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随着我国经济的快速发展,工业生产技术得到很大提高,较高的机械性能能够发挥出金属材料最大的潜能。为了满足生产需求,需要通过热处理工艺改变金属材料的机械性能,所以必须加强对热处理工艺的研究,处理好金属材料和热处理工艺之间的关系,获得最佳的生产效果。作为设计人员需要根据金属材料的特性和组成成分,选择最佳的热处理工艺,实现二者之间的有机结合。文章主要对当前热处理工艺和金属材料之间的关系进行分析,希望能够给相关人士提供一定的借鉴。
关键词:
金属材料;热处理;工艺;关系
1金属材料和热处理发展的历史
早在四千年前我国就已经开始使用金属材料了,而且相比世界其他国家,我们很早就开始具有较高的热处理水平。自从改革开放之后,我国社会经济得到了快速发展,金属材料的种类日益繁多,热处理技术也得到很大提升,为我国金属制造业、冶金业、钢铁业等工业做出了巨大贡献,进一步促进了我国经济快速发展。当前金属材料和热处理工艺之间的关系越来越紧密,需要相关研究人员深入探讨二者之间的积极关系。
2金属材料的基本组织和结构
虽然铝、铜、铁等金属材料被广泛使用在生产工业中,但是由于单纯的某种金属材料存在一定的缺陷,所以当前这些金属材料的合金形式被使用的更加广泛。当前合金内部结构主要分为两个方面,一个是内部空间原子之间的排列情况,另一个是原子和金属之间的结合方式。空间原子之间排列方式的不同则会产生不同的金属性能,所以,空间原子排列情况和金属性能有直接关系,我们可以根据这一规律利用热处理技术来满足生产需求。所谓金属材料热处理工艺指的是在一定的介质中加热金属达到特定的温度,并保持一段时间,在不同的介质下进行冷却,达到改变金属性能的一种工艺。热处理工艺是一项十分复杂的加工工艺,其中任何一个因素受到外界影响而发生改变,都会影响到金属性能的改变,所以为了能够满足生产工业的需要,需要做好热处理工艺的控制,进一步提高机械性能。
3分析热处理和金属材料的关系
3.1分析热处理预热和金属材料的切削性能所存在的关系为了能够保证生产出来的金属材料性能满足需要,就必须保证在加工过程中热处理工艺和切削性能之间保持相互配合的关系。在切削加工中可能会因为金属材料、切削条件、加工材料等因素而产生不同程度的光洁度。在热处理过程中不可避免的会出现一些问题,影响到金属材料的性能,所以为了尽可能地减少加工缺陷,就需要对这些毛坯或者金属半成品进行预热处理,使其保持在切削加工的良好状态,同时也保障切削材料的加工精度满足产品要求,零件的性能也能够进一步提高。不同的金属材料具有不同的金相组织和硬度范围,所以相对应的每种金属材料都具有一个最佳的切削性能。在切削加工的过程中,有可能会因为硬度不达标而产生粘刀现象,在倾面上产生积屑瘤,这不仅影响到金属材料的切削性能,同时也影响了零件表面的光洁度。目前,加工人员可以通过正火处理来减少粘刀问题的产生,进一步提高了切削性能。铝合金是当前生产工业中比较常见的一种合金。在加工铝合金时可以采用固溶处理,能够增强铝合金的性能,使合金内部晶粒体现出均匀的组织,这也能有效提高机械的加工精度。
3.2热处理温度和金属材料切边横量所存在的关系材料力学性能指标之一包括了切边横量,切应变和切应力的比值,是材料在弹性变形比例极限范围内以及剪切应力作用下得出来的。对材料抵抗切应变的能力有了表征的作用,模量大,材料的刚性就越强,通过热处理,改变了材料本身的物理性质,材料的性能也发生了改变,随之切边衡量也应该发生变化,从而实际和设计计算的弹簧伸长量出现了一定的误差。通过对热处理和金属材料切边模量变化关系的分析,可以看出,选用弹簧钢的工业生产中,对其进行设计计算时,要使用弹簧模量和材料切边的模量。然而,切边模量的取值是按照传统的设计给出的,会导致弹簧的变形量在实际和计算中都存在着很大的误差。因为经过热处理后,加工的成品弹簧以及热绕成型的弹簧,由于原子间的结合力决定了材料弹性模量的大小,弹性模量的大小受到影响原子间结合力的因素的影响。影响原子间的结合力是由合金组织、成分、温度和形变强化等产生的。所以材料温度在经过热处理后发生了变化,因此在设计的时候,弹簧特性线产生的先天性误差,是由弹性模量的变化所引起的。所以在设计计算特性线要求比较高的弹簧时,设计不能按照传统资料给的定值,要根据载荷、工作温度等弹簧的服役情况确定。
3.3热处理温度和金属材料断裂韧性所存在的关系在金属材料加工的过程中,经常会出现金属材料断裂的现象。实际上,在外力的作用下,存在裂纹的金属材料会抵抗裂纹的扩展,我们可以称之为断裂韧性。通过减少金属晶体中的位错现象,就能够减小位错密度,进而提高金属材料的性能,使得金属材料的断裂韧性能力得到提升。通常情况下,主要采用细晶强化的方式来阻碍金属晶错。而通过热处理工艺,能够使得细晶强化功能得到进一步提升,实现金属组织的再结晶,其过程是通过加热金属材料,使之达到非常高的温度,然后产生等轴晶粒代替已经变形的晶粒,这一过程通常是在变性剧烈区域完成。在变形温度达到一定的前提下,金属材料的局部错位密度就会累计到一个最高点,进而发生动态再结晶。因此,金属的热处理温度直接关系到再结晶效果,而且这种关系十分明显,需要加工人员能够特别注意。为了能够更高程度的激活原子,并使它迁移,必须保证变形金属的加热温度达到一定程度,同时逐渐形成结晶。原子的扩散过程能够获得热处理的控制温度,进而提高金属材料的断裂韧性。
3.4热处理应力和金属材料应力腐蚀所存在的关系金属材料的应力腐蚀开裂直接影响到其使用性能,所以必须引起重视。应力腐蚀开裂的产生主要是在特定的腐蚀环境以及拉伸应力的作用,金属材料出现了脆性断裂。金属材料在焊接过程中会存在一些残余应力,而这些残余应力却导致了金属材料的应力腐蚀开裂。金属材料在加热和冷却过程中其内部组织和性能会发生改变,导致金属材料的表面和内部温度存在差异,进而产生一定的热应力,在这种情况下,金属内部的冷却温度要高于表面温度,收缩程度比表面小,使得材料内部受到拉应力影响。在金属材料热处理过程中,由于材料的性能发生了变化,不同部位有不同的体积,产生了组织应力。金属材料的表面和内部都会受到不同程度的组织应力和残余应力的影响。在热处理过程中的冷却速度是决定残余应力和影响淬火质量的决定性因素之一。所以加工人员在进行金属材料热处理过程中应该控制好冷却速度,尽可能地接近标准值,减少应力的产生,进而提高金属材料的性能。
