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摘要:当前,在职业学校机械类课程的教学实践中,学生们普遍感到“金属材料”课程学习难度较大。文章阐述如何根据教学工作的实际,加强直观性教学环节,介绍了在课堂教学演示实验方面的一些认识和实践。
关键词:金属材料;课堂教学;演示实验
作者简介:王体民(1965-),男,江苏徐州人,江苏省徐州机电工程高等职业学校教学副校长,高级讲师,主要研究方向:职业学校机械类课程的教学和研究。(江苏 徐州 221004)
当前,在职业学校机械类课程的教学实践中,学生们普遍感到“金属材料”课程空洞、枯燥、抽象,难以记忆和掌握,学习难度大。笔者根据自身教学工作实际,阐述了在“金属材料”课堂教学方面的一些认识和实践。
一、“金属材料”课程的特点
“金属材料”课程涉及面广,内容多而散,有较多的理论和抽象的专业术语,其中一些内容看不见、摸不着。学好这门课要求学生要具有较强的感性认识和生产实践知识,可是对当前职业学校的学生来说,专业知识少,实践知识更少,学习该课程总感觉是纸上谈兵,空洞、枯燥、抽象,难以记忆和掌握,所以学生学习难度较大。
二、课堂演示实验的作用
这里所说的实验大多情况下是指在教室里随堂进行的实验,但也包括利用实验室现有条件在实验室所做的实验。在“金属材料”课程教学中适当采用演示实验,是保证“金属材料”课堂教学效果的有效方法。演示实验直接为课堂教学服务,内容直接取材于课本,几乎在教材的每一个章节都有适合选作演示实验的内容,且大多能够安排在课堂进行,有的实验可考虑利用实验室现有条件在实验室进行。如讲碳素钢种类时,可在砂轮机上进行钢的火花鉴别实验。在课堂上做实验有一定的困难,但在某些情况下,演示一些简单的实验,却可以收到事半功倍的效果。例如,学生在学习钢的热处理内容的时候,觉得这部分内容显得相当抽象。为了使该部分内容变得生动些,除了适当地举些例子、带点实物样品外,还可以演示一个非常简单的实验:拿两根同样的锯条,其中一根不作任何处理,很容易锯开所带的45号钢样品,但这根锯条很脆,一折就断;而把另一根锯条放在点燃的酒精灯上烧上一阵子,冷却后这根锯条就不再像前一根那样容易锯开45号钢,锯齿也容易磨损,同时适当的弯折可以使它变形,这就是钢热处理的效果。演示了这个实验后学生就非常愿意接受有关热处理的的内容了,演示实验的作用显而易见,可大致总结为以下几个方面。
1.演示实验,可丰富课堂教学内容,活跃课堂气氛
教师可以根据课堂教学内容增设各种演示实验,充实和丰富课堂教学内容,吸引学生的注意力,提高学生的学习热情。如讲“纯铁的同素异构转变”一节时,学生们对这个内容感到抽象,对纯铁有这种性能感到怀疑。可以通过做一个简单的小实验明确教学内容:取一根直径为2mm左右,长约1～1、5m的铁丝,两端固定在支架上,通上电流,使铁丝缓慢加热。随着电流加大,铁丝受热膨胀而逐渐下垂,当加热铁丝成橙色(约910℃左右)时又突然发生回升现象,表明铁丝此时产生了收缩,重复进行时现象明显。简单小试验证实了固态下铁丝具有“同素异构转变”的特点,同时对讲好后续内容(钢的热处理)一章也有实际的意义。学生们注意力十分集中,学习热情高涨,课堂教学效果好。
2.演示实验,可以提高学生的观察能力、培养学生的创造性思维能力
例如金相试样的组织观察实验。学生在观察初期往往只看到试样上存在划痕、污点等“假象”,影响学生的观察过程。在这种情况下教师在演示实验中通过细心引导,澄清“假象”产生的过程,引导学生学会排除观察过程中产生的“假象”,辨别观察中的主要结果和主要特征,做到促进学生认识能力的提高;学生经过反复的观察、分析和综合过程,可以逐步提升分析问题和解决问题的能力,同时,也可以为学生在以后认识其他事物过程中提供进行类比的“灵感”,培养学生的创新思维能力。例如,在讲钢的热处理时,需要介绍过冷奥氏体与奥氏体的区别。这时教师就可以借用学生在中学时期做过的实验“在0℃以下存在的过冷水与0℃以上存在的水的差别”,进行类比讲解,使学生通过对比很好地认识过冷奥氏体与奥氏体的本质区别。
3.演示实验,可以提高教师的动手能力
进行课堂演示实验,需要教师根据课堂教学内容进行精心的组织安排。特别是在学校实验条件较差的情况下,需要教师自己亲自动手,进行实验内容、设备和试样的设计制作。通过这些过程的操作和实践,既可以锻炼教师的动手能力和组织能力,同时也可大大丰富教师的教学经验。
