金属材料与热处理情境教学法的探索与实践

刘付永达

摘 要：本文介绍金属材料与热处理课程的目标与特点，提出该课程教学中存在的问题，从模拟实验，场景模拟，联系生活情境、生产情境教学几个方面对情境教学法在课堂中的应用进行探索与实践。

关键词：金属材料与热处理；情境教学法；实践

金属材料与热处理课程是机械类专业必修的技术基础课，具有很强的实践性。该课程的教学目标为初步认识材料的性能，了解晶体结构，掌握铁碳合金相图，掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。该课程是机械类专业必修的技术基础课，能为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。

金属材料与热处理课程的特点是：以金属材料的宏观性能同金属材料内部的微观结构和显微组织之间的关系为主线，重点说明组织决定性能，性能决定应用，如何根据性能要求和材料特点改变内部组织从而满足性能要求，根据使用性能要求和材料特点安排工艺路线。

一、金属材料教学存在的问题

1.理论性较强。新概念较多，很多概念名称类似，学生很容易混淆，如强度、硬度，退火、正火、淬火、回火，淬透性、淬硬性等。

2.实验场地和设备不足。设备数量不足，人多设备少，人均设备占有量不达标，学生动手操作的机会不够，教师只能靠演示的方式让学生观摩，学生完全处于一种被动学习的状态。

此外，材料的种类繁多，性能又千变万化，学生实践知识缺乏，对知识理解困难。金属的内部组织结构复杂，知识点比较抽象，容易出现课堂枯燥、学生学习兴趣不高或者厌学的现象。

二、情境教学法理论

笔者在实践教学中发现，讲授法和演示法在教学中效果不佳。我们通过尝试实验，在教学中使用情境教学法、辅助讲授法和演示法，教学效果大大改善，使学生摆脱了厌学、无聊甚至痛苦的学习状态。情境教学法是围绕教学内容，创建一个真实或虚拟的情境，让学生参与到教学过程中，调动学生的学习积极性，通过分析问题、解决问题提高学生的思考能力、实践能力及动手操作能力，最终实现教学目的一种教学方法。

三、情境教学法实践

1.模拟实验，体验式学习。使用简单的工具和道具，模拟复杂大型的实验，让学生亲身体验学习，同时学生引导学生思考，最终让学生学到知识、锻炼能力。例如：在学习硬度概念时，模拟洛氏硬度测试实验，给每个小组准备三种材料——塑料块、铝块及钢块，准备工具——铁钉、铁锤或救生锤。向学生讲解实验要求及实验过程，引导学生观察压坑的大小，判断材料的硬度大小，接着引导学生思考产生不同硬度的原因，最后展开讨论，使学生从材料的性能关注到材料的内部组织，并对材料内部组织产生浓厚的学习兴趣。

2.场景模拟实例运用。运用多媒体课件播放视频，创设模拟的场景，引导学生学习了解金属的内部组织。如在学习金属内部组织结构时，播放视频“观察铁碳合金的平衡组织”，该视频模拟实验室，让学生通过金属电子显微镜观察金属的内部结构。创设虚拟的实验室情境，能让学生身临其境，提高学习的效率。

3.理论联系现实生活情境。本课程中诸多的概念来自生活，又高于生活。在实际的教学中，教师需要联系生活中的例子，通过语言或图片创设生活情境，让学生将学习的概念与现实生活联系起来，学生对学习知识的兴趣自然大大提高。例如：在学习“间隙固溶体”的概念时，通过语言，引导学生想象一杯水，再想象一调羹盐，将盐放水中，提问学生“盐都哪里去了”，这样就用语言模拟了一个生活场景，学生对于熟悉的生活场景比较感兴趣，也愿意主动思考。接下来给学生展示间隙固溶体的图片，进行讲解。接着模拟一个场景：“这里有一杯火红的铁水，旁边放着一调羹碳粉，将碳粉放入铁水中，会发生什么情况？”引导学生理解碳间隙固溶到铁水中去了。

4.在生产情境中教学。教学如果不和现实生产相融合，就没有现实的感觉，学生也就没有学习的动力。结合课程实验、车间实习、车间参观等，让学生在真实的生产情境和实验情境中体验式学习，使学生积累知识，理解新的理论。例如：在学习钢铁的分类时，带领学生到车间，在车间真实感受材料的质感和加工性能。同时提问学生“40号钢与15号钢之间的区别”，指导学生通过锯锉加工了解材料加工性能。在学习退火、回火时，可以带领学生到生产企业车间进行实际参观学习。条件不允许的情况下，用热处理工艺过程视频来代替。

采用上述情境教学法可以更好地激发学生的情感，以此推动认知活动的发展，而不是简单地将实物、教具等呈现给学生。当然，一种教学法的使用需要结合学生的实际与教学条件，以最大程度地实现教学目标。

参考文献：

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.