4结束语
处理好热处理工艺和金属材料之间的关系,能够有效加强金属零部件的制造水平,同时也促进其他工业生产的加工质量。伴随着社会主义市场经济的快速发展,相关研究人员必须不断探索金属材料和热处理工艺之间的关系,提高二者结合的准确度,实现全方位的加工技术。
参考文献
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关键词: 技工院校 金属材料 热处理 教学技巧
金属材料与热处理是机械学科中最难学一门课程,这是因为该课程概念繁多抽象、涉及范围广、实践性强、学习内容枯燥乏味,加上中职院校的学生思维习惯差,具有自卑、学习基础差等特点,在生产实践方面更是白纸一张,学习起来常常感到有心无力,长此以往,就会严重削弱学生对金属材料与热处理的学习激情,降低学生的学习兴趣。为切实提高课堂教学效率,进一步培养学生动手实践能力与创新能力,必须对金属材料与热处理教学内容加以改变,运用多种教学手段或教学方法,创设生动形象的课堂教学情境强化教学效果,让学生主动走入课堂教学活动,从而实现提高课堂教学质量和学生动手实践能力的教学目标。
一、课前趣味导入,培养学生的学习兴趣
精彩的课前导入会让学生如饮甘露,如沐春风,进入一种美妙境界中。曾有教育家说过,教学成功的艺术在于让学生对你所教的知识感到有趣。巧妙地开讲,会激发学生浓厚的学习兴趣,并怀揣期待迫切的心情进入课堂学习,殷切盼望新课的到来。兴趣是激发学生的学习动机,调动学生探索科学的关键,“兴趣是最好的老师”。一旦学生的学习兴趣被激发,学习将不再是负担,而是学生对知识执着的追求。
金属材料与热处理是一门概念繁杂抽象、实践性强的课程。从我国目前中职院校的学生情况来看,他们大多是刚初中毕业的学生,年龄尚小,没有任何与金属材料与热处理相关的知识储备,生产实践更是白纸一张,学起来难免感到吃力困难。但教师有趣的引导,则能调动学生的学习积极主动性。在第一堂课授课时,就需要教师精心安排设计教学内容。万事开头,有了好的开端,就成功了一大半。
金属材料与热处理的开篇绪论是对本课程的一个导入。绪论课就好比打擂中开场的锣鼓,锣鼓敲得怎样,直接影响后面内容的讲授。因此,讲好绪论就显得尤为重要。绪论内容不仅仅是对一门课程的简介与介绍,更多的是对学生学习兴趣的启发和引导。譬如有的学生爱好武侠小说,其中有绝世武功,如九阴白骨爪、降龙十八掌,也有许多宝剑,如倚天屠龙剑、干将莫邪剑。其中越王勾践剑出土于1965年,已有两千多年的历史,却依然锋利无比、寒光闪烁、削铁如泥,其剑表层纹饰清晰精美,尾部刻有11个间隔为0.2mm的同心圆,这是现代车削加工技术也很难实现的,它的生产制造过程仍是一个谜。讲到这里,教师可将其生产制造过程中涉及成分、材料铸造及防锈处理等专业知识引入课堂教学中,让学生对其学习产生兴趣。
二、举例具体形象,强化课堂教学效果
合理的课堂演示,可将一些深奥晦涩的问题直观、具体地反映出来,加深学生对知识点的理解与掌握,从而达到深入浅出的课堂教学效果。
例如在讲解载荷分类一节时,如果采用讲授法将理论知识直接灌输给学生,学生可能很难理解其背后的含义,但是如果通过围绕概念举例,用学生生活实际所熟悉的事物,进行分析、比较,则会给学生焕然一新的感觉,让其积极主动地参与课堂教学,同时能丰富学生的知识。因此,在讲静载荷时,教师可就课桌上文具盒的受力情况进行分析;讲冲击载荷时,可就乒乓球对球台的冲击力进行分析;讲交变载荷时,则可在黑板上对自行车轮转动时辐条受力情况进行绘图分析。通过这几种不同载荷的演示分析,不仅有利于学生理解记忆,而且可以让学生直观地感受到不同载荷对物体所达到的不同破坏效果,从而为下面与力学性能有关的概念讲解做好铺垫。教学实践证明,这种简单的演示实验,对帮助学生准确理解与掌握概念起到很大的作用。
三、运用多媒体设备,创设课堂教学情境
近几年来,现代多媒体技术在课堂教学中的运用越来越广泛,也愈发受到广大教师的关注与重视。投影仪、幻灯机等现代多媒体设备进入课堂,为金属材料与热处理的课堂教学效率提升提供了有利条件。多媒体在课堂中的运用能把各种材料再现出来,并营造和谐、愉悦的学习氛围,让学生视、听、说等多种感官都能得到发展,促进学生德智体美等综合能力的全面发展。运用幻灯片功能,创设直观语言交际情境;运用录音设备,营造良好的学习氛围;运用播放功能创设逼真言语交际情境。多媒体教学设备的运用,能将抽象的课堂生动化、形象化,使学生在学习过程中犹如享受一场奢华的盛宴。
例如在教学“钢的热处理”一节时,由于淬火、正火、回火、退火等热处理操作工艺受仪器条件的限制,不能进行现场操作演戏。课堂上如若单凭几张挂图、几个应用案例分析,很难将枯燥抽象的教学内容传授给学生,如果这时教师运用多媒体教学设备的播放功能,将热处理操作工艺以视频的形式展现出来,让学生通过直观观看与感受,了解与掌握热处理工艺的具体操作方法,从而将其转化为自己的知识,如此学生就能很容易地掌握教学知识。
总而言之,金属材料是一门实践性、技术性都很强的学科,对于刚毕业的初中生而言,难免深奥晦涩,如果直接讲授教学内容,学生往往会感到吃力困难,但是如果教师采取一系列的教学手段或教学方法,则能够有效激发学生的学习兴趣,强化课堂教学效果,有助于培养学生的动手实践能力,促进学生综合能力的全面发展。
参考文献:
[1]李咏梅.浅析中职金属材料与热处理教学技巧探究[J].科学中国人,2014,20:217-218.
[2]兰娟.金属材料与热处理教学技巧研究[J].有色金属文摘,2015,02:79+81.
