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        圍繞課程特點(diǎn)組織好《金屬材料與熱處理》教學(xué)

        2011-10-20 08:08:46陳容
        職業(yè)教育研究 2011年11期
        關(guān)鍵詞:金屬材料熱處理實(shí)驗(yàn)

        陳容

        (福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校 福建 南平353000)

        圍繞課程特點(diǎn)組織好《金屬材料與熱處理》教學(xué)

        陳容

        (福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校 福建 南平353000)

        圍繞《金屬材料與熱處理》課程的特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)學(xué)校的實(shí)際教學(xué)課時(shí)整合本課程內(nèi)容,突出實(shí)用性,采用多種與本課程特點(diǎn)相吻合的有效的教學(xué)方法組織課堂教學(xué),同時(shí)要強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué),強(qiáng)化綜合訓(xùn)練,以取得更好的教學(xué)效果。

        金屬材料與熱處理;新課導(dǎo)入;深入淺出;感性認(rèn)識(shí);學(xué)習(xí)興趣

        《金屬材料與熱處理》這門課在專業(yè)學(xué)習(xí)中起著承上啟下的作用,了解并掌握金屬材料的性能及熱處理后對金屬材料性能的影響等內(nèi)容,可以為零件選材提供可靠的依據(jù)。但由于一方面具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,另一方面金屬材料的種類繁多,其性能又千變?nèi)f化,學(xué)習(xí)起來有一定的困難。

        制定授課計(jì)劃:抓住重要環(huán)節(jié)

        根據(jù)學(xué)校實(shí)際的教學(xué)時(shí)間安排及專業(yè)的職業(yè)能力要求,制定合理的授課計(jì)劃(見表1),在具體擬定計(jì)劃時(shí),應(yīng)注意以下環(huán)節(jié):

        突出實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是專業(yè)課程的重要組成部分,它不僅是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效途徑,也是改進(jìn)教學(xué)效果的重要手段。在制定計(jì)劃時(shí),應(yīng)突出安排實(shí)踐性教學(xué)課時(shí),在原有的演示實(shí)驗(yàn)中增加一些操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。

        考慮本課程與其他專業(yè)課的銜接及實(shí)際的授課學(xué)時(shí),合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 為使本課程更好地為提高學(xué)生的職業(yè)能力服務(wù),根據(jù)實(shí)際的授課學(xué)時(shí),考慮本課程與其他專業(yè)課的銜接,適當(dāng)調(diào)整了授課內(nèi)容:降低實(shí)用意義不大的理論知識(shí)的深度,對以后專業(yè)課要講的內(nèi)容或?qū)I(yè)能力用途不大的內(nèi)容可少講或不講。如非金屬材料、金屬的塑性變形與再結(jié)晶、鋼的火花鑒別等內(nèi)容略講或不講,因?yàn)橛行﹥?nèi)容在其他專業(yè)課中可學(xué)到。

        表1 《金屬材料與熱處理》學(xué)時(shí)分配表(按42課時(shí)分配)

        組織課堂教學(xué):提煉難點(diǎn)解決難題

        本課程教學(xué)內(nèi)容龐雜,新名詞、新概念多,又與生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)聯(lián),這對實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏的學(xué)生而言,學(xué)習(xí)起來有很大的困難。因此,除制定合理的授課計(jì)劃外,任課教師還應(yīng)在認(rèn)真鉆研教材,對教材進(jìn)行全面的分析,突出重要章節(jié),提煉難點(diǎn)的同時(shí)合理應(yīng)用各種教學(xué)方法來解決難題,深入淺出,使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上輕松地學(xué)好這門課。

