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隨著我國經濟的快速發展,工業生產技術得到很大提高,較高的機械性能能夠發揮出金屬材料最大的潛能。為了滿足生產需求,需要通過熱處理工藝改變金屬材料的機械性能,所以必須加強對熱處理工藝的研究,處理好金屬材料和熱處理工藝之間的關系,獲得最佳的生產效果。作為設計人員需要根據金屬材料的特性和組成成分,選擇最佳的熱處理工藝,實現二者之間的有機結合。文章主要對當前熱處理工藝和金屬材料之間的關系進行分析,希望能夠給相關人士提供一定的借鑒。
關鍵詞:
金屬材料;熱處理;工藝;關系
1金屬材料和熱處理發展的歷史
早在四千年前我國就已經開始使用金屬材料了,而且相比世界其他國家,我們很早就開始具有較高的熱處理水平。自從改革開放之后,我國社會經濟得到了快速發展,金屬材料的種類日益繁多,熱處理技術也得到很大提升,為我國金屬制造業、冶金業、鋼鐵業等工業做出了巨大貢獻,進一步促進了我國經濟快速發展。當前金屬材料和熱處理工藝之間的關系越來越緊密,需要相關研究人員深入探討二者之間的積極關系。
2金屬材料的基本組織和結構
雖然鋁、銅、鐵等金屬材料被廣泛使用在生產工業中,但是由于單純的某種金屬材料存在一定的缺陷,所以當前這些金屬材料的合金形式被使用的更加廣泛。當前合金內部結構主要分為兩個方面,一個是內部空間原子之間的排列情況,另一個是原子和金屬之間的結合方式。空間原子之間排列方式的不同則會產生不同的金屬性能,所以,空間原子排列情況和金屬性能有直接關系,我們可以根據這一規律利用熱處理技術來滿足生產需求。所謂金屬材料熱處理工藝指的是在一定的介質中加熱金屬達到特定的溫度,并保持一段時間,在不同的介質下進行冷卻,達到改變金屬性能的一種工藝。熱處理工藝是一項十分復雜的加工工藝,其中任何一個因素受到外界影響而發生改變,都會影響到金屬性能的改變,所以為了能夠滿足生產工業的需要,需要做好熱處理工藝的控制,進一步提高機械性能。
3分析熱處理和金屬材料的關系
3.1分析熱處理預熱和金屬材料的切削性能所存在的關系為了能夠保證生產出來的金屬材料性能滿足需要,就必須保證在加工過程中熱處理工藝和切削性能之間保持相互配合的關系。在切削加工中可能會因為金屬材料、切削條件、加工材料等因素而產生不同程度的光潔度。在熱處理過程中不可避免的會出現一些問題,影響到金屬材料的性能,所以為了盡可能地減少加工缺陷,就需要對這些毛坯或者金屬半成品進行預熱處理,使其保持在切削加工的良好狀態,同時也保障切削材料的加工精度滿足產品要求,零件的性能也能夠進一步提高。不同的金屬材料具有不同的金相組織和硬度范圍,所以相對應的每種金屬材料都具有一個最佳的切削性能。在切削加工的過程中,有可能會因為硬度不達標而產生粘刀現象,在傾面上產生積屑瘤,這不僅影響到金屬材料的切削性能,同時也影響了零件表面的光潔度。目前,加工人員可以通過正火處理來減少粘刀問題的產生,進一步提高了切削性能。鋁合金是當前生產工業中比較常見的一種合金。在加工鋁合金時可以采用固溶處理,能夠增強鋁合金的性能,使合金內部晶粒體現出均勻的組織,這也能有效提高機械的加工精度。
