围绕课程特点组织好《金属材料与热处理》教学

陈容

（福建南平工业技术学校 福建 南平353000）

围绕课程特点组织好《金属材料与热处理》教学

陈容

（福建南平工业技术学校 福建 南平353000）

围绕《金属材料与热处理》课程的特点，应根据学校的实际教学课时整合本课程内容，突出实用性，采用多种与本课程特点相吻合的有效的教学方法组织课堂教学，同时要强调实践教学，强化综合训练，以取得更好的教学效果。

金属材料与热处理；新课导入；深入浅出；感性认识；学习兴趣

《金属材料与热处理》这门课在专业学习中起着承上启下的作用，了解并掌握金属材料的性能及热处理后对金属材料性能的影响等内容，可以为零件选材提供可靠的依据。但由于一方面具有很强的实践性,另一方面金属材料的种类繁多，其性能又千变万化，学习起来有一定的困难。

制定授课计划：抓住重要环节

根据学校实际的教学时间安排及专业的职业能力要求，制定合理的授课计划（见表1），在具体拟定计划时，应注意以下环节：

突出实践性教学环节，提高学生学习兴趣 实践性教学环节是专业课程的重要组成部分，它不仅是提高学生学习兴趣的有效途径，也是改进教学效果的重要手段。在制定计划时，应突出安排实践性教学课时，在原有的演示实验中增加一些操作性强的实验。

考虑本课程与其他专业课的衔接及实际的授课学时，合理调整教学内容 为使本课程更好地为提高学生的职业能力服务，根据实际的授课学时，考虑本课程与其他专业课的衔接，适当调整了授课内容：降低实用意义不大的理论知识的深度，对以后专业课要讲的内容或对专业能力用途不大的内容可少讲或不讲。如非金属材料、金属的塑性变形与再结晶、钢的火花鉴别等内容略讲或不讲，因为有些内容在其他专业课中可学到。

表1 《金属材料与热处理》学时分配表（按42课时分配）

组织课堂教学：提炼难点解决难题

本课程教学内容庞杂，新名词、新概念多，又与生产实际相关联，这对实践经验缺乏的学生而言，学习起来有很大的困难。因此，除制定合理的授课计划外，任课教师还应在认真钻研教材，对教材进行全面的分析，突出重要章节，提炼难点的同时合理应用各种教学方法来解决难题，深入浅出，使学生在理解的基础上轻松地学好这门课。

多样化的新课导入法 新课的导入虽然时间很短，但却很重要，它关系到学生的学习兴趣和情绪的调动，做好了有利于发挥学生的积极性和主动性。（1）实验导入。用带有启发性、趣味性的实验导入新课。如讲解金属的结晶过程，可用一小实验导入新课，让每位学生都在自己的课桌上滴上几滴相距很近的小水滴，然后要求用笔尖轻轻拨动小水滴让它们相碰并观察变化，发现小水滴会在瞬间汇聚在一起形成大水珠。这种现象能生动形象地解释金属结晶过程中的晶核产生和长大的过程。再如讲解合金的塑性变形对合金组织和性能的影响时，可用反复弯折铁丝的试验导入新课。试验导入法正是利用学生的生活经验和感性知识来帮助学生理解新知识的，既容易引发学生的兴趣和联想迁移，又能活跃课堂的学习气氛。（2）设疑导入。结合新课内容，精心设计一些质疑的问题，如讲授钢的热处理时，首先提出“高速钢钻头为什么能钻削其他金属”的问题，引发学生的好奇心，在学生求通而不得、欲答而不能时，教师导入新课。（3）生活常识导入。生活中的金属材料很多，在设计新课导入时，可根据本课程的内容联系一些常见的生活现象来讲解。如讲解钢的分类时，以生活中常见的刀具和螺钉等作为碳素工具钢和普通非合金钢的例子。再如解释低碳钢的力—拉伸曲线时，可用缓慢拉断牛筋来举例。