        多樣化的新課導(dǎo)入法 新課的導(dǎo)入雖然時(shí)間很短,但卻很重要,它關(guān)系到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情緒的調(diào)動(dòng),做好了有利于發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。(1)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入。用帶有啟發(fā)性、趣味性的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課。如講解金屬的結(jié)晶過程,可用一小實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課,讓每位學(xué)生都在自己的課桌上滴上幾滴相距很近的小水滴,然后要求用筆尖輕輕撥動(dòng)小水滴讓它們相碰并觀察變化,發(fā)現(xiàn)小水滴會(huì)在瞬間匯聚在一起形成大水珠。這種現(xiàn)象能生動(dòng)形象地解釋金屬結(jié)晶過程中的晶核產(chǎn)生和長大的過程。再如講解合金的塑性變形對合金組織和性能的影響時(shí),可用反復(fù)彎折鐵絲的試驗(yàn)導(dǎo)入新課。試驗(yàn)導(dǎo)入法正是利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和感性知識(shí)來幫助學(xué)生理解新知識(shí)的,既容易引發(fā)學(xué)生的興趣和聯(lián)想遷移,又能活躍課堂的學(xué)習(xí)氣氛。(2)設(shè)疑導(dǎo)入。結(jié)合新課內(nèi)容,精心設(shè)計(jì)一些質(zhì)疑的問題,如講授鋼的熱處理時(shí),首先提出“高速鋼鉆頭為什么能鉆削其他金屬”的問題,引發(fā)學(xué)生的好奇心,在學(xué)生求通而不得、欲答而不能時(shí),教師導(dǎo)入新課。(3)生活常識(shí)導(dǎo)入。生活中的金屬材料很多,在設(shè)計(jì)新課導(dǎo)入時(shí),可根據(jù)本課程的內(nèi)容聯(lián)系一些常見的生活現(xiàn)象來講解。如講解鋼的分類時(shí),以生活中常見的刀具和螺釘?shù)茸鳛樘妓毓ぞ咪摵推胀ǚ呛辖痄摰睦印T偃缃忉尩吞间摰牧Α烨€時(shí),可用緩慢拉斷牛筋來舉例。

        色彩板書,由淺入深,重點(diǎn)突出 課前分析教材,查找資料,吸取前人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),理清思路。講解時(shí)力求做到邏輯關(guān)系清晰,板書簡潔,這樣學(xué)生容易記憶,便于掌握。如講到Fe-Fe3C相圖時(shí),由于相圖的知識(shí)是學(xué)習(xí)后續(xù)其他許多章節(jié)的基礎(chǔ),是選擇熱處理及鑄鍛工藝溫度的重要依據(jù)。同時(shí),相圖中的點(diǎn)、線、面均有不同的含義,講解和學(xué)習(xí)都有一定的難度。因此,在汲取前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我采用了特定的教學(xué)方法,即先在黑板上工整地畫出Fe-Fe3C簡圖,把重要的點(diǎn) (S點(diǎn)、C點(diǎn)、E點(diǎn))和主要的線(ECF線、PSK線,SE線)清晰地標(biāo)注出來,然后根據(jù)《相圖訣》中的重要的字眼(兩平、三垂、五弧、九星、十二面)介紹Fe-Fe3C相圖總體外形,讓學(xué)生先理解相圖是表示在緩慢冷卻條件下,不同成分的鐵碳合金或組織隨溫度變化的圖形。此時(shí),學(xué)生對金相簡圖有了一個(gè)初步的印象,接下來再把相圖上的點(diǎn)、線、面的意義進(jìn)一步介紹給學(xué)生,并把共析轉(zhuǎn)變和共晶轉(zhuǎn)變作為重點(diǎn)來介紹,在分析理解的基礎(chǔ)上掌握幾個(gè)基本區(qū)域的組織。在板書上可以用不同顏色的粉筆表示出不同的區(qū)域顏色(見圖1),一目了然。這樣把繁雜難記的Fe-Fe3C相圖化解為帶色彩的圖形,相圖就很容易地被記憶下來。為了讓學(xué)生更牢固地掌握相圖,隨時(shí)應(yīng)用相圖,本人還要求學(xué)生自己動(dòng)手繪制金相簡圖,實(shí)踐證明,這是一個(gè)行之有效的教學(xué)手段。