金属材料与热处理是机械专业的基础课程,主要内容包括金属材料、组织、性能和热处理方法等,通过本课程的学习,学生应掌握金属的性能特征、热处理工艺的正确选择等知识和技能。对于高职机械专业中金属材料与热处理这门课程,大多数教师都倍感头痛。由于这门课的内容比较枯燥,有些院校的实验条件又不能完全满足教学需要,再加上学生没有充分认识到这门课程的重要性,导致该课程的教学效果始终难以达到预期标准。并且这门课内容宽泛、涉及面广,由于其中含有大量叙述性文字,而逻辑性却不强,以至于学生不易将其内容梳理和掌握,从而产生了厌学情绪、致使教师授课困难的问题产生。教师要转变观念,采用适合新时期高职学生的教学方法。教学观念的转变必然导致教学方法手段的革新。教育工作者的目的不单单是为了让学生掌握知识,还要使学生获得智力的发展、能力的培养,以及素质的提高。教无定法,学要得法。教师要采取不拘一格的教学方法,去挖掘学生的潜在意识,培养兴趣,开发智力,寓教于乐。
二、课程改革模式
以兴趣的情景激励学生学习情绪。兴趣是理解情感和表达的需要,是激发学生学习过程中最具活力的部分,是最好的老师。学好一门课的前提便是对这门课抱有兴趣,这样才有学习的动力。很多学生学不好的原因就在于缺乏学习兴趣,体会不到这门课的乐趣所在。所以注重对学生学习兴趣的培养是教师应注意的一大问题。培养学生良好的学习兴趣,并能够可持续发展,对端正学生学习专业课程的态度尤为重要。因为在高、初中教育,乃至小学教育都是“填鸭式”教学,绝大多数学生已经厌烦了这种教育模式,都希望能够升到高职院校之后得到放松。很多学生不是不想学习,而是因为缺乏了学习的兴趣,缺少了学习的动力,随着时间的推移,甚至达到了疲倦的程度。因此,作为教师,在教学的过程中,就应该通过多方面、多层次和多元化的教学手段来实施教学,以至于让学生对学习产生兴趣,保持并发展这种有益的状态,才能使课程教学状况真正得到改善。
三、课程改革手段
1.列举实例,吸引学生注意力教师只有熟悉学生感兴趣的相关主题内容,才能教师在课堂上针对学生的状态灵活地讲授,使教授的内容贴近学生的生活,让学生产生熟悉的亲切感,以引起学生的注意,并进一步激发学生对学习内容更深层次的好奇心和学习动机。例如,在讲解金属的材料部分时认为,概念不应该被复制,而是应该强调知识概念的焦点,因而引导学生,列出一些生活中常常遇到的实物例子。例如“金项链是黄金做的”“用铝做成的易拉罐”“车床床身是铸铁做的”“铜线做成的电线和电机”等。因为这些东西都是学生能够看到,甚至是能够使用得到的,已经有了一定程度的认知,所以,在讲授金属的性能时,很多同学就可以很快地理解和接受了。列举实例的教学方法虽然简单,但却能立刻贴近学生的实际生活,快速引起学生的注意,以达到良好的教学效果。这同时也要求教师在教学过程中应多注意观察生活,收集材料,以在教学中使用。
2.设置悬念,激发学生探究精神“金属材料的力学性能”是教学的重要组成部分,但内容很抽象,如果直接讲授,很难引起学生的学习兴趣,也不利于学生的理解和接受,所以,在讲述到一个新的知识点后,再继续深入研究的时候,突然中断讲解,改换另一个话题,作为铺垫。这时候,同学们就会有很大的反应“接下来会是怎么样了?”这时,让大家先思考一下:“你觉得接下来应该会产生怎么样的效果呢?先动动脑筋思考一下,然后再一起来揭晓答案。”这样给学生留下一个悬念,让学生先自行地深入思考,也可以激发学生继续学习的兴趣。
3.换位教学,提升学生学习兴趣就是把金属材料与热处理这门课当做别的课程,以不同的讲课方式来进行。例如在铁碳合金相图这一章节时,就不再以金属材料与热处理的上课方式来讲授了。因为学习相图之前,大家已经接受了很多枯燥的概念理论知识,再这样讲下去,学生肯定不会容易接受,而且会越听越乱。这时,就可以告诉大家:“好了!同学们,既然我们现在对铁碳合金相图的基本相已经有了一个大概了解,那现在就让我们来放松一下,换一个题目来说,让我们上一次美术课吧。”这时,就可以用生动的语言来把相图做一个比方,用美术的方式来把相图描述出来,让大家亲手画出来。等大家把它画出来之后,才知道原来我们画的就是铁碳合金相图。这样大家对相图的理解就会更加深刻了。
4.合作学习,增强团结协作意识传统的教学,缺少锻炼学生独立思考和探索的能力的手段,学生学习专业知识的能力很难得到改善。采用小组合作学习:一方面,不仅可以完全解决上述问题,同时,也提高了学生之间的协调能力和沟通能力,大大提高了学生之间的友谊和班内的团结;另一方面,学生单独学习不容易找到自己的缺点,不容易解决疑难问题,不能有效提高学习效率,学生采用小组学习,共同讨论研究,可以相互学习彼此的长处和优点,纠正自己的缺点和不足。
关键词:导入;兴趣;技法
导入是引起学生注意,激发学习兴趣,形成学习动机,明确学习目标和建立知识间联系的教学活动方式。新课的导入虽仅占几分钟或几句话,但它正如影剧的“序幕”一样,可以引起学生的注意和兴趣,拨动学生的心弦,充分调动学生的学习积极性和主动性,同时还起着新旧课程之间的承上启下的作用。导入的方法要依据教学的任务和内容、学生的心理需求和知识基础,以灵活多样的方式进行,对《金属材料与热处理》的教学,笔者总结出以下一些行之有效的方法。
一、衔接导入法
主要是根据知识之间的逻辑联系,找准新旧知识的联结点,以旧引新。由复习旧知识入手,导入新课,这是常用的方法。例如,学习“铁碳合金的相及组织内容”时,可以先复习间隙固溶体的概念,分析其由溶质和溶剂组成,接着引入C能溶解在α-Fe或γ-Fe中,形成铁碳合金的两个相。由此引入新课顺理成章,水到渠成。
二、激疑导入法
“学起于思,思源于疑。”疑是学习的起点,有疑才有问、有思、有究,才有所得。利用问题,产生疑惑,激发思维。例如,讲解“金属的同素异晶转变”时,先让学生回答在固态下金属铁属于哪种晶格类型。通过回忆,有的学生说属体心立方晶格,而有的学生认为属面心立方晶格。教师可先肯定两种答案,这时学生会感到困惑,紧接着教师指出某些金属元素在固态下,可以存在几种晶格类型。接着就来学习这方面的知识,即金属的同素异晶转变。这样引入新课起到承上启下的作用,既让学生复习了旧的知识,也很自然地进入了新课学习。
三、类比引入法
有些概念、原理比较接近,学生容易混淆。在讲新课概念时,应以类似的旧概念作类比引入,有助于认清概念的区别。例如,讲“正火”的概念时,以“退火”概念的复习为引入,退火是将钢加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却到室温时的热处理工艺;而正火是将钢加热到Ac或Accm以上30℃~50℃,保温一定时间,然后在空气中冷却下来的热处理工艺,通过Fe―Fe3C相图分析两者在加热温度和冷却速度上的区别,加深认识,从而引入正火内容的讲解,比较自然、比较流畅。
四、悬念激趣法
在热处理教学中有相当一部分内容缺乏趣味性,学起来枯燥,教起来干瘪。对这些内容就要求教师有意识地创设悬念,使学生产生一种探求问题的奥妙的神秘感,从而激发起学生的学习兴趣。例如,在“钢的表面热处理”这一节的教学中,我们可以从“夹心饼干”中得到启发。那么,如何处理,使同一种材料具有“夹心饼干”的特点:即材料内部具有足够的塑性和韧性而表层具有高的硬度和耐磨性。钢的表面热处理就可以很好地解决“夹心饼干”的问题。这样引入新课,可使枯燥的知识变得趣味横溢。
五、激情引入法
以学生已有的生活经验、已知的素材为出发点,教师通过生动而富有感染力的讲解、谈话或提问,以引起联想,自然地导入新课。例如,“纯金属的结晶”这节课的导入人们常说下雪不冷化雪冷,为什么会这样呢?教师由这个疑问引出水三态转变时要放出或吸收热量,进而引入纯金属的凝固(结晶),学习结晶平台时再详细讲是放出还是吸收热量。这样既能自然引入新课,又能为新课的学习打下良好的基础。
六、借助事例法
用学生生活中熟悉的事例来导入新课,能使学生产生一种亲切感,起触类旁通的功效,也可介绍新颖、醒目的事例、为学生创设引人入胜的学习情境。例如,“金属疲劳强度”的教学可用生活事例引入。一上课,教师准备一块长条薄铁片,反复折一处,过一段时间铁片会折断。教师询问折断原因,根据同学的回答,确定折断原因是金属疲劳,通过生活中熟悉的事例把全体学生的注意力集中到本节内容的学习上。
七、设问引疑法
教学过程是一种提出问题和解决问题的持续不断的活动,所以在教学之始,编拟符合学生认知水平、富有启发性的问题,引起学生联想,或渗透本课的学习目标,能收到较好的效果。例如,“零件的热处理工艺分析”的导入,教师可先复习五种热处理方法,然后展示某个零件实物或某个零件加工过程的录像,并问这是什么零件,一般如何加工完成。部分学生能认出这是什么零件和一般加工方法,教师可作适当的补充。通过观看直观的零件加工过程和问话刺激学生,随之提出本课要解决的两个问题,向学生渗透本课的教学目的:
1.这个零件的生产过程需要安排哪几个热处理方法?