3.2熱處理溫度和金屬材料切邊橫量所存在的關系材料力學性能指標之一包括了切邊橫量,切應變和切應力的比值,是材料在彈性變形比例極限范圍內以及剪切應力作用下得出來的。對材料抵抗切應變的能力有了表征的作用,模量大,材料的剛性就越強,通過熱處理,改變了材料本身的物理性質,材料的性能也發生了改變,隨之切邊衡量也應該發生變化,從而實際和設計計算的彈簧伸長量出現了一定的誤差。通過對熱處理和金屬材料切邊模量變化關系的分析,可以看出,選用彈簧鋼的工業生產中,對其進行設計計算時,要使用彈簧模量和材料切邊的模量。然而,切邊模量的取值是按照傳統的設計給出的,會導致彈簧的變形量在實際和計算中都存在著很大的誤差。因為經過熱處理后,加工的成品彈簧以及熱繞成型的彈簧,由于原子間的結合力決定了材料彈性模量的大小,彈性模量的大小受到影響原子間結合力的因素的影響。影響原子間的結合力是由合金組織、成分、溫度和形變強化等產生的。所以材料溫度在經過熱處理后發生了變化,因此在設計的時候,彈簧特性線產生的先天性誤差,是由彈性模量的變化所引起的。所以在設計計算特性線要求比較高的彈簧時,設計不能按照傳統資料給的定值,要根據載荷、工作溫度等彈簧的服役情況確定。
3.3熱處理溫度和金屬材料斷裂韌性所存在的關系在金屬材料加工的過程中,經常會出現金屬材料斷裂的現象。實際上,在外力的作用下,存在裂紋的金屬材料會抵抗裂紋的擴展,我們可以稱之為斷裂韌性。通過減少金屬晶體中的位錯現象,就能夠減小位錯密度,進而提高金屬材料的性能,使得金屬材料的斷裂韌性能力得到提升。通常情況下,主要采用細晶強化的方式來阻礙金屬晶錯。而通過熱處理工藝,能夠使得細晶強化功能得到進一步提升,實現金屬組織的再結晶,其過程是通過加熱金屬材料,使之達到非常高的溫度,然后產生等軸晶粒代替已經變形的晶粒,這一過程通常是在變性劇烈區域完成。在變形溫度達到一定的前提下,金屬材料的局部錯位密度就會累計到一個最高點,進而發生動態再結晶。因此,金屬的熱處理溫度直接關系到再結晶效果,而且這種關系十分明顯,需要加工人員能夠特別注意。為了能夠更高程度的激活原子,并使它遷移,必須保證變形金屬的加熱溫度達到一定程度,同時逐漸形成結晶。原子的擴散過程能夠獲得熱處理的控制溫度,進而提高金屬材料的斷裂韌性。
3.4熱處理應力和金屬材料應力腐蝕所存在的關系金屬材料的應力腐蝕開裂直接影響到其使用性能,所以必須引起重視。應力腐蝕開裂的產生主要是在特定的腐蝕環境以及拉伸應力的作用,金屬材料出現了脆性斷裂。金屬材料在焊接過程中會存在一些殘余應力,而這些殘余應力卻導致了金屬材料的應力腐蝕開裂。金屬材料在加熱和冷卻過程中其內部組織和性能會發生改變,導致金屬材料的表面和內部溫度存在差異,進而產生一定的熱應力,在這種情況下,金屬內部的冷卻溫度要高于表面溫度,收縮程度比表面小,使得材料內部受到拉應力影響。在金屬材料熱處理過程中,由于材料的性能發生了變化,不同部位有不同的體積,產生了組織應力。金屬材料的表面和內部都會受到不同程度的組織應力和殘余應力的影響。在熱處理過程中的冷卻速度是決定殘余應力和影響淬火質量的決定性因素之一。所以加工人員在進行金屬材料熱處理過程中應該控制好冷卻速度,盡可能地接近標準值,減少應力的產生,進而提高金屬材料的性能。
4結束語
處理好熱處理工藝和金屬材料之間的關系,能夠有效加強金屬零部件的制造水平,同時也促進其他工業生產的加工質量。伴隨著社會主義市場經濟的快速發展,相關研究人員必須不斷探索金屬材料和熱處理工藝之間的關系,提高二者結合的準確度,實現全方位的加工技術。
參考文獻
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關鍵詞: 技工院校 金屬材料 熱處理 教學技巧
