金属材料与热处理课程教学方法探讨

陈传辉

[摘           要]  众所周知，金属材料与热处理课程特点是术语多、概念多，而且抽象，枯燥难懂。基础较薄弱的中职院校学生，学习金属材料与热处理更是难上加难。中职院校教师应根据学生的现有认知水平，结合学生的生活经历设计适宜的教学方法，帮助学生理解、消化、记忆重要的概念和基本理论，形成知识体系，增强学生学习的自信心，让学生有获得感，提高教学的效率、效果和效用。

[关    键   词]  生活经验;顾名思义;顺藤摸瓜;自主学习

[中图分类号]  G712                  [文献标志码]  A                   [文章编号]  2096-0603（2020）08-0108-02

一、以学生已有的生活经验为出发点，导入新课

教师创设情境，通过学生已有的生活经验或已知的素材来引起学生注意，激发其学习兴趣，形成学习动机与建立新知识之间的联系。例如，这样设问：同学们都有冬天下雪时暖和、化雪时冷的生活经历，为什么会这样呢？教师由这个疑问引出水三态转变时要放出或吸收热量，进而引入纯金属的结晶，学习结晶时再详细讲是放出还是吸收热量。这样既能自然地引入新课，也容易使学生理解和接受。

在学习金属材料的力学性能对切削加工性能影响时，教师可以询问学生新鲜猪肉、在冰箱冷冻20分钟的猪肉、在冰箱冷冻1周后的猪肉，三种状态下切猪肉的难易程度及出现的现象。学生很容易描述出，切新鲜猪肉时难切，且容易粘刀;冷冻20分钟的猪肉，很容易进行切削加工;而冷冻1周后的猪肉，切不动，费时费力。这很顺利地得出金属材料具有适当的硬度和一定脆性时，其切削加工性能较好的结论。

此外，学生都有从“裂口”处撕开袋装食品的经验，原因在于袋装食品“裂口”处应力集中，应力急剧增加，导致应力大于材料的屈服强度，进而断裂。这样学生既学会了应力集中的概念，也容易引出若机械零件表面或内部有夹杂、划痕、尖角等缺陷时，在“显微裂纹”处容易形成应力集中，导致随应力循环次数的增加，“显微裂纹”逐步扩展，机械零件的有效承载面积逐步减少，有效承载截面上所承受的应力逐步增大，机械零件就会在没有明显变形、没有预兆情况下突然断裂，进而引出疲劳破坏，能起到事半功倍的作用。

二、以术语、概念的字面含义为切入点，顾名思义

中国文字博大精深，通常中国人姓名都有一定的含义，同样我们也可以从字面上去理解、体会金属材料与热处理课程的一些术语和概念所表示的意义，帮助学生去理解。如“同素异构转变”是一个重要的概念，“同素”是名词，是指同一种金属元素，“异构”也是名词，是指不同的晶格类型，而“转变”是动词，是指由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的现象。将一个概念的相关词语如此进行“庖丁解牛”，达到了“讲得透、记得住”的教学目标。

形变强化或加工硬化，前面两个字“形变”或“加工”是指原因，即金属材料进行轧制、挤压、冷拔、锻压、冷冲压等类型加工，导致金属材料出现了“强化”或“硬化”的结果，即金属材料强度、硬度提高。从逻辑关系入手，学生已基本理解形变强化或加工硬化的概念。再进一步探究金属材料强度、硬度提高的原因，金属材料进行压力加工，发生了变形，引起金属材料晶格发生了畸变。这就是形变强化或加工硬化的“取名”内涵。学生理解了加工硬化的概念后，再学习表面加工硬化，就顺理成章、水到渠成了。从而达到“学得活、用得上”的教学目标。

以此类推，金属材料与热处理课程中断后伸长率、断面收缩率、固溶强化、间隙固溶体、置换固溶体等概念，都可以顾名思义。

三、以学生已掌握的知识为基础，拓展新知识

以学生已熟悉和掌握的知识为基础，根据相关知识点之间的逻辑关系，找准新旧知识的联结点，由浅入深地将认识从已知推向未知，进而变未知为已知。例如固溶体是合金的单相组织，分为间隙固溶体和置换固溶体，分别由溶质和溶剂组成。那么在铁碳合金中，也会有溶质和溶剂，也会有固溶体，接着引入碳原子（溶质）是非金属元素，原子直径远小于铁原子（溶剂）的直径，碳原子可以融入铁原子的间隙中。因纯铁在不同的温度下，有不同的晶格类型，室温下为体心立方晶格（α-Fe），912℃～1394℃为面心立方晶格（γ-Fe），所以C既能溶解在α-Fe中，也能溶解在γ-Fe中，分别形成铁碳合金的两个单相组织铁素体（F）和奥氏体（A），铁素体和奥氏体也具有不同的晶格类型，进而将知识拓展开来。