三、演示实验的分类
演示实验就其针对的问题、要达到的目的,可简单分为以下几种。
1.启发性的演示实验
由实验结果启发学生思考,从而引出新概念,推出结论。例如在讲碳素钢的性能时,在课堂上用便携式布氏硬度计在08、45和T8等材料上取冲击痕,观察其大小;再将08钢和T12钢的薄片折曲观察其韧性。结论是,随着碳质量分数的增加,硬度逐渐提高,塑性、韧性逐渐下降。前后不过十分钟,比教师单纯口头讲解效果要好得多。
2.验证性的演示实验
对一些难以理解又不容易解释的问题,设法简单验证。例如在讲铸铁材料时,学生对其强度低、塑性差、易切削等特点都好接受,但对铸铁的消震作用不易理解。我们可以用45号钢和TH200制作两根形状和大小相同的圆棒,悬挂起来用小锤敲击,铸铁声音低沉,碳钢声音洪亮。这样,学生很容易就从传递的难易程度上认识了铸铁的消震特点,并从组织上理解了消震的原因。
3.强化教学效果的演示实验
恰当的课堂演示,可把一些深奥难懂的问题直观地反映出来,使学生在获得感性认识的同时,进一步加深对知识点的理解,从而达到深入浅出的教学效果。例如在介绍载荷分类时,学生不易理解,可通过围绕定义举例,用学生身边熟悉的东西进行分析比较。讲静载荷时,可分析讲桌上粉笔盒的受力,再用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力;讲冲击载荷时,可用一只手捏住一支粉笔的一端,然后用手指去弹击粉笔。通过这些不同载荷的演示分析,便于学生的理解记忆,同时也直观地让学生感受到了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。再如,在讲解加工硬化概念时,为了加深学生对其概念的理解,可利用一根加工硬化效果较明显的细钢筋,让一位女学生到讲台前面对同学,用力弯曲,使钢筋产生塑性变形;随后要求一位身强力壮的男生恢复细钢筋的原状,这一下可“难为”了这位男生,他用了不小的劲,仍不能使细钢筋完全恢复原状,讲台下的学生为他“着急”,都要他使劲。可以说,全班学生的注意力都集中在细钢筋上。在这时教师讲解加工硬化的概念、原理及应用,教学效果十分好。之后,教师用另一根细金属丝——保险丝,用相同的方法却轻而易举地使其恢复了原状,学生感到奇怪。借机讲解金属的回复与再结晶软化,同样收到令人满意的教学效果。
4.调节性的演示实验
许多学生都认为金工课枯燥难学,在课堂上,如果穿插一个小实验,对调节课堂气氛、吸引学生注意力十分有效。例如合金钢种类繁多,课堂上讲牌号、性能、用途,课堂气氛明显低沉。我们可利用合金钢中两种不锈钢磁性不同的特点,安排一个小实验。取出不锈钢的尺、刀、剪等物品,让学生回答,这些物品能否被磁铁吸引?学生展开讨论,争论不休,课堂气氛顿时活跃起来。拿起磁铁,逐个试验:有的被吸引,有的却不能。同是不锈钢,结果却不一样,为什么呢?这时再从组织上讲为什么铬不锈钢有磁性,而铬镍不锈钢无磁性以及它们的特点和用途。学生们都聚精会神,被金属组织内部的奥妙所吸引,课堂教学收到良好的效果。
四、演示实验应重在引导,努力启发学生质疑问难,培养学生创新能力
运用演示实验法确有很多优点,但在演示时教师要注意结合教学内容适时启发,引导学生质疑问难,或创设若干个富有探究性的新问题,这样课堂教学效果会更好。仍拿钳工实习时用的锯条来说,正常使用的锯条用手可折成两半,其性能是硬度高而脆性大。这时,教师可提出如下问题诱导学生思考:将它加热至780℃再进行水冷,用手一折可变成三、四段,这是为什么?若将它改成空冷,无论用手怎么折,锯条都不会断,这又说明了什么?从这两种不同的介质得到不同的结果,又会引发怎样的结论?这些很有探究意义的问题,可以激发学生的探究欲望,有利于激发学生的好奇心,使学生产生浓厚的学习兴趣,最终培养学生的创新能力。
总之,在“金属材料”课堂教学中加强演示实验教学环节,既能很好地发挥实验教学直观性的特点,又可以增强理论教学与实验教学的密切联系,激发学生的探究欲望,提高学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,从而保证“金属材料”课堂教学收到良好的教学效果。
参考文献:
[1]徐军英.“引导演示”实验法在《金属材料与热处理》教学中的运用研究[J].中国新技术新产品,2009,(4).