金屬材料與熱處理是機械學科中最難學一門課程,這是因為該課程概念繁多抽象、涉及范圍廣、實踐性強、學習內容枯燥乏味,加上中職院校的學生思維習慣差,具有自卑、學習基礎差等特點,在生產實踐方面更是白紙一張,學習起來常常感到有心無力,長此以往,就會嚴重削弱學生對金屬材料與熱處理的學習激情,降低學生的學習興趣。為切實提高課堂教學效率,進一步培養學生動手實踐能力與創新能力,必須對金屬材料與熱處理教學內容加以改變,運用多種教學手段或教學方法,創設生動形象的課堂教學情境強化教學效果,讓學生主動走入課堂教學活動,從而實現提高課堂教學質量和學生動手實踐能力的教學目標。
一、課前趣味導入,培養學生的學習興趣
精彩的課前導入會讓學生如飲甘露,如沐春風,進入一種美妙境界中。曾有教育家說過,教學成功的藝術在于讓學生對你所教的知識感到有趣。巧妙地開講,會激發學生濃厚的學習興趣,并懷揣期待迫切的心情進入課堂學習,殷切盼望新課的到來。興趣是激發學生的學習動機,調動學生探索科學的關鍵,“興趣是最好的老師”。一旦學生的學習興趣被激發,學習將不再是負擔,而是學生對知識執著的追求。
金屬材料與熱處理是一門概念繁雜抽象、實踐性強的課程。從我國目前中職院校的學生情況來看,他們大多是剛初中畢業的學生,年齡尚小,沒有任何與金屬材料與熱處理相關的知識儲備,生產實踐更是白紙一張,學起來難免感到吃力困難。但教師有趣的引導,則能調動學生的學習積極主動性。在第一堂課授課時,就需要教師精心安排設計教學內容。萬事開頭,有了好的開端,就成功了一大半。
金屬材料與熱處理的開篇緒論是對本課程的一個導入。緒論課就好比打擂中開場的鑼鼓,鑼鼓敲得怎樣,直接影響后面內容的講授。因此,講好緒論就顯得尤為重要。緒論內容不僅僅是對一門課程的簡介與介紹,更多的是對學生學習興趣的啟發和引導。譬如有的學生愛好武俠小說,其中有絕世武功,如九陰白骨爪、降龍十八掌,也有許多寶劍,如倚天屠龍劍、干將莫邪劍。其中越王勾踐劍出土于1965年,已有兩千多年的歷史,卻依然鋒利無比、寒光閃爍、削鐵如泥,其劍表層紋飾清晰精美,尾部刻有11個間隔為0.2mm的同心圓,這是現代車削加工技術也很難實現的,它的生產制造過程仍是一個謎。講到這里,教師可將其生產制造過程中涉及成分、材料鑄造及防銹處理等專業知識引入課堂教學中,讓學生對其學習產生興趣。
二、舉例具體形象,強化課堂教學效果
合理的課堂演示,可將一些深奧晦澀的問題直觀、具體地反映出來,加深學生對知識點的理解與掌握,從而達到深入淺出的課堂教學效果。
例如在講解載荷分類一節時,如果采用講授法將理論知識直接灌輸給學生,學生可能很難理解其背后的含義,但是如果通過圍繞概念舉例,用學生生活實際所熟悉的事物,進行分析、比較,則會給學生煥然一新的感覺,讓其積極主動地參與課堂教學,同時能豐富學生的知識。因此,在講靜載荷時,教師可就課桌上文具盒的受力情況進行分析;講沖擊載荷時,可就乒乓球對球臺的沖擊力進行分析;講交變載荷時,則可在黑板上對自行車輪轉動時輻條受力情況進行繪圖分析。通過這幾種不同載荷的演示分析,不僅有利于學生理解記憶,而且可以讓學生直觀地感受到不同載荷對物體所達到的不同破壞效果,從而為下面與力學性能有關的概念講解做好鋪墊。教學實踐證明,這種簡單的演示實驗,對幫助學生準確理解與掌握概念起到很大的作用。
三、運用多媒體設備,創設課堂教學情境