色彩板书，由浅入深，重点突出 课前分析教材，查找资料，吸取前人的教学经验，理清思路。讲解时力求做到逻辑关系清晰，板书简洁，这样学生容易记忆，便于掌握。如讲到Fe-Fe3C相图时，由于相图的知识是学习后续其他许多章节的基础，是选择热处理及铸锻工艺温度的重要依据。同时，相图中的点、线、面均有不同的含义，讲解和学习都有一定的难度。因此，在汲取前人经验的基础上，我采用了特定的教学方法，即先在黑板上工整地画出Fe-Fe3C简图，把重要的点 （S点、C点、E点）和主要的线（ECF线、PSK线，SE线）清晰地标注出来，然后根据《相图诀》中的重要的字眼（两平、三垂、五弧、九星、十二面）介绍Fe-Fe3C相图总体外形，让学生先理解相图是表示在缓慢冷却条件下，不同成分的铁碳合金或组织随温度变化的图形。此时，学生对金相简图有了一个初步的印象，接下来再把相图上的点、线、面的意义进一步介绍给学生，并把共析转变和共晶转变作为重点来介绍，在分析理解的基础上掌握几个基本区域的组织。在板书上可以用不同颜色的粉笔表示出不同的区域颜色（见图1），一目了然。这样把繁杂难记的Fe-Fe3C相图化解为带色彩的图形，相图就很容易地被记忆下来。为了让学生更牢固地掌握相图，随时应用相图，本人还要求学生自己动手绘制金相简图，实践证明，这是一个行之有效的教学手段。

针对难点的理解采用生动形象的举例加以表述 例如，在讲授晶格畸变现象时，前面的课程是把晶体内部原子的排列理想化，但这样的理想晶体在自然界几乎是不存在的，实际使用的金属材料中会产生晶体缺陷。常见的晶体缺陷有以下几种：空位和间隙原子、置代原子、位错、晶界和亚晶界等。由于晶体存在缺陷，造成晶格发生畸变，引起塑性变形抗力的增大，从而使金属的强度提高。当讲授这些知识点时，学生普遍觉得上述的晶体缺陷难与金属强度提高联系起来。于是，我在讲解中举例如下：班内每个同学相当于原子，整个班集体好比晶格，“空位”相当于一个或几个同学缺勤，“间隙原子”相当于班内的某位同学未按排列整齐的座位去坐，而胡乱地坐在了某个位置，“错位”相当于几位同学位置错排等等，这样一来，这个班集体还能是一个平衡、稳定的集体吗？是不是这个班集体出现了缺陷？随即请两位学生在黑板上画出理想状态下的原子示意图（见图2a）和有缺陷的原子示意图（见图2b）。由此告诉学生，这就是晶格畸变引发的结果，再有晶界、亚晶界的存在，也会造成晶格畸变，不管哪种情况，其原子排列紊乱，具有抵抗塑性变形的能力，即也能使金属的强度提高。综上所述，金属材料强度的提高与金属晶体的实际缺陷，即“晶格畸变”有着直接关系。讲到这里，学生表示能理解这一论点。