[2]卢智伟.对《金属材料与热处理》教学的几点体会[J].职业教育研究,2008,(8).
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:金属材料;课堂教学;演示实验
作者简介:王体民(1965-),男,江苏徐州人,江苏省徐州机电工程高等职业学校教学副校长,高级讲师,主要研究方向:职业学校机械类课程的教学和研究。(江苏 徐州 221004)
当前,在职业学校机械类课程的教学实践中,学生们普遍感到“金属材料”课程空洞、枯燥、抽象,难以记忆和掌握,学习难度大。笔者根据自身教学工作实际,阐述了在“金属材料”课堂教学方面的一些认识和实践。
一、“金属材料”课程的特点
“金属材料”课程涉及面广,内容多而散,有较多的理论和抽象的专业术语,其中一些内容看不见、摸不着。学好这门课要求学生要具有较强的感性认识和生产实践知识,可是对当前职业学校的学生来说,专业知识少,实践知识更少,学习该课程总感觉是纸上谈兵,空洞、枯燥、抽象,难以记忆和掌握,所以学生学习难度较大。
二、课堂演示实验的作用
这里所说的实验大多情况下是指在教室里随堂进行的实验,但也包括利用实验室现有条件在实验室所做的实验。在“金属材料”课程教学中适当采用演示实验,是保证“金属材料”课堂教学效果的有效方法。演示实验直接为课堂教学服务,内容直接取材于课本,几乎在教材的每一个章节都有适合选作演示实验的内容,且大多能够安排在课堂进行,有的实验可考虑利用实验室现有条件在实验室进行。如讲碳素钢种类时,可在砂轮机上进行钢的火花鉴别实验。在课堂上做实验有一定的困难,但在某些情况下,演示一些简单的实验,却可以收到事半功倍的效果。例如,学生在学习钢的热处理内容的时候,觉得这部分内容显得相当抽象。为了使该部分内容变得生动些,除了适当地举些例子、带点实物样品外,还可以演示一个非常简单的实验:拿两根同样的锯条,其中一根不作任何处理,很容易锯开所带的45号钢样品,但这根锯条很脆,一折就断;而把另一根锯条放在点燃的酒精灯上烧上一阵子,冷却后这根锯条就不再像前一根那样容易锯开45号钢,锯齿也容易磨损,同时适当的弯折可以使它变形,这就是钢热处理的效果。演示了这个实验后学生就非常愿意接受有关热处理的的内容了,演示实验的作用显而易见,可大致总结为以下几个方面。
1.演示实验,可丰富课堂教学内容,活跃课堂气氛
教师可以根据课堂教学内容增设各种演示实验,充实和丰富课堂教学内容,吸引学生的注意力,提高学生的学习热情。如讲“纯铁的同素异构转变”一节时,学生们对这个内容感到抽象,对纯铁有这种性能感到怀疑。可以通过做一个简单的小实验明确教学内容:取一根直径为2mm左右,长约1～1、5m的铁丝,两端固定在支架上,通上电流,使铁丝缓慢加热。随着电流加大,铁丝受热膨胀而逐渐下垂,当加热铁丝成橙色(约910℃左右)时又突然发生回升现象,表明铁丝此时产生了收缩,重复进行时现象明显。简单小试验证实了固态下铁丝具有“同素异构转变”的特点,同时对讲好后续内容(钢的热处理)一章也有实际的意义。学生们注意力十分集中,学习热情高涨,课堂教学效果好。
2.演示实验,可以提高学生的观察能力、培养学生的创造性思维能力
例如金相试样的组织观察实验。学生在观察初期往往只看到试样上存在划痕、污点等“假象”,影响学生的观察过程。在这种情况下教师在演示实验中通过细心引导,澄清“假象”产生的过程,引导学生学会排除观察过程中产生的“假象”,辨别观察中的主要结果和主要特征,做到促进学生认识能力的提高;学生经过反复的观察、分析和综合过程,可以逐步提升分析问题和解决问题的能力,同时,也可以为学生在以后认识其他事物过程中提供进行类比的“灵感”,培养学生的创新思维能力。例如,在讲钢的热处理时,需要介绍过冷奥氏体与奥氏体的区别。这时教师就可以借用学生在中学时期做过的实验“在0℃以下存在的过冷水与0℃以上存在的水的差别”,进行类比讲解,使学生通过对比很好地认识过冷奥氏体与奥氏体的本质区别。
3.演示实验,可以提高教师的动手能力
进行课堂演示实验,需要教师根据课堂教学内容进行精心的组织安排。特别是在学校实验条件较差的情况下,需要教师自己亲自动手,进行实验内容、设备和试样的设计制作。通过这些过程的操作和实践,既可以锻炼教师的动手能力和组织能力,同时也可大大丰富教师的教学经验。
三、演示实验的分类
演示实验就其针对的问题、要达到的目的,可简单分为以下几种。