近幾年來,現代多媒體技術在課堂教學中的運用越來越廣泛,也愈發受到廣大教師的關注與重視。投影儀、幻燈機等現代多媒體設備進入課堂,為金屬材料與熱處理的課堂教學效率提升提供了有利條件。多媒體在課堂中的運用能把各種材料再現出來,并營造和諧、愉悅的學習氛圍,讓學生視、聽、說等多種感官都能得到發展,促進學生德智體美等綜合能力的全面發展。運用幻燈片功能,創設直觀語言交際情境;運用錄音設備,營造良好的學習氛圍;運用播放功能創設逼真言語交際情境。多媒體教學設備的運用,能將抽象的課堂生動化、形象化,使學生在學習過程中猶如享受一場奢華的盛宴。
例如在教學“鋼的熱處理”一節時,由于淬火、正火、回火、退火等熱處理操作工藝受儀器條件的限制,不能進行現場操作演戲。課堂上如若單憑幾張掛圖、幾個應用案例分析,很難將枯燥抽象的教學內容傳授給學生,如果這時教師運用多媒體教學設備的播放功能,將熱處理操作工藝以視頻的形式展現出來,讓學生通過直觀觀看與感受,了解與掌握熱處理工藝的具體操作方法,從而將其轉化為自己的知識,如此學生就能很容易地掌握教學知識。
總而言之,金屬材料是一門實踐性、技術性都很強的學科,對于剛畢業的初中生而言,難免深奧晦澀,如果直接講授教學內容,學生往往會感到吃力困難,但是如果教師采取一系列的教學手段或教學方法,則能夠有效激發學生的學習興趣,強化課堂教學效果,有助于培養學生的動手實踐能力,促進學生綜合能力的全面發展。
參考文獻:
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金屬材料與熱處理是機械專業的基礎課程,主要內容包括金屬材料、組織、性能和熱處理方法等,通過本課程的學習,學生應掌握金屬的性能特征、熱處理工藝的正確選擇等知識和技能。對于高職機械專業中金屬材料與熱處理這門課程,大多數教師都倍感頭痛。由于這門課的內容比較枯燥,有些院校的實驗條件又不能完全滿足教學需要,再加上學生沒有充分認識到這門課程的重要性,導致該課程的教學效果始終難以達到預期標準。并且這門課內容寬泛、涉及面廣,由于其中含有大量敘述性文字,而邏輯性卻不強,以至于學生不易將其內容梳理和掌握,從而產生了厭學情緒、致使教師授課困難的問題產生。教師要轉變觀念,采用適合新時期高職學生的教學方法。教學觀念的轉變必然導致教學方法手段的革新。教育工作者的目的不單單是為了讓學生掌握知識,還要使學生獲得智力的發展、能力的培養,以及素質的提高。教無定法,學要得法。教師要采取不拘一格的教學方法,去挖掘學生的潛在意識,培養興趣,開發智力,寓教于樂。
二、課程改革模式
以興趣的情景激勵學生學習情緒。興趣是理解情感和表達的需要,是激發學生學習過程中最具活力的部分,是最好的老師。學好一門課的前提便是對這門課抱有興趣,這樣才有學習的動力。很多學生學不好的原因就在于缺乏學習興趣,體會不到這門課的樂趣所在。所以注重對學生學習興趣的培養是教師應注意的一大問題。培養學生良好的學習興趣,并能夠可持續發展,對端正學生學習專業課程的態度尤為重要。因為在高、初中教育,乃至小學教育都是“填鴨式”教學,絕大多數學生已經厭煩了這種教育模式,都希望能夠升到高職院校之后得到放松。很多學生不是不想學習,而是因為缺乏了學習的興趣,缺少了學習的動力,隨著時間的推移,甚至達到了疲倦的程度。因此,作為教師,在教學的過程中,就應該通過多方面、多層次和多元化的教學手段來實施教學,以至于讓學生對學習產生興趣,保持并發展這種有益的狀態,才能使課程教學狀況真正得到改善。
