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摘 要:《金属材料与热处理》是中等职业学校机械类专业的一门专业基础课,是一门技术性、实用性很强的学科。笔者根据课程的特点,对技工学校《金属材料与热处理》课程教学总结出几种可行的教学方法,同时还提出两个关键点和一个需要避免的误区。
关键词:技工学校金属材料与热处理课程教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)05(a)-0118-02
《金属材料与热处理》是中等职业学校机械类专业的一门专业基础课,是一门技术性、实用性很强的学科。该课程的知识与技能是实际生产过程中不可或缺的,职业教育主要以培养实用型、应用型人才为目标,该课程的教学目的是使学生能够合理地选择和使用材料,并为能正确的制定各种热加工工艺打下理论基础。此课程的教学质量直接影响着学生在工作岗位上的实际表现。从目前技工学校的学生来源来看,大多数都是初中毕业生,年龄偏小,没有金属材料与热处理方面的感性认识,生产实践更是一张白纸,学生普遍感到学习难度很大,并产生了畏难情绪,学习不得其法, 生吞活剥,死记硬背,针对这种情况,教师必须深入研究,探讨教学方法,促进教学目标的实现。
1 课程特点与难点分析
《金属材料与热处理》主要由四部分组成:本课程主要包括:（1）金属的性能;（2）金属学的基础知识;（3）钢的热处理;（4）常用金属材料等内容。其中第二部分金属学的基础知识是整门课程的基础知识,它介绍金属和合金的晶体结构及其结晶过程;铁碳合金相图的建立、识读和应用,如果这部分基础知识没有掌握好,那么学生对前面所讲的金属性能的知识只会一知半解,而后部分钢的热处理和常用的金属材料的知识就会没办法理解和掌握。所以第二部分知识是这门课程整个教学内容的重点,它起到一个承前启后、画龙点睛的作用。综合分析这几部分的内容特点,主要有内容庞杂、理论性强,名词概念多且抽象,涉及面广,课程实践性强,与生产实际关系密切,相关理论的系统性强,结构严密、需记忆的内容多等。其中最突出的的特点就是基本概念和术语多。教学的难点在于如何使学生充分理解抽象和繁多的术语以及铁碳合金相图的识读和应用。
2 教学内容综合化,坚持应用为主、够用为度的教学原则
应用为主,够用为度《金属材料与热处理》课程理论部分应按照“必需、够用”的原则。对实际工作中用不到的或较少用到的内容不讲或少讲。对不同专业要有不同侧重,如，焊工侧重普通碳素钢;车工钳工侧重优质碳素钢;钳工工具多为碳素工具钢、低合金工具钢;而车工工具多为高速钢、硬质合金等。金属材料与热处理的每个理论都与生产实际有密切联系,每种材料都有特定应用范围,这些都要在讲授中具体体现出来,通过生产中的实例加以说明。对于生产实际问题,要能从理论上分析,并能从理论上找到解决实际问题的方法。例如在磨削高速刀具时,磨削一段时间后要用水冷却,要能从热硬性的的理论上找到需水冷却的原因是高速钢的热硬性只有600°。又如,地摊上卖的某些菜刀,虽然能够削铁如泥,却极易断裂,原因是只进行淬火,没有进行低温回火,菜刀的脆性过大造成断裂。再如,在机械加工中,某些毛坯难以切削,原因是没有进行退火或正火,表面硬度过高所至。
教学内容综合化在教学实践中,应以专业培养目标对本课程的要求为标准,对《金属材料与热处理》的教学内容进行综合。这有利于学生对所学知识的整体认识。如,由回火的概念引出回火的分类与应用。可用机械行业中的典型例子——连杆、弹簧、刀具作为载体切入,将这几种零件摆在桌面上。从而提出,它们所需的力学性能各不相同,连杆需具有良好的综合力学性能,弹簧需具有较好的弹性,刀具需具有较高的硬度。要使它们具有所需的力学性能,在淬火之后需进行不同的回火。从而引出低温回火、中温回火、高温回火的定义及应用。再如,由晶粒大小对金属材料力学性能的影响引出奥氏体晶粒长大对钢力学性能的影响,以及合金元素在合金钢中的作用之一(细化晶粒)能够提高钢的综合力学性能。
