金属材料与热处理教学方法路径探析

史传伟 张元彬

（山东建筑大学材料科学与工程学院 山东·济南 250101）

1 教学目的与要求

当下科学技术飞速发展，“金属材料与热处理”技术发展过程中仍有不少欠缺之处，为了将其用之有道，单靠某一方的努力并不是有效可行的，师资、学生、高校管理者都需做出相应的改进。这样首先可以提高整体教学质量，同时还可提高生源质量。其次，可以使师生愉快的教与学。本课程主要内容包括以下几个部分：第一部分是钢的热处理原理，主要内容包括铁碳合金相图，钢在加热和冷却过程中的组织转变规律，珠光体相变，贝氏体相变和马氏体相变以及钢的回火转变。第二部分是钢的热处理方法以及钢在热处理过程中的组织转变规律和特点。第三是各种类型钢材的分类，牌号、成分、组织和性能特点，主要包括结构钢，机器零件用钢、耐热钢和不锈钢等。学习本课程的目的是使学生对金属材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律建立比较系统的理论基础，掌握强化材料的几种手段、热处理基本原理及工艺特点，掌握合理选用金属材料、选择热加工工艺、安排工艺流程的基本知识和基本技能。

通过对本课程理论知识、技能培养、生产实践等方面的学习，促使学生对所学的技术知识更有效的掌握、理解和运用。在当下科学技术飞速发展的社会，我们应该以专业技术人才培养为首要目标，使本专业的技术人才更好的满足当下生产工业发展需求。

2 金属材料与热处理教学改革分析

（1）将枯燥的理论知识转化为类似的生活场景，形象化教学。金属材料与热处理这门课程本身比较抽象，理论知识和原理很难理解，内容繁杂，各种名词、术语、符号繁多，初学者容易混淆。大多数学生对于一些理论模型和加工方法以前接触很少，大脑中很难形成一个准确的概念，导致学生对于理论知识接受程度低，很难形成有效的理解记忆。教师如果只是一味的在课堂上灌输理论知识，很难达到令人满意的教学效果。这要求教师尽量把课本上的理论知识形象化，在课堂演示PPT 上尽量多的使用动画、图片或者视频，使学生比较直观的去理解课本上的知识。教师在上课过程中要精确把握知识的难度，由浅入深，使学生循序渐进的掌握课本上的知识点。例如关于四种整体热处理方法：退火、正火、淬火和回火。教师可以搜集一些四种热处理方法的生产视频给学生观看，在观看过程中首先从热处理工艺规律，即冷却速度和热处理完成后的工件力学性能方面讲解，结合热处理原理，冷却过程中的相变规律，使学生掌握四种热处理方法所造成金属材料微观组织差异，最终掌握热处理工艺，性能与组织之间的规律以及内在机理。在讲到金属材料性能方面内容时，为了让学生更加深刻的理解强度、塑性、韧性和硬度的概念，可列举生活中常用的，学生日常能够接触到的金属制品，以实际的物品作为教学模型，讲述它们的性能，使学生能够更准确的理解各种力学性能的含义，以达到更好的教学效果。

（2）教学内容完善。传统的教学方法，教师只是在课堂上按照课本的排版顺序讲解理论知识，甚至要求学生在不理解的前提下强行记住某些概念或者规律。理解是记忆的前提，只有真正的理解，才能够形成长久深刻的记忆，所以笔者认为要强调先理解，再记忆，在理解的基础上记忆。这就要求教师讲课时针对某一部分的具体内容，找一个知识点之间的逻辑，利用一根主线将知识点串联起来，寻求一种顺序有系统的讲解方法，这样方便学生理解，从而形成有效而深刻的记忆。

例如热处理原理部分，利用冷却速度这一根知识主线，首先讲解铁碳合金相图，为后续钢在冷却过程的组织转变打好基础，学生在理解不同的冷却速度下组织转变规律的基础上，理解珠光体，贝氏体和马氏体三种转变的转变规律和转变组织就相对容易了，对于这一部分的理解，其主线就是冷却速度，利用冷却速度将全章联系起来，形成系统的知识脉络。另外冷却速度这一条知识主线可以将热处理方法联系起来，从而形成对热处理原理及方法这一大部分内容的综合理解记忆。同时笔者认为在教学过程中对于重点和难点知识的重复穿插讲解非常有必要。重复是记忆的前提，多次重复才能形成牢固可靠的记忆，而且对于一些重点和难点，学生在首次听课的时候很难达到全部的理解，所以在后续讲课的过程中对前面内容进行重复复习是很有必要的，这样有利于学生对所学知识的巩固和理解。

（3）从生产实践出发，引导学生相互协作主动学习。理论知识来源于生产实践，服务于生产实践，反之生产实践的发展推进了理论知识的补充完善。理论教学的成败也取决于生产实践。因此，要将理论知识与生产实践有机相结合。可以在全部理论课程讲解完成的时候安排一到两个课时的综合实例讲解课程。例如：典型轴承件的热处理工艺过程，从选材，热处理工艺，热处理后组织以及最终使用态的力学性能等方面，要求学生给出自己的理解和建议，让学生把自己的工艺过程同实际生产的工艺过程化进行对比，以及同学之间所设计的工艺过程进行比较，寻找各自的异同点，分析差异产生的原因。学生相互的提出问题共同解决问题，加深对所学理论知识的理解，从而提升专业技术知识。

（4）以实验教学环节推动理论课堂教学。在课程的教学大纲中安排一定比例的实验学时，对课堂理论教学的理解有很好的推动作用。在学校实验条件允许的情况下，要学生亲自动手实验，是加深对课堂理论教学知识理解、理论与实践相结合的必要过程，是对理论知识的实际运用。实验教学的任务就是使学生利用理论知识分析实际问题，掌握常见热处理工艺，锻炼实践中发现问题并提出解决办法的能力，例如可以安排关于热处理工艺的实验学时，要学生将同一种钢材加热保温奥氏体化之后，以不同的冷却速度进行退火、正火、淬火以及不同的温度下回火处理，并对热处理完成后的组织以及力学性能进行测试，对比热处理工艺，更好的理解冷却速度这一重要因素对在热处理过程中的重要作用，联系教师讲课过程中的冷却速度这一将知识点串联的主线，加深对理论知识的理解。

3 结束语

本文阐述了“金属材料与热处理”教育教学中存在的不足，最大的问题就是专注于课本理论教学，忽视了实践教学重要性；致力于学生思想和课程教学上提出了一些改进办法，对“金属材料与热处理”教育教学起有一定参考作用；分析了“金属材料与热处理”对生产生活的重要性，特别是现在的高科技社会对现代化技术型人才有哪些需求，从这些需求中可以看出对学生的实践动手能力要求较高。若以社会的需求为驱动，对“金属材料与热处理”任课教师教学方式的改善和激发学生学习兴趣有一定的作用。

笔者认为传统的教学方式不能够有效的完成教学目的，更完善系统的教学路径可以有效改变教学成果，通过系统教学，将理论知识逻辑化、系统化，使学生更加方便的理解课本上的理论知识，从而形成有效而深刻的记忆。通过生产实践教学可以提高学生的动手能力，加深对所学理论知识的理解，形成对课堂理论教学的有力推动和巩固。