三、課程改革手段
1.列舉實例,吸引學生注意力教師只有熟悉學生感興趣的相關主題內容,才能教師在課堂上針對學生的狀態靈活地講授,使教授的內容貼近學生的生活,讓學生產生熟悉的親切感,以引起學生的注意,并進一步激發學生對學習內容更深層次的好奇心和學習動機。例如,在講解金屬的材料部分時認為,概念不應該被復制,而是應該強調知識概念的焦點,因而引導學生,列出一些生活中常常遇到的實物例子。例如“金項鏈是黃金做的”“用鋁做成的易拉罐”“車床床身是鑄鐵做的”“銅線做成的電線和電機”等。因為這些東西都是學生能夠看到,甚至是能夠使用得到的,已經有了一定程度的認知,所以,在講授金屬的性能時,很多同學就可以很快地理解和接受了。列舉實例的教學方法雖然簡單,但卻能立刻貼近學生的實際生活,快速引起學生的注意,以達到良好的教學效果。這同時也要求教師在教學過程中應多注意觀察生活,收集材料,以在教學中使用。
2.設置懸念,激發學生探究精神“金屬材料的力學性能”是教學的重要組成部分,但內容很抽象,如果直接講授,很難引起學生的學習興趣,也不利于學生的理解和接受,所以,在講述到一個新的知識點后,再繼續深入研究的時候,突然中斷講解,改換另一個話題,作為鋪墊。這時候,同學們就會有很大的反應“接下來會是怎么樣了?”這時,讓大家先思考一下:“你覺得接下來應該會產生怎么樣的效果呢?先動動腦筋思考一下,然后再一起來揭曉答案。”這樣給學生留下一個懸念,讓學生先自行地深入思考,也可以激發學生繼續學習的興趣。
3.換位教學,提升學生學習興趣就是把金屬材料與熱處理這門課當做別的課程,以不同的講課方式來進行。例如在鐵碳合金相圖這一章節時,就不再以金屬材料與熱處理的上課方式來講授了。因為學習相圖之前,大家已經接受了很多枯燥的概念理論知識,再這樣講下去,學生肯定不會容易接受,而且會越聽越亂。這時,就可以告訴大家:“好了!同學們,既然我們現在對鐵碳合金相圖的基本相已經有了一個大概了解,那現在就讓我們來放松一下,換一個題目來說,讓我們上一次美術課吧。”這時,就可以用生動的語言來把相圖做一個比方,用美術的方式來把相圖描述出來,讓大家親手畫出來。等大家把它畫出來之后,才知道原來我們畫的就是鐵碳合金相圖。這樣大家對相圖的理解就會更加深刻了。
4.合作學習,增強團結協作意識傳統的教學,缺少鍛煉學生獨立思考和探索的能力的手段,學生學習專業知識的能力很難得到改善。采用小組合作學習:一方面,不僅可以完全解決上述問題,同時,也提高了學生之間的協調能力和溝通能力,大大提高了學生之間的友誼和班內的團結;另一方面,學生單獨學習不容易找到自己的缺點,不容易解決疑難問題,不能有效提高學習效率,學生采用小組學習,共同討論研究,可以相互學習彼此的長處和優點,糾正自己的缺點和不足。
關鍵詞:導入;興趣;技法
導入是引起學生注意,激發學習興趣,形成學習動機,明確學習目標和建立知識間聯系的教學活動方式。新課的導入雖僅占幾分鐘或幾句話,但它正如影劇的“序幕”一樣,可以引起學生的注意和興趣,撥動學生的心弦,充分調動學生的學習積極性和主動性,同時還起著新舊課程之間的承上啟下的作用。導入的方法要依據教學的任務和內容、學生的心理需求和知識基礎,以靈活多樣的方式進行,對《金屬材料與熱處理》的教學,筆者總結出以下一些行之有效的方法。
一、銜接導入法