2.需要的热处理安排在生产过程的哪个工艺位置较合适。
本节课就可沿着这两个问题逐渐展开。
八、开门见山法
有些内容的课前导入,用前几种方法显得生硬而别扭,这时就可以开门见山地讲述新课。这是直接阐明学习目的和要求、各个重要部分的内容及教学程序的导入方法。某些章节的开头往往用这种方法,如,“钢的热处理原理”这一章,就可以这样开头:当制造某个零件在材料确定的条件下,需改善其力学性能,就要采用热处理的方法。今天要学习的这一章就是有关热处理基本原理、操作方法、工艺选择等的内容,是本课程的重点。由此简要说明学习目的和要求之后,引入新课。
总之,在教学准备阶段,要根据本节内容的特点和前后内容的联系,灵活地选择教学方法,既要激发学生学习本节内容的兴趣和求知欲,又要引起学生积极思维,自然地引入新课内容。其目的都是为了使学生更好地掌握知识,更好地增强能力。
参考文献:
[1]毛林凤.金属材料与热处理.新课导入三法[J].科技信息,2009(6).
教师的责任是,在教学过程中通过多途径、多层次、多样化的教学方法,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、讲好绪论,培养学生学习兴趣
一开始就让学生学懂,这样既增强了学生的自信心,感受到成功的喜悦,又使他体验了学习的快乐。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,笔者不是照搬概念,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“教室的窗户是用铝合金做的”,“门是用钢做的”,“机床的床身、台虎钳的钳体是铸铁做的”,“电机机芯是铜芯或铁芯”,“不锈钢饭盒”,“香烟盒的内包装纸是锡纸”等等这些物体都是学生平时见过甚至是用着的,学生马上能联想起来,使学生脑海里对金属材料产生朦胧感。然后顺势给学生讲金属材料的发展史,从古代的石器时代,青铜器时代、有色金属时代、黑色金属时代,到现代的合金时代。结合历史事件,让学生了解到金属材料的使用过程是人类文明和科技发展的重要标志,激发学生学习的兴趣,从而收到良好的教学效果。
二、讲故事,导入学习知识点
在机械专业课的教学中应该善于挖掘课本知识点中的背景故事、历史故事等,将这些与专业知识息息相关的故事讲给学生听,对于提高他们的学习兴趣大有裨益。例如,在讲到“淬火”这个单元时,以中国古代热处理的发展史为线索,挖掘出“淬火”这道热处理工艺背后的历史故事:在我国古代,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺得到了迅速发展。
三、多媒体教学,既形象又生动
运用形象、直观的多媒体技术可以创设出一个生动有趣的教学情境,以其独特的形、声扣动学生的心弦,化无声为有声,化静为动,使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围,从而使学生产生极大的学习兴趣。例如,讲解铁碳合金相图时,如果不用多媒体教学,照本宣科,枯燥乏味,学生即理解不了,又无兴趣,课堂效果可想而知。如果采用多媒体教学,再结合课本中铁碳合金《相图诀》,讲解点、线、面时,动画不同色彩显现出来,即活跃了课堂气氛,又培养了学生学习的兴趣。多媒体的运用,让不易理解的重点、难点,变得生动、形象、具体,清楚易懂,使教学收到了事半功倍的效果,提高了课堂教学的质量。
四、灵活教学,不同专业,侧重点不同
根据专业实际情况,对学习内容进行适当的调整。对于不同专业的学生在学习时应根据专业的不同选取不同的侧重点,对于一些与专业关系不紧密的知识,可以减少教学时数或干脆删掉,这样就可以集中有限的时间和精力保证重点内容的学习。就本校的情况看,机械类有四类专业:机电、钳焊、数控、车工。以焊工专业的金材学习内容为例,由于焊接的质量是反映于焊缝的质量,而焊缝的质量则取决于熔池金属的结晶,所以应侧重于金属的结晶、相变过程及化学成分和温度环境对材料结晶性能的影响,再辅以热处理、材料的性能等知识。同样,对于钳工、数控、车工专业的金材学习内容,也应以加工过程中要使用的知识为主。这几个工种都是对材料进行精度加工,材料的材质及刀(刃)具的性能对于加工的精度有着举足轻重的作用。所以,学习应侧重于材料的牌号、刀(刃)具的性能和类型及选用等,再辅以热处理及相关知识。
Abstract: Metal Materials and Heat Treatment course is the major course of mechanical engineering in secondary vocational schools, and its theory and practice is very strong. This article starts from how to raise the students' interest in learning the courses in the first place, and then expounded the development and integration of knowledge in teaching, which fully reflecting the advancement and application of knowledge, and explores suitable teaching methods around the merits of vocational students.