        針對難點(diǎn)的理解采用生動(dòng)形象的舉例加以表述 例如,在講授晶格畸變現(xiàn)象時(shí),前面的課程是把晶體內(nèi)部原子的排列理想化,但這樣的理想晶體在自然界幾乎是不存在的,實(shí)際使用的金屬材料中會(huì)產(chǎn)生晶體缺陷。常見的晶體缺陷有以下幾種:空位和間隙原子、置代原子、位錯(cuò)、晶界和亞晶界等。由于晶體存在缺陷,造成晶格發(fā)生畸變,引起塑性變形抗力的增大,從而使金屬的強(qiáng)度提高。當(dāng)講授這些知識(shí)點(diǎn)時(shí),學(xué)生普遍覺得上述的晶體缺陷難與金屬強(qiáng)度提高聯(lián)系起來。于是,我在講解中舉例如下:班內(nèi)每個(gè)同學(xué)相當(dāng)于原子,整個(gè)班集體好比晶格,“空位”相當(dāng)于一個(gè)或幾個(gè)同學(xué)缺勤,“間隙原子”相當(dāng)于班內(nèi)的某位同學(xué)未按排列整齊的座位去坐,而胡亂地坐在了某個(gè)位置,“錯(cuò)位”相當(dāng)于幾位同學(xué)位置錯(cuò)排等等,這樣一來,這個(gè)班集體還能是一個(gè)平衡、穩(wěn)定的集體嗎?是不是這個(gè)班集體出現(xiàn)了缺陷?隨即請兩位學(xué)生在黑板上畫出理想狀態(tài)下的原子示意圖(見圖2a)和有缺陷的原子示意圖(見圖2b)。由此告訴學(xué)生,這就是晶格畸變引發(fā)的結(jié)果,再有晶界、亞晶界的存在,也會(huì)造成晶格畸變,不管哪種情況,其原子排列紊亂,具有抵抗塑性變形的能力,即也能使金屬的強(qiáng)度提高。綜上所述,金屬材料強(qiáng)度的提高與金屬晶體的實(shí)際缺陷,即“晶格畸變”有著直接關(guān)系。講到這里,學(xué)生表示能理解這一論點(diǎn)。

        圖1 Fe-Fe3C相圖

        圖2 原子示意圖

        抓好實(shí)踐教學(xué):突出實(shí)用性

        組織好現(xiàn)場教學(xué) 本課程在金屬材料的這些章節(jié)中,需要記內(nèi)容繁多的各種金屬牌號(hào)。學(xué)生沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對這些牌號(hào)的理解只能停留在課堂里的理論講解,枯燥且不易記住,學(xué)生學(xué)起來很困難。因此,要從實(shí)踐入手,組織學(xué)生到實(shí)習(xí)生產(chǎn)現(xiàn)場觀摩,實(shí)際接觸一些金屬材料,增加對金屬材料的感性認(rèn)識(shí),從而能較好地掌握這些章節(jié)的內(nèi)容。如在講解合金工具鋼時(shí),可以安排到各個(gè)實(shí)習(xí)車間觀摩教學(xué),讓學(xué)生“零距離”地接觸到各種工具鋼并了解到該種材料的各種應(yīng)用。如展示絲錐、板牙、鉸刀,講解這類刀具刀刃細(xì)薄,常用在低速切削場合,而9SiCr鋼中加入了鉻和硅,使其具有較高的淬透性和回火穩(wěn)定性,碳化物細(xì)小均勻,熱硬性可達(dá)300攝氏度,硬度在62HRC以上,9SiCr鋼適合用來制造低速切削場合的刀具,是最常用的低合金刃具鋼之一。再如,展示車刀、銑刀、鉆頭,講解這些工具都是用高速鋼制造的,高速鋼中含有較多的碳和大量的鎢、鉻、釩、鉬等強(qiáng)碳化物形成元素。高的含碳量是為了保證形成足夠量的合金碳化物,并使高速鋼具有高的硬度和耐磨性,鎢和鉬是提高紅硬性的主要元素,鉻主要提高鋼的淬透性,釩能顯著提高鋼的硬度、耐磨性和紅硬性,并能細(xì)化晶粒,故高速鋼在切削時(shí)能長期保持刃口鋒利,常用于制造切削速度較高的刀具,W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2屬于較常用的高速鋼牌號(hào)。在展示實(shí)物和講解時(shí)適當(dāng)?shù)刈鲂Ρ?,如把上述的兩種材料進(jìn)行比較等,能增強(qiáng)學(xué)生的理解,較好地掌握常用的鋼的牌號(hào)。