主要是根據知識之間的邏輯聯系,找準新舊知識的聯結點,以舊引新。由復習舊知識入手,導入新課,這是常用的方法。例如,學習“鐵碳合金的相及組織內容”時,可以先復習間隙固溶體的概念,分析其由溶質和溶劑組成,接著引入C能溶解在α-Fe或γ-Fe中,形成鐵碳合金的兩個相。由此引入新課順理成章,水到渠成。
二、激疑導入法
“學起于思,思源于疑。”疑是學習的起點,有疑才有問、有思、有究,才有所得。利用問題,產生疑惑,激發思維。例如,講解“金屬的同素異晶轉變”時,先讓學生回答在固態下金屬鐵屬于哪種晶格類型。通過回憶,有的學生說屬體心立方晶格,而有的學生認為屬面心立方晶格。教師可先肯定兩種答案,這時學生會感到困惑,緊接著教師指出某些金屬元素在固態下,可以存在幾種晶格類型。接著就來學習這方面的知識,即金屬的同素異晶轉變。這樣引入新課起到承上啟下的作用,既讓學生復習了舊的知識,也很自然地進入了新課學習。
三、類比引入法
有些概念、原理比較接近,學生容易混淆。在講新課概念時,應以類似的舊概念作類比引入,有助于認清概念的區別。例如,講“正火”的概念時,以“退火”概念的復習為引入,退火是將鋼加熱到一定溫度,保溫一定時間,然后緩慢冷卻到室溫時的熱處理工藝;而正火是將鋼加熱到Ac或Accm以上30℃~50℃,保溫一定時間,然后在空氣中冷卻下來的熱處理工藝,通過Fe―Fe3C相圖分析兩者在加熱溫度和冷卻速度上的區別,加深認識,從而引入正火內容的講解,比較自然、比較流暢。
四、懸念激趣法
在熱處理教學中有相當一部分內容缺乏趣味性,學起來枯燥,教起來干癟。對這些內容就要求教師有意識地創設懸念,使學生產生一種探求問題的奧妙的神秘感,從而激發起學生的學習興趣。例如,在“鋼的表面熱處理”這一節的教學中,我們可以從“夾心餅干”中得到啟發。那么,如何處理,使同一種材料具有“夾心餅干”的特點:即材料內部具有足夠的塑性和韌性而表層具有高的硬度和耐磨性。鋼的表面熱處理就可以很好地解決“夾心餅干”的問題。這樣引入新課,可使枯燥的知識變得趣味橫溢。
五、激情引入法
以學生已有的生活經驗、已知的素材為出發點,教師通過生動而富有感染力的講解、談話或提問,以引起聯想,自然地導入新課。例如,“純金屬的結晶”這節課的導入人們常說下雪不冷化雪冷,為什么會這樣呢?教師由這個疑問引出水三態轉變時要放出或吸收熱量,進而引入純金屬的凝固(結晶),學習結晶平臺時再詳細講是放出還是吸收熱量。這樣既能自然引入新課,又能為新課的學習打下良好的基礎。
六、借助事例法
用學生生活中熟悉的事例來導入新課,能使學生產生一種親切感,起觸類旁通的功效,也可介紹新穎、醒目的事例、為學生創設引人入勝的學習情境。例如,“金屬疲勞強度”的教學可用生活事例引入。一上課,教師準備一塊長條薄鐵片,反復折一處,過一段時間鐵片會折斷。教師詢問折斷原因,根據同學的回答,確定折斷原因是金屬疲勞,通過生活中熟悉的事例把全體學生的注意力集中到本節內容的學習上。
七、設問引疑法
教學過程是一種提出問題和解決問題的持續不斷的活動,所以在教學之始,編擬符合學生認知水平、富有啟發性的問題,引起學生聯想,或滲透本課的學習目標,能收到較好的效果。例如,“零件的熱處理工藝分析”的導入,教師可先復習五種熱處理方法,然后展示某個零件實物或某個零件加工過程的錄像,并問這是什么零件,一般如何加工完成。部分學生能認出這是什么零件和一般加工方法,教師可作適當的補充。通過觀看直觀的零件加工過程和問話刺激學生,隨之提出本課要解決的兩個問題,向學生滲透本課的教學目的:
1.這個零件的生產過程需要安排哪幾個熱處理方法?