关键词:中职;优化教学;趣味、快乐学习
Key words: vocational;optimize teaching;fun and happy learning
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)11-0190-02
0 引言
中等职业学校的学生基本上是刚走出中学校门的学生,大部分是十六岁左右的未成年人,是由未成年人向成年人过渡的一个非常重要的时期,也是他们职业技术形成的重要时期。由于他们有未成年人的特点,接受能力强兴趣广,注意力易分散,容易使中职学生的技能知识不巩固,影响到他们的职业技能的提高,所以在教学中应根据他们的特点进行有的放矢的教学。如何才能学好这门课,主要取决于老师的教,其次,是学生的学。在教学过程中,教与学是学习的两个方面,忽略任何一方都是不全面的,教学效果的好坏在很大程度上取决于教师的“教”,取决于教师主导思想的正确与否、教学方法和手段更新的快慢。笔者从事《金属材料与热处理》十几年,在教学过程中,笔者认为教师要从学生要培养自己“快乐学习”“趣味学习”的良好心态,以不断提出质疑、解开疑团、回答“为什么”为切入点,刨根问底,融会贯通,使教与学互动配合,从而实现教学目的和任务的要求。
1 教师的教要优化方法、理顺关系、抓好过程,不断提高自身综合素质
在上《金属材料与热处理》课时,教师要以现有中职学生的水平、学校的教学设备以及教学活动情况为出发点。由于教学活动的复杂性、教学因素的多元性决定了我们教学方法的多样性。最好采用以教师为主导、学生为主体的启发式教学。
《金属材料与热处理》各章节的内容比较枯燥、乏味,教师若一味讲授,没有实物、模型、挂图,这样很难提起学生的学习兴趣。如何把枯燥、乏味的授课模式变得生动有趣起来,这是我们每个教师所要思考和努力实现的。如上《金属材料与热处理》课的第二章金属材料的力学性能课时,我们可先要求学生自学,再看相关的教学片,并对照问题思考,同时让学生对照材料做拉伸实验进行观察分析,接下来由教师提问、质疑材料做拉伸实验的变化,材料各项指标的确定。对学生回答不清楚的或错误的,进行讨论解决、订正分析,最后由教师进行归纳,对疑点进行小结,对本章节课中的重点进行分析。激发了学生学习积极性,加强了师生互动,教学过程热烈、清晰、流畅。使课堂更精彩。
1.1 激发学生的求知兴趣 “兴趣是最好的老师”是调动学生探索知识的内在动力。教师应深入浅出,结合实际进行教学。教学过程中应注重鼓励学生大胆探究。质疑对学生的学习是重要的,心中有了疑问,也就有了探究的动力。只有唤醒学生的问题意识,激起他们敢想、敢问、敢说的自信心。才能让学生的探究能力得到提高。
1.1.1 结合生产和生活中的实例来调动学习的积极性 结合生产和日常生活中实例来授课,比如挖掘机,装载机的斗子都是经过高温淬火处理,使用耐磨钢制成的。这样可以激发学生的学习兴趣,又调动了他们学习的积极性和主动性。
1.1.2 利用实物、模型、挂图、参观等增加感性认识 不能照本宣科,要利用教具、模型等实物,在教学中使用教具、安排一定的实验环节,学生的学习兴趣会得到提高。这样生动、直观的形式,使学生带着一种好奇心进入教学中,定时安排学生参观我校定点实习单位宁夏长城须琦铸造厂,铸造车间,热处理车间。使学生对热处理各项工艺有更深、更进一步的了解,把抽象的知识点演变成生动的、易理解的具体形象,教学活动水到渠成,达到事半功倍的效果。
1.1.3 采用多媒体教学手段激发学习热情 随着教育现代化的普及,多媒体计算机辅助教学越来越多地用于教学实践,也正在影响并改变着我们的教学活动。多媒体教学有众多的优势:可化抽象为具体,增强感性认识,激发了学生的学习热情与求知欲,开阔了学生的视野,增大课堂容量,提高教学效果。利用投影、幻灯、录像、计算机辅助教学等多媒体手段,突出多媒体的辅助教学作用,淡化其“装饰”效应,让学生在形象生动的情景中经历探究过程,获得理智和情感体验,
1.2 调整教学内容,改进教学方法,抓好教学过程是关键
1.2.1 以“实用、够用”为原则,调整教学内容。以社会需求为标准,以专业必备知识为主导,以能力为主,够用为度,保证学生所学的知识有用、实用、够用为原则,同时还考虑到学生在以后工作中发展的可能性需要,以学生应知应会为目的,根据学生实际情况,确定各学科教学内容,对教材内容进行筛选,组织教师自编一些适用于本校教学的教材,让学生在校有限的时间内学到更多的知识和技能。
1.2.2 变“以教师为中心”为“以学生为主体”。在整个教学过程中,以行动导向教学为主,结合案例、项目、四步和分层次等教学方法,形成师生之间,边教边学边做的理论与实践交替进行的方式,使之感性与理性相互结合,突出学生动手能力与技能培养,充分调动和激发学生的主动学习兴趣,充分体现了教、学、做三合一的职教手法,形成了学生主动学、乐意学,教师认真教、愿意教,教学相长的良好局面。
1.2.3 教学过程是教师与学生的互动过程,本身蕴涵着课堂的教学质量。因此教师要进行教学方案的合理设计。以研究科学有效的课堂提问为核心,扎扎实实地开展课例研究,切实提高课堂教学的有效性。通过提高教师课堂教学中对课前预设问题的有效提问,激发学生的学习兴趣,启迪学生的思维,活跃课堂气氛,引导学生去探求知识,培养学生语言表达能力、动手动脑的能力,提高学生课堂教学效率,培养学生的创新品质,促进学生素质的全面发展,提高学校教育教学质量,形成学校的办学特色。在《金属材料与热处理》课中,每一章节都有重点、难点。这样就要求我们在上课过程中,明确教学目标,弄清哪些是重点,哪些只要一般认知。明确教学目标任务有助于教师确定教学活动,制订教学措施,确定教学方法,有助于教师对教学过程的分析和调控。
1.3 教师要提高自身的综合素质 教师要从学生适应就业市场的需要,及时的更新自己的知识和技能,作为机械专业的教师,应当学习专业知识,练就实践技能,学习教育理论,研究教学规律,提高业务水平,同时对于在生产中使用的各种加工方法、机床及设备的相关知识、操作技能有一定程度的掌握与了解,这样才能在教学中熟练地将理论与实践相结合,讲课来才能得心应手。另外,现代社会飞跃发展,知识更新快,信息量大,不树立终生学习的思想是跟不上时代步伐的。因此,教师必须努力钻研专业理论,不断学习现代教学教育理论,完善知识结构,及时传递新的信息,并用新的教具和新科技手段辅助教学。
1.4 要协调教材、学校、学生三者之间的关系,优化教学目标 由于中职教育主要突出技能型教育,学生的动手能力更重要。教材大纲确定教学目标时,一定要考虑学校的实际情况与教学条件,以及学生的素质。教师在确定教学目标时,不能照搬大纲上的教学目标和任务。要在不脱离大纲的前提下,适当调整理论性强的内容,针对《金属材料与热处理》课本的实际和学生知识体系的实际,制定相应的教学目标。任何偏高的教学目标,使学生无法理解时,都会大大挫伤学生的学习积极性。如对《金属材料与热处理》一书,我们在教学过程,尽量降低要求或去掉理论性强的内容,多讲些学生必须要掌握的内容,以适应当前教材改革的需要。
2 学生的学要变被动为主的、便无趣为有趣,培养自己“趣味学习”“快乐学习”良好心态
2.1 养成良好健康的作息习惯是学生提高学习效果的前提和保障 俗话说:“身体是革命的本钱。”学生正处在生长发育期,需要充足而有规律的的休息来保证身心的健康成长,以充沛的精力、饱满的精神投入到学习与生活中去。只有拥有一个健康的体魄,才能更好地去学习知识、提高素质。我校学生有相当一部分晚上查完自习,偷着溜出去通宵都在上网游戏,导致在课堂上昏昏欲睡、无精打采、听课效率不高,使得学习成绩下降,老师的讲授方法和手段再生动有趣,也抵不过身体机能亏损需求补充能量的迫切。因此,学生首先要端正学习态度,戒掉“网瘾”,严格遵守学校的作息时间,养成良好、健康的作息习惯,上课才能精力充沛、认真听讲。
2.2 趣味学习、快乐学习是激发学习动力的关键 爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”。兴趣是构成学习动机中最现实最活跃的成分,就多数学生而言,智力差异并不十分明显,而导致学生两极分化的一个重要原因是学生对某一学科是否感兴趣。当一个人对其所学的知识产生浓厚的兴趣时,可以促使其大脑处于活跃状态,这时感知更清晰、观察更细致、思维更深刻、想像更活跃、记忆更牢固,达到最佳的学习状态。课堂教学中,有心的教师往往会创设生动活泼、愉快有趣的教学情境,创建民主、和谐、融洽的教学氛围,从而激发学生积极主动地投入到学习中去,使课堂教学活动取得事半功倍的成效。
2.3 培养自学能力 自学能力是指学生在充分了解自己存在的不足后,自觉、主动地通过学习来弥补自己不足的一种能力。自学能力是每个学生都必须掌握的一种能力,因为学生通过课堂学习所获得的知识是非常有限的。有研究表明,现在知识更新或者增加一倍只需要几年的时间,也就是说学生在他们的一生之中必须时刻学习,才能保证跟上时代的节奏。自学能力是学生适应社会必须掌握的一项基本技能,在今天这个社会它显得更为重要。授人以鱼,不如授人以渔。因此,与其教给学生更多的知识,倒不如让他们掌握学习知识的能力,使他们能够随时随地根据自己的需要有选择性地进行学习,从而更适应社会和环境的要求。
2.4 优化教学方法,以学生为主体,教师为主导 教学的主导思想应该是充分调动学生的积极性,以学生为主体,发挥学生的能动作用,使学生容易接收又能愉快学习,而不是强迫学生生吞活剥的全面接收,教师不光要正确的传授知识,还要教给学生学习的方法。要根据学科特点选择不同的教学方法,通过多种途径,调用多种手段激发学生学习热情,使学生积极参与教学活动,以培养学生的思维,提高学生综合素质。
参考文献:
[1]陈海魁.机械基础[M].北京:中国劳动和社会保障出版社,2001:73-80, 86-93.