        加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 本課程的實(shí)驗(yàn)可分為演示實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)驗(yàn)兩方面。演示實(shí)驗(yàn)可通過課前的充分準(zhǔn)備,在課堂上或?qū)嶒?yàn)室由教師演示,更加生動(dòng)地展示出教學(xué)內(nèi)容。例如,講靜載荷時(shí)可先分析講臺(tái)上的粉筆盒的受力,再用雙手拉住一根粉筆兩端慢慢用力;講沖擊載荷時(shí),可用一只手捏住一支粉筆的一端,然后用手指彈粉筆,粉筆被快速彈飛;講交變載荷時(shí)則可通過在黑板上繪圖分析自行車輪轉(zhuǎn)時(shí)輻條的受力。通過這些不同載荷的演示分析,不但便于學(xué)生的理解記憶,同時(shí)也可直觀地讓學(xué)生感受到不同載荷對材料所產(chǎn)生的不同的破壞效果,從而為接下來所涉及的力學(xué)性能相關(guān)概念的講解做好鋪墊。而操作實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生親自動(dòng)手,培養(yǎng)學(xué)生的操作能力,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí),加深和鞏固學(xué)生對所學(xué)理論知識(shí)的理解。如第一章節(jié)的“金屬的力學(xué)性能”,相應(yīng)地安排拉伸試驗(yàn);而在第四章“鋼的熱處理”這節(jié)中安排 “碳鋼熱處理對其力學(xué)性能的影響”實(shí)驗(yàn)。通過低碳鋼的拉伸試驗(yàn)和不同熱處理狀態(tài)下同一材料的硬度測試以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中動(dòng)手操作和數(shù)據(jù)處理,達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的,使學(xué)生熟悉了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作步驟,加深了對應(yīng)力指標(biāo)的理解,真實(shí)感受到熱處理對金屬材料性能產(chǎn)生的神奇作用,為后續(xù)課程的教學(xué)打下了基礎(chǔ)。

        安排綜合習(xí)題課:加強(qiáng)綜合訓(xùn)練

        為了鞏固所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)應(yīng)用型人才,可在教學(xué)過程中適當(dāng)安排綜合習(xí)題課。如熱處理章節(jié),要求學(xué)生對零件整個(gè)生產(chǎn)過程有大概的了解;在講授完熱處理的技術(shù)條件及熱處理工序位置等理論內(nèi)容后,提供幾張生產(chǎn)零件圖(選擇常用的機(jī)械零件),要求學(xué)生根據(jù)掌握的內(nèi)容給零件作熱處理分析,并擬出加工工藝路線。通過分析思考,學(xué)生充分了解到這些零件的熱處理技術(shù)條件、冷熱加工工藝路線、熱加工工藝順序和基本參數(shù),既有助于學(xué)生了解這些零件的生產(chǎn)過程,也有助于零件正確使用和切削加工,進(jìn)而可推廣到其他零件。在整個(gè)課程結(jié)束后,可選編幾個(gè)大型綜合作業(yè)題,讓學(xué)生獨(dú)立完成。如選擇幾個(gè)典型零件(如軸類)要求學(xué)生從選材到安排機(jī)械加工工藝使用設(shè)備以及熱處理工序位置等內(nèi)容進(jìn)行練習(xí),把學(xué)生學(xué)過的知識(shí)貫穿起來。給學(xué)生一次綜合訓(xùn)練,不論對其所學(xué)知識(shí)的鞏固,還是培養(yǎng)能力都大有益處。

        教和學(xué)是師生雙方的信息交流,只有深入研究教材,熟知學(xué)生心理,組織好教學(xué),不斷地調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)節(jié)奏,才能使教學(xué)更完善,取得更好的教學(xué)效果。

        [1]陳志毅.金屬材料與熱處理[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.

        [2]陳志毅.金屬材料與熱處理教學(xué)參考書[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.

        [3]單小君.金屬材料與熱處理[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2001.

        G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-5727(2011)11-0099-02

        陳容(1972—),女,福建南平人,福建南平工業(yè)技術(shù)學(xué)校講師,研究方向?yàn)闄C(jī)電教學(xué)。

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