3 针对术语多、内容复杂的课程特点采用行之有效的教学方法
笔者通过多年的探索、查阅资料、学生反馈,总结出几种比较可行的教学方法。
应用案例教学法进行教学案例。教学法是将案例讨论的方法运用到课堂教学活动中,它是教师根据课堂教学目标和教学内容的需要,通过设置具体案例,引导学生参与分析、讨论、表达等活动,让学生在具体的问题情境中积极思考、主动探索,培养学生认识问题、分析问题和解决问题的一种教学方法。运用案例教学,能够让学生学会如何将金属材料与热处理的理论知识灵活地运用到实际案例中,同时还能提高学生的学习兴趣。在实施案例教学过程中,教师要根据特定的教学目的选择案例。案例选择不能是随意的,而是要精心推敲的。例如,在讲授了热处理的“四把火”之后,让学生对一些具体的零件(如轴、齿轮、刀具、弹簧等)制定热处理的工艺路线,其目的是使学生充分掌握退火、正火、淬火、回火的目的和应用。又如在学习了三种硬度试验法之后,让学生对不同的材料选择适当的硬度测试方法,从而使学生进一步了解三种硬度试验法的适用范围。再如,在学习了合金刃具钢之后,让学生对不同的刀具选择恰当的材料。
校企合作教学,加强实践性教学环节毛泽东同志说过,精通的目的全在于应用。任何理论的学习如果没有应用到具体的实践中,便无法起到应有的作用。实践性是金属材料与热处理课程的一大特点,学校可以在实际条件允许的情况下,与企业合用,采用实习和见实的方式,加强实践性教学环节。学生到机械厂实习,参与实际的机械制造操作,能使他们熟练掌握热处理工艺、合理地选择和使用材料。同时使学生感悟真实的职业环境,受到基本的技能训练,尤其是在企业文化熏陶下,有助于学生认识职业和技术实践活动对经济发展和个人成长的意义和价值,形成健康的劳动态度,树立学生爱岗敬业的职业道德,培养与他人交往的能力,提高合作意识,增强团队精神,能学到许多书本上学不到的知识。
注意挖掘新旧知识的联系进行教学 古今中外的教育家都重视由旧知识导入新知识的教学方法,因为不论新知识多么深奥,总要在已有知识的基础上推导、演化而来,要想使学生迅速理解新知识,教师应努力去发现新旧知识间的内在联系。例如在绪论教学中讲授到金属材料的发展史时,我首先与同学们一起复习中国历史知识。人类经历了石器时代—— 青铜器时代—— 铁器时代。然后我再讲解金属材料的发展史。又如,笔者在讲授塑性变形的定义时,笔者先提问:“同学们,在初中物理中提到,在弹性极限内,弹簧的变形量与什么成正比？”同学们就会回答:“弹簧的变形量与弹簧所受的外力成正比。”笔者再提问:“外力去除后,弹簧能恢复原形吗？”同学们回答:“能。”笔者再提问“若弹簧所受的外力超过弹簧的弹性极限(如将螺旋弹簧拉成直线),外力去除后,还能恢复原状吗？”同学们回答:不能。此时笔者就告知同学们:“不能随外力的去除而消失的变形即为塑性变形。”在学生已有知识经验的基础上,充分挖掘教材,引导学生加强知识间的联系,培养学生的迁移能力,能有效提高教学的实效性。通过对旧知识的复习、巩固及新旧知识的对比来讲授新知识,还能提高学生的学习积极性,课堂气氛也比较活跃。
应用举例教学法进行教学。教学应贯彻理论联系实际的原则,举例法是将这一原则落到实处的一大突破口,在《金属材料与热处理》课程教学中往往要列举一些生活、生产实例,有了这些生活、生产实例,才能将课程、生活、生产有机地联系起来,才能将复杂、抽象的理论形象化、具体化,激发学生的学习兴趣,降低学习难度,让学生在轻松的氛围中理解、掌握、运用理论知识,潜移默化地从“苦学”过渡到“乐学”,从“难学”过渡到“易学”。比如在讲授静载荷、冲击载荷和交变载荷时,笔者以汽车在平坦的道路上行驶承受的载荷、汽车不小心撞到大石头承受的载荷、汽车在凹凸不平的道路上行驶时减震弹簧所承受的载荷为例来说明什么是静载荷、冲击载荷和交变载荷,当讲到奥氏体组织的性能特点时,笔者则以打铁铺的锻造工艺为例说明为什么趁热打铁,因为当钢加热到1000℃～1250℃时钢的组织为单相奥氏体,塑性好,容易锻压成形。又如,在讲授铝合金时,笔者首先向学生说明汽车的车门、车身都是由铝合金制造,然后再引出铝合金的性能特点。