关键词:金属材料 热处理 首次印象教学
金属材料与热处理作为一门专业技术基础课,以讲述专业技术理论为主,且紧密联系生产实际。机械制造专业的学生无论从事机械制造还是维修工作,都会遇到各种金属材料的选用及热处理问题。在生产中,如果选材不当,或者零件的热处理工艺选得不合理,零件就将不能达到使用要求。因此,机械专业学生必须掌握金属材料的成分、加工方法、组织、性能、用途之间相互联系的基本知识,并能运用这些知识解决生产实际中遇到的具体问题。但由于专业知识缺乏,加上课程内容抽象,致使学生学习积极性不高,从而影响了教学效果。笔者认为要让学生对本课程产生浓厚兴趣,首次印象教学至关重要。
一、激发学生兴趣
从事首创记忆实验研究的德国心理学家艾滨法斯指出:“保持和复现很大程度上依赖于在有关心理活动第一次出现时注定和兴奋的强度”。所以,在金属材料与热处理的教学过程中不可忽视首次印象教学。
金属材料与热处理不同于一般的专业课,学生首次接触这一内容,有许多新概念、新名词,需要记忆的内容较多。为提高首次印象教学质量,教师首先应使学生对该门课程产生浓厚兴趣。
兴趣在需要的基础上产生。教师可以讲述机械制造与维修过程中所碰到的问题,譬如为什么车刀、绞刀、手工锯条等工具应选用不同的材料制造,为什么零件在生产、加工过程中要进行热处理等等;也可在开始本课程教学之前,带学生到企业生产车间参观,了解机械零件的生产工艺过程,使教学和工厂实际密切联系起来,帮助学生更好地领会所学知识的意义,激发学生的求知欲望。以生产汽车变速齿轮为例,经过对齿轮的结构及工作条件的分析,该齿轮应该选用合金渗碳钢制造,可选20CrMnTi,用锻造方法生产毛坯,然后采用正火处理,以消除毛坯的锻造应力,降低硬度以改善切削加工性能,为以后的热处理作组织上的准备,再进行机械加工。为满足工作要求,机械加工后应进行表面渗碳,并于淬火后低温回火,最后进行磨齿。
以上例子中就要应用到金属材料与热处理的知识,通过对实例的分析和实地观察,可以让学生大致了解这门课所要学的内容,同时可使学生深刻认识到机械专业学生学习这门课的重要性。这样学生才会强烈的责任感和兴趣去学习。
二、增强课堂教学的趣味性
教师的每一堂课都要上得生动、活泼,具有趣味性,才能更进一步激发学生对学习这门课的兴趣。趣味性教学可以使学生的注意力高度集中,学生被教师的授课所吸引,将使首次印象教学收到良好的效果。
根据笔者多年的教学经验,要让学生对这门课产生浓厚兴趣,第一堂课很重要。第一节课是绪论,如果单根据书本知识讲解,学生会感到枯燥乏味,因此笔者带了两件件模具到课堂。在总体介绍这门课时,笔者告诉学生这本教材由两部分构成,一部分是金属材料,另一部分是热处理。当说到这门课的重要性时,笔者运用了这样一个例子。二根Φ36mm的螺纹钢,外观一样,笔者问学生:“它们有没有区别?”学生回答:“是一样的。”笔者就让一位学生用手弯这两根圆钢,其中一根轻而易举就被折弯了,而另一根学生费了好大的力气才稍微弯了一点儿。根据这一情况,笔者告诉学生区别圆钢材料不能只看外表。这样一解释,学生的印象加深了,对这门课也产生了兴趣。
同时,笔者在实际教学中注意多运用比喻,将一些抽象的理论、概念化为具体的形象,帮助学生理解、记忆。例如在讲渗碳体在铁碳合金组织中的作用时,可以把整个组织比喻为人体,把硬度较低的基体组织比喻为人身上的肉,把硬度较高的渗碳体比喻为人的骨骼,一个人肉多则软,骨头多则硬,这样就使学生形象地理解了渗碳体的多少对组织性能的影响,帮助学生理解了抽象的理论,还活跃了课堂气氛,有利于学生对知识的掌握和理解。
三、灵活运用多媒体
金属材料与热处理这门课实践性很强,很多工艺过程和设备学生未见过,教师讲起来很困难,学生学起来也很难理解。
多媒体教学是颇受中职学生欢迎的一种教学方法,它具有容量大、直观、容易接受的特点,而且不受时间和空间的限制,能化静为动、化小为大、化抽象为具体,使视听结合,形象生动。既能活跃课堂气氛,同时也能使学生在兴奋中愉快地理解和接受教材中的知识点。
在具体的教学过程中,教师可以运用多媒体软件设计出过程的动画,通过动态的画面展示教学内容,比用模型、挂图的方式更为生动真实。例如用多媒体演示纯金属的结晶、拉伸变形、疲劳破坏、塑性变形的过程等等。其次,也可以运用数码相机和摄像机开展教学。例如在讲解“砂型铸造”这一节内容时,如果只按照教材内容及图片来讲解,教学效果很差。教师可到相关企业,将“砂型铸造” 的生产加工过程、生产设备或技术人员的解说等内容拍摄下来,放入课件中,然后在课堂上播放视频材料,让学生通过视觉和听觉两种效果来了解“砂型铸造”的相关知识,可以有效避免场地、设备、时间的限制,更生动、清楚、直观地表现教学内容,使学生得到深刻的印象,从而达到更理想的教学效果。
四、增加实践教学环节
要提高首次印象教学的质量,除了趣味教学外,还应注重增加实践教学环节。
心理学家认为,防止遗忘最有效的方法是参加实践,金属材料与热处理这门课与实际的联系很紧密,通过实践教学可以使知识更具直观性,学生对知识的掌握更加牢固。
该门课有许多内容可以通过实践进行教学。如钢的火花鉴别,可以直接到工场进行教学。教师先演示,拿不同的钢在旋转着的砂轮上进行刃磨,或在切割机上切割,同时讲解如何根据各种流线和火花的特征来鉴别钢的成分。然后由学生自己操作,进行长时间的仔细观察,直到基本上能鉴别出常用的低碳钢、中碳钢、高碳钢、高速钢。在讲解淬火前后的硬度比较时,教师可以举这样的例子:拿出两个榔头,一个是学生钳工实习时做的,一个是从商店里买来的,让学生比较其区别。学生的回答是“没有区别”。教师让一位学生用这两个榔头分别敲打几下,结果学生自己做的榔头变形了,从商场买的却没有变形。学生们都说自己做的榔头质量不好、硬度低,笔者因势利导,告诉学生不是质量不好,而是没有经过热处理(淬火+低温回火),这样学生对知识的印象就更深刻了。
总之,金属材料与热处理作为机械专业的一门理论性较强的专业课程,首次印象教学是至关重要的。教师应运用各种教学手段,充分调动学生的学习积极性、主动性,激发学生学习的兴趣和求知的欲望。
参考文献:
[1]张俊花.浅谈如何上好《金属材料与热处理》这门课[J].科技信息,2011(9).
