处理》抽象概念较多, 不便于学生理解掌握, 增加了教学难度。

(1) 充分利用实验手段, 增强感性认识。在教材的第一章《金属的性能》及第四章《铁碳合金》中, 有两个实验是非常重要的, 学生必须经过实验才能理解概念, 具有感性认识。第一, 在讲解金属的力学性能时, 通过观察金属拉伸实验, 学生能很清楚地了解金属的弹性变形—屈服阶段—强化阶段—缩颈阶段至断裂的整个过程, 这样才能理解“力—伸长曲线图”的内容。如果我们同时进行铸铁与低碳钢的拉伸、压缩、冲击的实验, 让学生们进行实验数据的整理、实验结果的比较, 从而得出正确的结论, 就能在学生的学习中产生共鸣。第二, 在观察铁碳合金显微组织实验中, 我们要求学生对所观察的铁碳合金显微组织形态进行绘制, 以实验报告结果的形式交上来。学生们对铁碳合金的基本相和基本组织形成清晰的表象, 对铁碳合金能准确地分类, 参照“相图”能分析说明铁碳合金的化学成份、组织和性能之间的关系。实验的手段是教学中直观性原则的运用。实验的强化, 帮助他们理解和掌握书本知识, 在教师的正确引导下, 运用这些知识去解决实际生产中遇到的具体问题。

(2) 进行实地见习与参观、强化感性认识。在理论教学过程中, 要有针对性地组织学生进行参观见习。

6 多媒体教学的应用

6.1 多媒体教学的特点

多媒体教学具有贮存信息量大, 画面丰富, 图、文、声、像并茂的优点。制作课件时可以充分发挥多媒体教学的优势, 采用计算机去展示本课程中的微观结构和微观变化过程, 将过去无法表达或难以表达的内容, 通过形象的图形、动态动画演示给学生, 吸引学生的注意力, 使学生对概念、原理、工艺的理解更加深刻, 增强教学内容和教学过程的趣味性, 有助于学生理解、记忆, 从而获得更好的教学效果。

6.2 多媒体教学的应用

由于多媒体教学的交互性, 教师演示更加机动灵活迅速方便, 从而使授课内容更加丰富多彩。例如纯金属的结晶过程一直是教学的重点和难点, 这一结晶的过程使得多数同学难于理解。但通过多媒体教学中的动画演示, 学生可以清楚地看到晶体结晶变化的全过程。利用多媒体进行模拟演示实验, 还可以达到完善的实验效果。比如教材中有关金相组织的实验, 要求在显微镜下完成。采用多媒体教学便可将显微镜下的情况通过电视屏幕全程演示。在教学课堂中增加了趣味与生动, 使学生能够充分利用视觉和听觉去获取知识。

7 巧妙记忆, 积累知识助理解

记忆是知识巩固的一个重要阶段。孔子就提倡多识 (即今说之记忆) , 常说“学而多识之”。捷克大教育家夸美纽斯也说过, 一切后教的知识都根据于先教的知识 (新知识必须建立在已有知识的基础上) 。通过记忆, 可以省去大量的查找、复习、重新理解的时间, 有利于提高学习效率。基于《金属材料与热处理》“散”与“杂”的特点, 对有些知识不能单纯地死记硬背, 应在理解的基础上, 按事物的内在规律去记忆。

(1) 针对那些易混淆的概念和术语, 可以采用对比的方法帮助记忆。例如将二次结晶、再结晶、二次再结晶三个概念编为一组加以对比, 通过对比, 不但可以找出它们的共同之处, 更重要的是可以找出它们的不同之处, 这样就可以较好地掌握这三个概念。类似的如将相、组织、组织组成物编为一组, 将珠光体、屈氏体、索氏体编为一组, 将索氏体、回火索氏体编为一组等。

(2) 对于各种材料, 它们的种类、牌号名目繁多, 如果独立去记, 是很难记住的, 但是如果掌握了材料的分类、编号、命名的原则和方法, 这些也就不难记住了。

(3) 对于那些存在一定内在联系的事物, 可以采用联系的方法帮助记忆。例如从钢的牌号, 不但可以知道它的种类和大致的化学成分, 而且还可以联系到它的常规热处理、组织、性能、主要用途等。

这样, 本来显得“散”、“杂”的知识, 通过记忆这条红线将它们紧紧地连在一起, 对课程知识的学习和理解起到了重要的作用。

摘要：机械专业课程设置中, 《金属材料与热处理》课程是学习专业课不可或缺的内容。随着现代工业的飞速发展, 对现代技术工人的要求也不断提高, 我们的教学主体——学生的素质也不断变化, 这就要求我们的教师因材施教, 灵活运用多种教学方法和手段, 提高教学效果。

关键词：金属材料与热处理,教学,学习兴趣