1.启发性的演示实验
由实验结果启发学生思考,从而引出新概念,推出结论。例如在讲碳素钢的性能时,在课堂上用便携式布氏硬度计在08、45和T8等材料上取冲击痕,观察其大小;再将08钢和T12钢的薄片折曲观察其韧性。结论是,随着碳质量分数的增加,硬度逐渐提高,塑性、韧性逐渐下降。前后不过十分钟,比教师单纯口头讲解效果要好得多。
2.验证性的演示实验
对一些难以理解又不容易解释的问题,设法简单验证。例如在讲铸铁材料时,学生对其强度低、塑性差、易切削等特点都好接受,但对铸铁的消震作用不易理解。我们可以用45号钢和TH200制作两根形状和大小相同的圆棒,悬挂起来用小锤敲击,铸铁声音低沉,碳钢声音洪亮。这样,学生很容易就从传递的难易程度上认识了铸铁的消震特点,并从组织上理解了消震的原因。
3.强化教学效果的演示实验
恰当的课堂演示,可把一些深奥难懂的问题直观地反映出来,使学生在获得感性认识的同时,进一步加深对知识点的理解,从而达到深入浅出的教学效果。例如在介绍载荷分类时,学生不易理解,可通过围绕定义举例,用学生身边熟悉的东西进行分析比较。讲静载荷时,可分析讲桌上粉笔盒的受力,再用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力;讲冲击载荷时,可用一只手捏住一支粉笔的一端,然后用手指去弹击粉笔。通过这些不同载荷的演示分析,便于学生的理解记忆,同时也直观地让学生感受到了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。再如,在讲解加工硬化概念时,为了加深学生对其概念的理解,可利用一根加工硬化效果较明显的细钢筋,让一位女学生到讲台前面对同学,用力弯曲,使钢筋产生塑性变形;随后要求一位身强力壮的男生恢复细钢筋的原状,这一下可“难为”了这位男生,他用了不小的劲,仍不能使细钢筋完全恢复原状,讲台下的学生为他“着急”,都要他使劲。可以说,全班学生的注意力都集中在细钢筋上。在这时教师讲解加工硬化的概念、原理及应用,教学效果十分好。之后,教师用另一根细金属丝——保险丝,用相同的方法却轻而易举地使其恢复了原状,学生感到奇怪。借机讲解金属的回复与再结晶软化,同样收到令人满意的教学效果。
4.调节性的演示实验
许多学生都认为金工课枯燥难学,在课堂上,如果穿插一个小实验,对调节课堂气氛、吸引学生注意力十分有效。例如合金钢种类繁多,课堂上讲牌号、性能、用途,课堂气氛明显低沉。我们可利用合金钢中两种不锈钢磁性不同的特点,安排一个小实验。取出不锈钢的尺、刀、剪等物品,让学生回答,这些物品能否被磁铁吸引?学生展开讨论,争论不休,课堂气氛顿时活跃起来。拿起磁铁,逐个试验:有的被吸引,有的却不能。同是不锈钢,结果却不一样,为什么呢?这时再从组织上讲为什么铬不锈钢有磁性,而铬镍不锈钢无磁性以及它们的特点和用途。学生们都聚精会神,被金属组织内部的奥妙所吸引,课堂教学收到良好的效果。
四、演示实验应重在引导,努力启发学生质疑问难,培养学生创新能力
运用演示实验法确有很多优点,但在演示时教师要注意结合教学内容适时启发,引导学生质疑问难,或创设若干个富有探究性的新问题,这样课堂教学效果会更好。仍拿钳工实习时用的锯条来说,正常使用的锯条用手可折成两半,其性能是硬度高而脆性大。这时,教师可提出如下问题诱导学生思考:将它加热至780℃再进行水冷,用手一折可变成三、四段,这是为什么?若将它改成空冷,无论用手怎么折,锯条都不会断,这又说明了什么?从这两种不同的介质得到不同的结果,又会引发怎样的结论?这些很有探究意义的问题,可以激发学生的探究欲望,有利于激发学生的好奇心,使学生产生浓厚的学习兴趣,最终培养学生的创新能力。
总之,在“金属材料”课堂教学中加强演示实验教学环节,既能很好地发挥实验教学直观性的特点,又可以增强理论教学与实验教学的密切联系,激发学生的探究欲望,提高学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,从而保证“金属材料”课堂教学收到良好的教学效果。
参考文献:
[1]徐军英.“引导演示”实验法在《金属材料与热处理》教学中的运用研究[J].中国新技术新产品,2009,(4).
[2]卢智伟.对《金属材料与热处理》教学的几点体会[J].职业教育研究,2008,(8).
(责任编辑:苏宇嵬)