金属材料与刀具切削课程中的教学技巧刍议

周登科



金属材料与刀具切削课程中的教学技巧刍议

周登科

（江苏汽车技师学院，江苏 扬州 225003）

金属材料与刀具切削中的有关知识点，往往是学生学习中感到抽象枯燥难理解的内容。从如何提高教学技巧的角度出发，分别从引导式教学技巧、实例演示教学技巧、对比教学技巧三个环节进行探索和强化，能够激发学生的学习兴趣，使苦涩难懂的基础知识变得简单明了，从而简化教学难度，达到学以致用的目的。

教学技巧；金属材料；刀具切削

《金属材料与热处理》《金属切削原理》是机加工专业基础课，教学内容涵盖于《数控工艺学》《车工工艺学》《机械制造工艺基础》等机械加工专业的多门课程，是零件加工中选材、热处理及制定合理工艺过程的重要依据；刀具材料、刀具几何参数的选择直接影响着切屑加工的表面质量、生产效率和加工成本。大部分技校学生缺少生产实践锻炼，理论与实践不能很好联系起来，学习中存在着一定的茫然性，学起来较为吃力难懂。为了解决教与学中存在的问题，笔者做了一些尝试性探索，采用一定的教学技巧，激发学生的学习兴趣，帮助学生克服学习中的困难，扎实掌握专业课的基础知识学习，顺利完成学习任务，有效达到教学目标。教学技巧主要由以下环节组成。

一、创设情景，引导式的教学技巧

用创设教学情景引导课题，给学生提供一个他们感兴趣的学习情景，使他们愉快而主动地学习，收到事半功倍的效果。课题引导的教学技巧，就像讲故事设个悬念，抓住学生注意力，培养学生合作意识，提高了教学效果。例如：讲到金属材料与热处理技术方面，结合历史知识，谈到西汉时期就有“水与火合为粹（同淬）”之说，东汉时则有“清水淬其锋”等材料热处理技术的记载。被现代发现出土的文物如宝剑、宝刀等，经过金相组织检验，其内部组织与铁碳合金中的淬火马氏体和渗碳体组织几近相似[1]。用众所周知的历史资料抓住学生的注意力。接下来教师再来做一个演示实验：将两根直径相同的钢丝，同时放在酒精灯上加热至赤褐色，一根迅速放入水中冷却，另一根放在空气中缓慢冷却，冷却后将其折弯。实验过程中会发现，放入水中冷却的钢丝硬度较高，并且很脆，容易折断；而放在空气中缓慢冷却的钢丝变得较软、塑性较好，绕成圈形也不会断裂。为什么水中冷却的一根钢丝脆易折断？空气中冷却的一根钢丝柔软可以卷曲呢？热处理工艺包括几个阶段呢？

教师通过设计形象生动的实验，并且在实验中创设一连串悬念，迅速将学生们的注意力引入课堂，激发学生们学习热处理知识的兴趣，从而为老师讲授新知识打下坚实的基础。

二、贴近生活的实验演示技巧

通过讲一个故事，动手做一次实验，发现我们身边许多日常生活中的事例和现象往往可以与深奥莫测的教学内容挂起钩来，让学生将课堂上抽象的知识内容与现实生活中的感性认识联系起来，使复杂内容简单化，提高了学生学习知识的积极性。

在讲到热处理组织转变内容时，教师可以做一个热处理的对比实验（在实习场进行），目的是为了加深对热处理作用的理解。实验分两步：（1）从实验室取钢板一块，将其等分成三块，分别编上号A、B、C。邀请三位学生用锉刀锉削这三块板，判断其锉削的难易程度。（2）高温加热编号为A、B的钢板，直至钢板的颜色变为红热状态，停止加热迅速将编号为A的钢板取出放入水中冷却；B钢板放空气中冷却；C钢板随炉冷却。并用硬度计测试。结论是：编号为A的钢板硬度最高，编号为B的钢板次之，编号为C的钢板硬度最差。在耐磨性方面放入水中冷却的A钢板耐锉削，编号为B的钢板稍微差些，编号为C的钢板耐挫性最差。这说明编号为A、B、C三块钢板热处理后的性能不同，导致硬度不同，内部组织结构发生了改变。实验结束后，教师创设问题情境，让学生自觉产生疑问“同样的钢板，为什么最终的硬度存在这样的差别呢？”，引导学生独立思考实验的整个过程，思考试验中钢板的加热、冷却方法不同，对钢板性能产生怎样的影响，自己对比得出结论。这样学生不仅理解了所学知识，还培养了他们抽象概括思维能力，使学生在好奇和兴奋之中记住了热处理的过程和热处理奇妙的功效。

对于一些枯燥及抽象的课程内容，教师课堂讲授时提供一些丰富、具体的感性素材，对让学生产生感性认识很有帮助。在授课中借助于一些教学模型、形象的挂图、生动的动画课件进行演示会起到事半功倍的效果。

在讲解车削加工中的两个运动（主运动和进给运动）时，教师可以发挥想象力，将车削运动的形成过程与日常生活中的切菜、削苹果、削铅笔等联系起来。同时，教师课堂现场运用水果刀削苹果进行演示，边演示边讲解，苹果的旋转与车削加工中的工件的旋转很相似，而水果刀的运动与车刀的切削状态很接近。再运用多媒体，展示车削加工中两个运动的工作状态，如图1所示，基本解决了抽象思维的障碍，很轻松地理解了金属切削的运动过程。另外，对于车削加工过程中排屑问题，教师还可以将削苹果时学生容易观察到的苹果皮沿着刀面流出来的想象联系起来，为接下来金属切屑的形成知识点学习做好铺垫。