2.需要的熱處理安排在生產過程的哪個工藝位置較合適。
本節課就可沿著這兩個問題逐漸展開。
八、開門見山法
有些內容的課前導入,用前幾種方法顯得生硬而別扭,這時就可以開門見山地講述新課。這是直接闡明學習目的和要求、各個重要部分的內容及教學程序的導入方法。某些章節的開頭往往用這種方法,如,“鋼的熱處理原理”這一章,就可以這樣開頭:當制造某個零件在材料確定的條件下,需改善其力學性能,就要采用熱處理的方法。今天要學習的這一章就是有關熱處理基本原理、操作方法、工藝選擇等的內容,是本課程的重點。由此簡要說明學習目的和要求之后,引入新課。
總之,在教學準備階段,要根據本節內容的特點和前后內容的聯系,靈活地選擇教學方法,既要激發學生學習本節內容的興趣和求知欲,又要引起學生積極思維,自然地引入新課內容。其目的都是為了使學生更好地掌握知識,更好地增強能力。
參考文獻:
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教師的責任是,在教學過程中通過多途徑、多層次、多樣化的教學方法,制造專業教學的亮點,實施興趣教學,從而讓學生產生學習興趣,維持并發展興趣,這樣才能真正地學好這門課程。通過幾年的教學實踐,筆者總結了以下幾種興趣教學的實施手段和方法。
一、講好緒論,培養學生學習興趣
一開始就讓學生學懂,這樣既增強了學生的自信心,感受到成功的喜悅,又使他體驗了學習的快樂。學生會對自己熟悉或相關的課題內容產生興趣。因此,教師上課時應針對學生的狀況,靈活地使課本內容貼近學生的生活和經驗,使學生對教學內容產生親切、熟悉的感覺,吸引學生的注意力,進一步激發學生學習更深層次內容的求知欲望和學習動機。
舉例教學就是貼近學生生活和經驗的一種教學方法。比如在介紹金屬材料時,筆者不是照搬概念,而是引導學生列舉一些生活中的金屬實物及其使用材料的例子。學生從身邊的生產、生活中舉了很多例子,如“教室的窗戶是用鋁合金做的”,“門是用鋼做的”,“機床的床身、臺虎鉗的鉗體是鑄鐵做的”,“電機機芯是銅芯或鐵芯”,“不銹鋼飯盒”,“香煙盒的內包裝紙是錫紙”等等這些物體都是學生平時見過甚至是用著的,學生馬上能聯想起來,使學生腦海里對金屬材料產生朦朧感。然后順勢給學生講金屬材料的發展史,從古代的石器時代,青銅器時代、有色金屬時代、黑色金屬時代,到現代的合金時代。結合歷史事件,讓學生了解到金屬材料的使用過程是人類文明和科技發展的重要標志,激發學生學習的興趣,從而收到良好的教學效果。
二、講故事,導入學習知識點
在機械專業課的教學中應該善于挖掘課本知識點中的背景故事、歷史故事等,將這些與專業知識息息相關的故事講給學生聽,對于提高他們的學習興趣大有裨益。例如,在講到“淬火”這個單元時,以中國古代熱處理的發展史為線索,挖掘出“淬火”這道熱處理工藝背后的歷史故事:在我國古代,鋼鐵兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝得到了迅速發展。
三、多媒體教學,既形象又生動
運用形象、直觀的多媒體技術可以創設出一個生動有趣的教學情境,以其獨特的形、聲扣動學生的心弦,化無聲為有聲,化靜為動,使學生進入一種喜聞樂見的、生動活潑的學習氛圍,從而使學生產生極大的學習興趣。例如,講解鐵碳合金相圖時,如果不用多媒體教學,照本宣科,枯燥乏味,學生即理解不了,又無興趣,課堂效果可想而知。如果采用多媒體教學,再結合課本中鐵碳合金《相圖訣》,講解點、線、面時,動畫不同色彩顯現出來,即活躍了課堂氣氛,又培養了學生學習的興趣。多媒體的運用,讓不易理解的重點、難點,變得生動、形象、具體,清楚易懂,使教學收到了事半功倍的效果,提高了課堂教學的質量。