图1 Fe-Fe3C相图

图2 原子示意图

抓好实践教学：突出实用性

组织好现场教学 本课程在金属材料的这些章节中，需要记内容繁多的各种金属牌号。学生没有实践经验，对这些牌号的理解只能停留在课堂里的理论讲解，枯燥且不易记住，学生学起来很困难。因此，要从实践入手，组织学生到实习生产现场观摩，实际接触一些金属材料，增加对金属材料的感性认识，从而能较好地掌握这些章节的内容。如在讲解合金工具钢时，可以安排到各个实习车间观摩教学，让学生“零距离”地接触到各种工具钢并了解到该种材料的各种应用。如展示丝锥、板牙、铰刀，讲解这类刀具刀刃细薄，常用在低速切削场合，而9SiCr钢中加入了铬和硅，使其具有较高的淬透性和回火稳定性，碳化物细小均匀，热硬性可达300摄氏度，硬度在62HRC以上，9SiCr钢适合用来制造低速切削场合的刀具，是最常用的低合金刃具钢之一。再如，展示车刀、铣刀、钻头，讲解这些工具都是用高速钢制造的，高速钢中含有较多的碳和大量的钨、铬、钒、钼等强碳化物形成元素。高的含碳量是为了保证形成足够量的合金碳化物，并使高速钢具有高的硬度和耐磨性，钨和钼是提高红硬性的主要元素，铬主要提高钢的淬透性，钒能显著提高钢的硬度、耐磨性和红硬性，并能细化晶粒，故高速钢在切削时能长期保持刃口锋利，常用于制造切削速度较高的刀具，W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2属于较常用的高速钢牌号。在展示实物和讲解时适当地做些对比，如把上述的两种材料进行比较等，能增强学生的理解，较好地掌握常用的钢的牌号。

加强实验教学 本课程的实验可分为演示实验和操作实验两方面。演示实验可通过课前的充分准备，在课堂上或实验室由教师演示，更加生动地展示出教学内容。例如，讲静载荷时可先分析讲台上的粉笔盒的受力，再用双手拉住一根粉笔两端慢慢用力；讲冲击载荷时，可用一只手捏住一支粉笔的一端，然后用手指弹粉笔，粉笔被快速弹飞；讲交变载荷时则可通过在黑板上绘图分析自行车轮转时辐条的受力。通过这些不同载荷的演示分析，不但便于学生的理解记忆，同时也可直观地让学生感受到不同载荷对材料所产生的不同的破坏效果，从而为接下来所涉及的力学性能相关概念的讲解做好铺垫。而操作实验可以让学生亲自动手，培养学生的操作能力，促进学生学习的主动意识，加深和巩固学生对所学理论知识的理解。如第一章节的“金属的力学性能”，相应地安排拉伸试验；而在第四章“钢的热处理”这节中安排 “碳钢热处理对其力学性能的影响”实验。通过低碳钢的拉伸试验和不同热处理状态下同一材料的硬度测试以及学生在实验过程中动手操作和数据处理，达到了实验教学的目的，使学生熟悉了实验设备和操作步骤，加深了对应力指标的理解，真实感受到热处理对金属材料性能产生的神奇作用，为后续课程的教学打下了基础。

安排综合习题课：加强综合训练

为了巩固所学的知识，培养应用型人才，可在教学过程中适当安排综合习题课。如热处理章节，要求学生对零件整个生产过程有大概的了解；在讲授完热处理的技术条件及热处理工序位置等理论内容后，提供几张生产零件图（选择常用的机械零件），要求学生根据掌握的内容给零件作热处理分析，并拟出加工工艺路线。通过分析思考，学生充分了解到这些零件的热处理技术条件、冷热加工工艺路线、热加工工艺顺序和基本参数，既有助于学生了解这些零件的生产过程，也有助于零件正确使用和切削加工，进而可推广到其他零件。在整个课程结束后，可选编几个大型综合作业题，让学生独立完成。如选择几个典型零件（如轴类）要求学生从选材到安排机械加工工艺使用设备以及热处理工序位置等内容进行练习，把学生学过的知识贯穿起来。给学生一次综合训练，不论对其所学知识的巩固，还是培养能力都大有益处。

教和学是师生双方的信息交流，只有深入研究教材，熟知学生心理，组织好教学，不断地调整和改进教学方式和教学节奏，才能使教学更完善，取得更好的教学效果。

[1]陈志毅.金属材料与热处理[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

[2]陈志毅.金属材料与热处理教学参考书[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

[3]单小君.金属材料与热处理[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001.

G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）11-0099-02

陈容（1972—），女，福建南平人，福建南平工业技术学校讲师，研究方向为机电教学。