图1 车削运动与削苹果比较

通过教学过程中的演示，学生的思维得到了活跃，教学过程中的难点得到简化。从感性认识很容易上升到理性认识，不仅让学生轻松的学到新知识，更培养了其学习知识的各方面能力，如知识的概括能力、迁移能力等。

三、浅显易懂的对比教学技巧

金属材料在外力作用下的变形是金属学的一个基础知识点。弹性变形和塑性变形是金属材料在外力作用下的两种典型变形形式，弹性变形是外力消除后能够恢复的变形，弹性变形后金属材料内部组织和性能将都不发生变化[2]。金属材料内部的变化是微观的，我们无法用肉眼观察其变形过程，学生难理解是情理之中的事情，此时教师及时引入学生们初中学到的物理变化（物质发生物理变化时，组织和性能是不变的）概念，将弹性变形与物质的物理变化进行比较，它们的相似点都是内部组织和性能都没有发生变化，弹性变形难理解的问题就迎刃而解了；金属发生塑性变形时，在外形变化的同时，晶粒的形状也发生变化，晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，即金属内部的晶粒组织在外力作用下发生了变化，金属材料的性能也发生了变化，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，即金属学中的加工硬化现象。讲到塑性变形这个问题时，学生同样感到难以理解，想象不出来，此时教师引入化学变化（物质发生化学变化时，内部组织和性能都发生变化的）概念，同时将塑性变形与物质的化学变化进行比较，它们的相似点都是内部组织和性能都发生变化，塑性变形难理解的问题就得到了形象化地解决。再如，讲到合金中的“组元”（组成合金最简单、最基本、能够独立存在的元物质称为组元）这个概念时，就可以把化学中“元素”概念引入课堂，马上给学生传递的信息就是新概念“组元”原来与化学中的“元素”类同，使学生不至于产生学习新概念的恐惧感，像这样的例子在金属材料教学中经常用到。

再如在讲解车刀的几何尺寸时，抽象的辅助平面、容易混淆的几何角度以及难以记忆的刀具角度选择原则，往往会让教师在讲授该知识点时感觉到很头疼，学生学习起来感到异常的枯燥，学习效果很不理想。这时，如果教师在讲解这部分的内容时把它与现实生活中的案例联系起来，不仅能增加学习的趣味性，而且还能达到事半功倍的效果。

在讲解车刀时，可以将生活中的菜刀与车刀相联系，让学生直观地进行比较，从而形成感性的认识。在讲述车刀的前角以及前角的作用时，教师可以从车刀的锋利程度和强度入手，先提问什么样的刀更锋利的问题。学生通过对菜刀和车刀的观察对比，会说出刀刃越薄越锋利，从而引入车刀前角和刀刃楔角的概念。车刀前角越大，刀刃楔角越小，刀具就变得越锋利[3]。如图2（a）所示。接着教师又问：“锋利的菜刀切菜可以，用来剁骨头可以吗？”学生结合生活中的经验常识、通过思考会认为用菜刀剁骨头不可行，容易使菜刀崩刃或卷曲，应该使用增大刀刃楔角的砍刀。教师及时提出问题：“用车刀切削比肉骨头更硬的金属材料时，有时为了提高刀具的强度，车刀要磨出更大的楔角，如图2（b）所示。”教师进一步演示：“当车刀的楔角太大，前角很小成负前角时，如图2（c）所示，虽然车刀的强度高了，但刀刃的锋利程度却大大的降低。”

图2 车刀前角的变化

讲解车刀的后角概念及作用时，教师应提示学生注意后角在切削过程中起着与前角不同的作用，它能使切削刃与被加工工件紧密接触，并且减少刀具的磨损，因此，有时也称其为缓解角。教师用图3（a）的演示说明车刀后角变大，楔角随之减少，但车刀的锋利程度并不会得到提高；图3（b）的演示后角为负值，后刀面与工件之间的磨损使刀具温度很快升高，导致不能工作；图3（c）的演示说明只要有一定的后角（尽管很小），刀具就可以正常工作。

图3 后角的变化

通过浅显易懂的对比教学，将抽象、枯燥的知识点与贴近生活的日常事务联系起来，增强了学习的趣味性，提高了学生学习的积极性，从而提高了学习的效果。

四、结论

综上所述，在金属材料与刀具切削的课题教学中，运用良好的引导式教学技巧可激发学生的学习兴趣，结合身边的生活事例和直观浅显的实验演示技巧可启发学生的思维，采用深入浅出的对比教学技巧可激起学生克服困难、探求新知识的欲望，提高课题的教学质量。

[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.

[2]韩步愈.金属切削原理与刀具（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2015.

[3]许兆丰.车工工艺学（第三版）[M].北京：中国劳动出版社，2010.

On Teaching Skills in the Course of Metal Materials and Cutting Tools

ZHOU Deng-ke

（Jiangsu Automobile Technician Institute, Yangzhou, Jiangsu225003, China）

Relevant knowledge points in metal materials and cutting tools is abstract, boring and difficult for students to understand. From the point of view on how to improve the teaching technology, this article is aiming to stimulate students' interest in learning and easing the bitter understanding of the basic knowledge so as to simplify difficulty of the knowledge, and to achieve effective learning. In the process of guidance of teaching skills, examples demonstrate teaching skills, and comparative teaching techniques are used to explore and strengthen students’ understanding.

teaching techniques; metal materials; cutting tools

（责任编辑 王傲冰）

G712

A

1008—6129（2016）05—0005—04

2016—08—18

周登科（1983—），江苏淮安人，江苏汽车技师学院，讲师（一级实习指导教师）。