充分应用图表进行教学。阅读和运用图表,以及绘制图表是金属材料与热处理课程教学中的基本,在教学中,通过对图表的观察和分析,可以培养学生的观察、想象和思维能力。笔者认为在讲课中,除了结合教材中的曲线、图像、表格或附录中的内容来表达和分析外,还应该尽可能让学生查阅一些机械手册,要求他们对所选材料的热处理加热温度、冷却方式及所能达到的性能等进行查表、比较,因为机械制造业通常要应用到机械手册。通过查阅训练,不仅能充分调动学生的学习积极性,活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣,还能培养和加强学生查阅和应用资料的能力。
4 注意两个关键点和避免两个误区
4.1 两个关键点
教学方法的实施要想有好的成效,还必须注意以下两点:一是教师应从研究者的视角进行课堂教学设计。首先教师要研究课程教学目标,考虑课程教学目标的确定是否符合课程总目标的要求;其次,研究如何实现教学目标,以什么理论为指导,以什么方式方法展开教学,以什么手段辅助教学,以什么方式进行教学评价。二是教学过程中要注意师生的互动,充分调动学生的积极性。
4.2 一个误区
《金属材料与热处理》课程教学中还要避免一个误区:一味只注重实践,从而忽视了理论知识的讲解和重要性。理论来源于实践,同时又指导实践。理论知识是实践知识的基础,学好理论知识能更好地指导学生的实践活动。
参考文献
[1] 王运炎,叶尚川.机械工程材料[M].机械工业出版社,2007.
[2] 陈志毅.金属材料与热处理[M].中国劳动社会保障出版社,2007.
[3] 单小君.金属材料与热处理[M].中国劳动社会保障出版社,2001.
关键词:技工学校金属材料与热处理课程教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)05(a)-0118-02
《金属材料与热处理》是中等职业学校机械类专业的一门专业基础课,是一门技术性、实用性很强的学科。该课程的知识与技能是实际生产过程中不可或缺的,职业教育主要以培养实用型、应用型人才为目标,该课程的教学目的是使学生能够合理地选择和使用材料,并为能正确的制定各种热加工工艺打下理论基础。此课程的教学质量直接影响着学生在工作岗位上的实际表现。从目前技工学校的学生来源来看,大多数都是初中毕业生,年龄偏小,没有金属材料与热处理方面的感性认识,生产实践更是一张白纸,学生普遍感到学习难度很大,并产生了畏难情绪,学习不得其法, 生吞活剥,死记硬背,针对这种情况,教师必须深入研究,探讨教学方法,促进教学目标的实现。
1 课程特点与难点分析
《金属材料与热处理》主要由四部分组成:本课程主要包括:（1）金属的性能;（2）金属学的基础知识;（3）钢的热处理;（4）常用金属材料等内容。其中第二部分金属学的基础知识是整门课程的基础知识,它介绍金属和合金的晶体结构及其结晶过程;铁碳合金相图的建立、识读和应用,如果这部分基础知识没有掌握好,那么学生对前面所讲的金属性能的知识只会一知半解,而后部分钢的热处理和常用的金属材料的知识就会没办法理解和掌握。所以第二部分知识是这门课程整个教学内容的重点,它起到一个承前启后、画龙点睛的作用。综合分析这几部分的内容特点,主要有内容庞杂、理论性强,名词概念多且抽象,涉及面广,课程实践性强,与生产实际关系密切,相关理论的系统性强,结构严密、需记忆的内容多等。其中最突出的的特点就是基本概念和术语多。教学的难点在于如何使学生充分理解抽象和繁多的术语以及铁碳合金相图的识读和应用。