[2]陈亚琴.如何培养学生学习《金属材料与热处理》课的兴趣[J].职业教育研究,2006(7).
关键词: 金属材料与热处理课程 教学建议 教学效果
现在高级技工匮乏,社会需求量增大。职业院校教师应准确地把握理论教学和社会实践的结合,使学生在学习过程中充分提高实际能力,为未来工作打下良好的基础。金属材料与热处理课程是原有各机械类专业都要求开设的一门专业基础课,它的特点是理论性强、系统性强,教学目标要求学生既要具备相应的基础理论知识,又必须具有一定的分析问题、解决实际问题的能力,但由于原有各专业所要求的知识体系和知识结构不同,表现在后续专业课对本课程教学内容的侧重不尽相同。在现有课时量不变的条件下,如何能够使本课程辐射多门专业课程,是我们所面临的新课题。我联系教学实践,提出了以下四条教学建议,以提高教学效果。
一、教材编写要具备系统性和严谨性
作为机械制造重要基础工艺之一的金属材料,对于保证零部件内部质量、延长机器使用寿命起着关键作用。热处理是充分挖掘材料潜力,更合理、更节约地使用材料的有效途径。为保证该课程培养目标的实现,教材应具备科学性、合理性、独特性、实用性、时代性。然而现在的教材内容繁杂、抽象枯燥,同时理论性较强,不同版本教材基本延续传统教学模式,追求内容上的大而全,相对重点不突出,有些章节缺乏科学的连贯性和完整性。如金属材料与热处理书中对于强化金属手段的介绍就反映出明显的分散现象。形变强化、固溶强化、热处理都是强化金属的手段,而书中在第二章第一节单独列出一个知识点首先介绍形变强化,到了第三章介绍合金组织的时候顺带提了一下固溶强化,唯独热处理是单独用一章内容进行介绍的,这样学生很难将三种方法联系到一起,往往只知道一个热处理,而对于有色金属而言,作为重要强化手段的固溶强化却多被疏忽。再如第五章在介绍不锈钢的时候,同一页上有“不锈钢的含铬量都在13%以上”和“铁素体不锈钢的含铬量为11.5%―30%”这样互相矛盾的话,而且这样的矛盾语句还不止这一处,使书本的严谨性大打折扣。
针对这种现象,老师就必须对本课程有系统性的了解,在整体把握全书的情况下,对内容进行合理的分析与解释,让学生在学到知识的同时,也学到分析问题的方式与方法。
同时,由于金属材料与热处理知识系统性较强,新旧知识间环环相扣,联系紧密,因此,在教学活动中应注意通过复习旧知识来讲授新课程,综合已学过的有关概念,揭示它们之间的内部联系,比较它们的本质特点,发现它们的异同。如当学生开始学习各种金属特性的时候,就可以将第二章《金属的性能》相关内容进行复习,同时又可以将前面的基础理论和具体对象联系起来。这种反复刺激的方法训练,最终会达到巩固基础知识、提高能力的目的。
二、教学中将理论与实际进行合理联系
职业教育是培养学生具有适度的理论和较强实践能力的高等教育。它的特点是以能力为本位,那么如何把金属材料与热处理课上所学的知识转化为指导实践的能力和实际应用能力就是教学的关键。目前进入职业院校的学生水准参差不齐,入校后,接触到金属材料课,有的根本听不懂,导致学习专业课无信心、无兴趣。面对这种情况,教师就要在有限的课堂时间内,针对不同的教学内容、不同的学生特点和主客观存在的不同问题,采取不同的教学方式和方法,这样才能使学生的能力得到培养和提高。
传统的教学方法是以教师为中心,以书本为中心,以课堂讲授为中心。这种教学方法主要是针对“应试型”教育的。如果没有学生积极主动的参与,则运用这种教学方式是不可能完成教学任务的。而职业学校的学生往往学习上的求知欲并不高,因此应该摒弃传统方法,多采用启发式、导入式、问答式、案例式等教学方法,最大限度激发学生的学习兴趣,提高学生的参与热情,发挥学生的主观能动性。
对本课程而言,金属基础理论部分众多,而且十分抽象、枯燥,很容易引起学生的厌学情绪。为避免这种现象,我们可以一方面将新方法融入理论教学中去,多举生动、形象、贴近生活的具体事例阐述教学内容。比如为了阐明一个知识点,可以通过一个故事作为“砖”,最后通过提问的方法把“玉”引出来。另一方面要充分利用网络资源。现今网络发达,许多教学相关的视频都可以搜索到,如淬火部分的内容,书本上只有单纯的文字、图片,单靠教师去讲,即使讲得再生动,也不如从网上找一段视频放给学生看来得形象,这样做也可在一定程度上弥补学校没有相关设备的不足。经过实践,学生的学习态度明显改观,学习效果也很好。
三、注重平时训练,改进教学评价方式
职业教育强调的是学生的实际应用能力。而以往考核学生的学习效果只是单一地以期末考试成绩来衡量,导致学生不注重平时的训练和知识积累,考前拼命死记,考时只求及格,考后知识全忘。这种考试方法既不能够真正检验学生的实际应用能力,又不能够客观评价教师的教学效果。所以在理论课结业考核中可采取“教考分离”,使任课老师和学生既有压力又有动力,促进教学质量提高,充分调动学生学习的积极性。把平时训练、课堂答疑等加入到考核范围之中。在实践教学考核中,成绩可分两部分,平时成绩占50%,包括学习态度、出勤情况、笔记作业等方面;期末实践考核成绩占50%,减少单调的概念解释题型,而多出些考验学生总结能力的题型,或是通过面试(一对一)问答形式进行考核。通过这种新的考评方式可真正检验学生的学习效果,实现教学目的。
关键词:金属材料与热处理;教学体系;教学方法
作者简介:刘金明(1976-),男,江西樟树人,江西理工大学材料科学与工程学院,讲师。
刘国平(1974-),男,江西樟树人,江西省樟树市第八小学,小学高级教师。
基金项目:本文系江西理工大学2012年校级教改课题(课题编号:3100220004)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0115-01
一、课程概述