“学起于思，思源于疑。”疑问是获得知识的前提条件。教师可以利用学生已学知识设置疑问，作为拓展知识的起点。学生已掌握金属常见的晶格类型，教师可以让学生回答纯铁属于哪种晶格类型。通过回忆，学生知道α-Fe属体心立方晶格，而γ-Fe属面心立方晶格，但对纯铁的晶格类型感到困惑。紧接着，教师指出纯铁在固态下，随温度的变化可以存在几种晶格类型，很自然地拓展到同素异构转变概念的学习。

有些概念、原理比较接近，教师可以利用类似的旧概念作类比引入。例如讲金属重结晶概念时，以纯金属的结晶复习为引入，先总结纯金属的结晶在恒温下进行、有结晶平台、放出结晶潜热、结晶温度低于理论结晶温度等特点，再讲解重结晶的特点，然后进行对比，找出异同点，以表格形式呈現，起到温故而知新的作用。

四、以学生为主体进行“顺藤摸瓜”复习，培养学生自主学习能力

复习课不是旧知识的简单重复，要发挥学生的主体作用，使学生转化旧知识，并产生新鲜感。一方面引导学生用线将所学分散的、零碎的知识串起来，进行知识的归纳整理，提高学生对知识的理解、掌握水平。更重要的是在“温故”的同时，努力做到缺有所补、学有所得，让学生学会学习方法与技巧，学会反思，学会探索，增强了学习的成就感和自信心。

教师可以采用“顺藤摸瓜”的方式引导学生复习。我们用金属材料就是用其“用途”，而“用途”是由性能决定的，性能包括哪些内容？学生自然而然地回忆到力学性能、工艺性能等。力学性能又包括哪些内容？每个力学性能指标是什么意思？衡量指标是什么？所有的问题都由学生来梳理、归纳和总结，学生学会了用线珠穿，把金属材料的性能相关章节的知识点进行巩固，也认清了该部分内容的地位、作用。金属材料的性能又由其组织决定，金属材料有哪些组织？这些组织又具有什么样的性能？如何改变组织？又“顺藤”摸出了不同成分的铁碳合金和不同的热处理方法金属具有不同组织的问题。学生又將铁碳合金和钢的热处理相关章节的主要内容进行了温习。在顺藤摸瓜引导过程中，学生就自然而然地从中撷取新的知识，获得新的领悟。

在复习铁碳合金相图时，可以将Fe-Fe3C相图中晦涩难懂的主要特性点、特性线等重要知识点，提炼出“1234567”一条藤，进行摸瓜式复习。1张相图即铁碳合金相图，2个转变即共晶转变和共析转变，3种单相组织是铁素体、奥氏体和渗碳体，4个单相区为液相区、铁素体区、奥氏体区和渗碳体区，5种渗碳体分别为一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体和共析渗碳体（5种组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体），6条特征线即液相线、固相线、共晶线、共析线、A3线及Acm线，7个特征点分别为A点、C点、D点、E点、G点、S点、P点。顺着“1234567”这条藤，还可以扩展拉出铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体和共晶转变、共析转变的概念、每个特征点和特征线的含义等知识点，从而将知识点组成知识体系，有效提高了学生复习的效果。

总之，教学有法，教无定法。教师在课堂教学中，要注意教学方法的科学性和艺术性，精练、灵活的教法可以启发思维，达到事半功倍的教学效果。此外，教师还要形成自己的教学风格，优化课堂教学效果，提高课堂教学质量。

参考文献：

[1]冯婧.如何上好金属材料与热处理课[J].职业，2012（26）.

[2]于瑶.怎样更好地上好《金属材料与热处理》这门课[J].科技视界，2014（1）.

[3]姚亮.怎样搞好金属材料教学的新课引入[J].智富时代，2017（11）.

编辑 张 俐