2 教学内容综合化,坚持应用为主、够用为度的教学原则
应用为主,够用为度《金属材料与热处理》课程理论部分应按照“必需、够用”的原则。对实际工作中用不到的或较少用到的内容不讲或少讲。对不同专业要有不同侧重,如，焊工侧重普通碳素钢;车工钳工侧重优质碳素钢;钳工工具多为碳素工具钢、低合金工具钢;而车工工具多为高速钢、硬质合金等。金属材料与热处理的每个理论都与生产实际有密切联系,每种材料都有特定应用范围,这些都要在讲授中具体体现出来,通过生产中的实例加以说明。对于生产实际问题,要能从理论上分析,并能从理论上找到解决实际问题的方法。例如在磨削高速刀具时,磨削一段时间后要用水冷却,要能从热硬性的的理论上找到需水冷却的原因是高速钢的热硬性只有600°。又如,地摊上卖的某些菜刀,虽然能够削铁如泥,却极易断裂,原因是只进行淬火,没有进行低温回火,菜刀的脆性过大造成断裂。再如,在机械加工中,某些毛坯难以切削,原因是没有进行退火或正火,表面硬度过高所至。
教学内容综合化在教学实践中,应以专业培养目标对本课程的要求为标准,对《金属材料与热处理》的教学内容进行综合。这有利于学生对所学知识的整体认识。如,由回火的概念引出回火的分类与应用。可用机械行业中的典型例子——连杆、弹簧、刀具作为载体切入,将这几种零件摆在桌面上。从而提出,它们所需的力学性能各不相同,连杆需具有良好的综合力学性能,弹簧需具有较好的弹性,刀具需具有较高的硬度。要使它们具有所需的力学性能,在淬火之后需进行不同的回火。从而引出低温回火、中温回火、高温回火的定义及应用。再如,由晶粒大小对金属材料力学性能的影响引出奥氏体晶粒长大对钢力学性能的影响,以及合金元素在合金钢中的作用之一(细化晶粒)能够提高钢的综合力学性能。
3 针对术语多、内容复杂的课程特点采用行之有效的教学方法
笔者通过多年的探索、查阅资料、学生反馈,总结出几种比较可行的教学方法。
应用案例教学法进行教学案例。教学法是将案例讨论的方法运用到课堂教学活动中,它是教师根据课堂教学目标和教学内容的需要,通过设置具体案例,引导学生参与分析、讨论、表达等活动,让学生在具体的问题情境中积极思考、主动探索,培养学生认识问题、分析问题和解决问题的一种教学方法。运用案例教学,能够让学生学会如何将金属材料与热处理的理论知识灵活地运用到实际案例中,同时还能提高学生的学习兴趣。在实施案例教学过程中,教师要根据特定的教学目的选择案例。案例选择不能是随意的,而是要精心推敲的。例如,在讲授了热处理的“四把火”之后,让学生对一些具体的零件(如轴、齿轮、刀具、弹簧等)制定热处理的工艺路线,其目的是使学生充分掌握退火、正火、淬火、回火的目的和应用。又如在学习了三种硬度试验法之后,让学生对不同的材料选择适当的硬度测试方法,从而使学生进一步了解三种硬度试验法的适用范围。再如,在学习了合金刃具钢之后,让学生对不同的刀具选择恰当的材料。
校企合作教学,加强实践性教学环节毛泽东同志说过,精通的目的全在于应用。任何理论的学习如果没有应用到具体的实践中,便无法起到应有的作用。实践性是金属材料与热处理课程的一大特点,学校可以在实际条件允许的情况下,与企业合用,采用实习和见实的方式,加强实践性教学环节。学生到机械厂实习,参与实际的机械制造操作,能使他们熟练掌握热处理工艺、合理地选择和使用材料。同时使学生感悟真实的职业环境,受到基本的技能训练,尤其是在企业文化熏陶下,有助于学生认识职业和技术实践活动对经济发展和个人成长的意义和价值,形成健康的劳动态度,树立学生爱岗敬业的职业道德,培养与他人交往的能力,提高合作意识,增强团队精神,能学到许多书本上学不到的知识。