金属材料是工农业生产及国防、科技等领域使用最广泛的工程材料,其应用与热处理工艺又息息相关。“金属材料与热处理”是研究金属材料及其强化方法的课程,是高校材料类、材料成型类、材料物理类学生的专业必修课。课程体系涉及的专业知识点多、面广。随着社会进步、科技的发展、教改的深入、知识的更新,课程内容、要求及选用的教材等都有很大的变动。目前国内外许多院校在“大材料”的背景下,就“金属材料与热处理”课程的教育改革进行了广泛的探索和研究,其教育方面的中心问题主要集中在培养具有创造性和适应性的复合型人才。
同时随着知识经济时代的来临,科学技术和产业的发展对高等教育的人才培养提出了更高的要求。而目前由于就业形势的压力,许多大学生缺乏专业学习兴趣,厌学情绪比较严重,对前途感到茫然,不知道将来能干什么,以致于学生专业素质、专业技能等存在某些不足。这些反过来又影响到学生的择业和就业。托尔斯泰曾说过:成功的教学需要的不是强制,而是培养和激发学生的学习兴趣。在本科专业教学中,只有充分调动学生的兴趣,才能使学生变被动学习为主动学习,确保专业教学质量。学生对专业课程的认识和兴趣取决于授课教师正确而又巧妙的引导、培养和激发。
二、课程体系的构建
“金属材料与热处理”课程由金属热处理原理、金属热处理工艺、金属材料三部分内容组成。[1]这三部分是“成分-工艺-组织-性能”的主线内容,如图1所示。
1.金属热处理原理内容
结合工科院校金属材料类专业的要求和特点,在课程体系中,金属热处理原理内容主要包括三大转变规律:
(1)钢的加热转变。主要包括奥氏体的形成条件,形成过程,影响因素,奥氏体晶粒度的大小及影响因素。这也是热处理的第一阶段。
(2)冷却转变(2个曲线,3大组织转变)。主要包括过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线)及连续冷却转变曲线(CCT曲线),P转变,B转变转变,M转变。
(3)回火转变。主要包括淬火钢在回火过程中的组织转变,M分解转变,残余奥氏体转变,碳化物的转变,渗碳体的聚集长大和α相回复、再结晶。回火时力学性能的变化与回火脆性。通过对金属热处理原理的讲解,架构热处理转变规律知识,为学生学习金属热处理工艺打好基础。
2.金属热处理工艺内容
金属热处理工艺内容主要包括:钢的退火与正火;钢的淬火与回火;钢的表面热处理。其相关性如图2所示。
3.金属材料内容
在课程体系中,金属材料内容主要包括:
(1)钢的合金化基础。主要有合金元素(Me)与铁和碳的相互作用、奥氏体稳定元素、铁素体稳定元素、Me对Fe-C相图与钢热处理的影响、Me与钢的强韧化的关系。
(2)钢的分类及编号。
(3)结构钢。主要有工程结构钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢。
(4)工具钢。主要有刃具钢、模具钢、量具钢。
(5)特殊钢、主要有不锈钢和耐热钢。
(6)铸铁。主要有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。
三、课程教学方法的优化
第一,巧用直观教学法。直观教学法就是教师通过实物、可视资料等手段,使学生建立基本概念,掌握基本操作技能及各种规律,突出重点,突破难点。直观教学能充分发挥学生认知的
主体作用,培养学生学习的积极性、主动性和创造性,从而取得较好的教学效果。[2]在“金属材料与热处理”课程教学中,可充分利用一些经过不同的热处理工艺所获得的显微组织照片、热处理工艺过程视频资料、力学性能测试、模拟动画等,通过直观、生动的素材,使学生对金属材料及检测方法有更直观的认识,对热处理原理及组织转变过程更容易理解、吸收、消化。
第二,巧用疑问与兴趣教学法。疑问教学法或问题教学法就是以问题为载体贯穿教学过程,使学生在设问和释问的过程中萌生自主学习的动机和欲望,进而逐渐养成自主学习的习惯,并在实践中不断优化自主学习方法,提高自主学习能力的一种教学方法。[3]问题教学法充分体现学生的主体地位,能有效地激发学生自主学习的主动性和积极性。而趣味性教学,就是以激发学生学习兴趣为心理基础,结合教材内容,灵活多变地用学生乐于接受的趣味性故事和语言组织教学。[4]例如在讲授热处理原理时,分析图3中三条曲线变化的原因。淬火处理工艺如下:亚共析钢:加热到Ac3以上充分奥氏体化后,急冷淬火。过共析钢:加热到Acm以上充分奥氏体化后,急冷淬火;加热到Ac1~Acm之间充分奥氏体化后,急冷淬火;马氏体的硬度与其中含碳量的关系。
这些变化的原因是淬火工艺的关键点,是如何提高强度和综合性能的切入点,贯穿金属热处理原理到工艺整个过程。
第三,巧用案例教学法。所谓案例教学,就是在教师的指导下,根据教学要求,组织学生对案例的调查、阅读、思考分析、讨论和交流等活动,教给他们分析问题和解决问题的方法,进而提高分析问题和解决问题的能力,加深学生对基本原理和概念的理解的一种特定教学方法。[5,6]例如汽车钢板弹簧,在汽车行驶过程中承受各种应力的作用,其中以反复弯曲应力为主,绝大多数是疲劳破坏。而且,同样的材料热处理是否正确,其寿命相差也很大。所以要合理选择材料并对所选材料进行成分、组织、性能分析,制定合理的热处理工艺。
四、结论与建议
“金属材料与热处理”课程体系的构建应与专业培养目标相一致,并与培养计划中的其他课程如“材料科学基础”相互补充,相得益彰。课程内容涉及面广,但在实际教学过程中应有所侧重,在学时紧的情况下,有些内容甚至可以由学生自学,如铸铁、其他材料简介等章节。并尽可能给学生提供实践的机会。课程的实际教学过程,往往是几种教学方法结合,使教学更为生动,知识更容易为学生所接受,从而提高教学效果,并在教学过程中探索更多的有效的教学方法。
参考文献:
[1]叶宏.金属材料及热处理[M].北京:化学工业出版社,2009.
[2]王建凤.直观教学法在金属材料与热处理教学中的应用[J].现代技能开发,2000,(4):39.
[3]王未强,徐中明.浅析疑问教学法在《思想概论》课教学中的运用[J].思想研究,2001,(5):110-111.
[4]阳益贵.从《金属材料及热处理》课谈趣味性教学[J].现代技能开发,2002,(11):34.