注意挖掘新旧知识的联系进行教学 古今中外的教育家都重视由旧知识导入新知识的教学方法,因为不论新知识多么深奥,总要在已有知识的基础上推导、演化而来,要想使学生迅速理解新知识,教师应努力去发现新旧知识间的内在联系。例如在绪论教学中讲授到金属材料的发展史时,我首先与同学们一起复习中国历史知识。人类经历了石器时代—— 青铜器时代—— 铁器时代。然后我再讲解金属材料的发展史。又如,笔者在讲授塑性变形的定义时,笔者先提问:“同学们,在初中物理中提到,在弹性极限内,弹簧的变形量与什么成正比？”同学们就会回答:“弹簧的变形量与弹簧所受的外力成正比。”笔者再提问:“外力去除后,弹簧能恢复原形吗？”同学们回答:“能。”笔者再提问“若弹簧所受的外力超过弹簧的弹性极限(如将螺旋弹簧拉成直线),外力去除后,还能恢复原状吗？”同学们回答:不能。此时笔者就告知同学们:“不能随外力的去除而消失的变形即为塑性变形。”在学生已有知识经验的基础上,充分挖掘教材,引导学生加强知识间的联系,培养学生的迁移能力,能有效提高教学的实效性。通过对旧知识的复习、巩固及新旧知识的对比来讲授新知识,还能提高学生的学习积极性,课堂气氛也比较活跃。
应用举例教学法进行教学。教学应贯彻理论联系实际的原则,举例法是将这一原则落到实处的一大突破口,在《金属材料与热处理》课程教学中往往要列举一些生活、生产实例,有了这些生活、生产实例,才能将课程、生活、生产有机地联系起来,才能将复杂、抽象的理论形象化、具体化,激发学生的学习兴趣,降低学习难度,让学生在轻松的氛围中理解、掌握、运用理论知识,潜移默化地从“苦学”过渡到“乐学”,从“难学”过渡到“易学”。比如在讲授静载荷、冲击载荷和交变载荷时,笔者以汽车在平坦的道路上行驶承受的载荷、汽车不小心撞到大石头承受的载荷、汽车在凹凸不平的道路上行驶时减震弹簧所承受的载荷为例来说明什么是静载荷、冲击载荷和交变载荷,当讲到奥氏体组织的性能特点时,笔者则以打铁铺的锻造工艺为例说明为什么趁热打铁,因为当钢加热到1000℃～1250℃时钢的组织为单相奥氏体,塑性好,容易锻压成形。又如,在讲授铝合金时,笔者首先向学生说明汽车的车门、车身都是由铝合金制造,然后再引出铝合金的性能特点。
充分应用图表进行教学。阅读和运用图表,以及绘制图表是金属材料与热处理课程教学中的基本,在教学中,通过对图表的观察和分析,可以培养学生的观察、想象和思维能力。笔者认为在讲课中,除了结合教材中的曲线、图像、表格或附录中的内容来表达和分析外,还应该尽可能让学生查阅一些机械手册,要求他们对所选材料的热处理加热温度、冷却方式及所能达到的性能等进行查表、比较,因为机械制造业通常要应用到机械手册。通过查阅训练,不仅能充分调动学生的学习积极性,活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣,还能培养和加强学生查阅和应用资料的能力。
4 注意两个关键点和避免两个误区
4.1 两个关键点
教学方法的实施要想有好的成效,还必须注意以下两点:一是教师应从研究者的视角进行课堂教学设计。首先教师要研究课程教学目标,考虑课程教学目标的确定是否符合课程总目标的要求;其次,研究如何实现教学目标,以什么理论为指导,以什么方式方法展开教学,以什么手段辅助教学,以什么方式进行教学评价。二是教学过程中要注意师生的互动,充分调动学生的积极性。
4.2 一个误区
《金属材料与热处理》课程教学中还要避免一个误区:一味只注重实践,从而忽视了理论知识的讲解和重要性。理论来源于实践,同时又指导实践。理论知识是实践知识的基础,学好理论知识能更好地指导学生的实践活动。
参考文献
[1] 王运炎,叶尚川.机械工程材料[M].机械工业出版社,2007.
[2] 陈志毅.金属材料与热处理[M].中国劳动社会保障出版社,2007.
[3] 单小君.金属材料与热处理[M].中国劳动社会保障出版社,2001.