四、靈活教學,不同專業,側重點不同
根據專業實際情況,對學習內容進行適當的調整。對于不同專業的學生在學習時應根據專業的不同選取不同的側重點,對于一些與專業關系不緊密的知識,可以減少教學時數或干脆刪掉,這樣就可以集中有限的時間和精力保證重點內容的學習。就本校的情況看,機械類有四類專業:機電、鉗焊、數控、車工。以焊工專業的金材學習內容為例,由于焊接的質量是反映于焊縫的質量,而焊縫的質量則取決于熔池金屬的結晶,所以應側重于金屬的結晶、相變過程及化學成分和溫度環境對材料結晶性能的影響,再輔以熱處理、材料的性能等知識。同樣,對于鉗工、數控、車工專業的金材學習內容,也應以加工過程中要使用的知識為主。這幾個工種都是對材料進行精度加工,材料的材質及刀(刃)具的性能對于加工的精度有著舉足輕重的作用。所以,學習應側重于材料的牌號、刀(刃)具的性能和類型及選用等,再輔以熱處理及相關知識。
Abstract: Metal Materials and Heat Treatment course is the major course of mechanical engineering in secondary vocational schools, and its theory and practice is very strong. This article starts from how to raise the students' interest in learning the courses in the first place, and then expounded the development and integration of knowledge in teaching, which fully reflecting the advancement and application of knowledge, and explores suitable teaching methods around the merits of vocational students.
關鍵詞:中職;優化教學;趣味、快樂學習
Key words: vocational;optimize teaching;fun and happy learning
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)11-0190-02
0 引言
中等職業學校的學生基本上是剛走出中學校門的學生,大部分是十六歲左右的未成年人,是由未成年人向成年人過渡的一個非常重要的時期,也是他們職業技術形成的重要時期。由于他們有未成年人的特點,接受能力強興趣廣,注意力易分散,容易使中職學生的技能知識不鞏固,影響到他們的職業技能的提高,所以在教學中應根據他們的特點進行有的放矢的教學。如何才能學好這門課,主要取決于老師的教,其次,是學生的學。在教學過程中,教與學是學習的兩個方面,忽略任何一方都是不全面的,教學效果的好壞在很大程度上取決于教師的“教”,取決于教師主導思想的正確與否、教學方法和手段更新的快慢。筆者從事《金屬材料與熱處理》十幾年,在教學過程中,筆者認為教師要從學生要培養自己“快樂學習”“趣味學習”的良好心態,以不斷提出質疑、解開疑團、回答“為什么”為切入點,刨根問底,融會貫通,使教與學互動配合,從而實現教學目的和任務的要求。
1 教師的教要優化方法、理順關系、抓好過程,不斷提高自身綜合素質
在上《金屬材料與熱處理》課時,教師要以現有中職學生的水平、學校的教學設備以及教學活動情況為出發點。由于教學活動的復雜性、教學因素的多元性決定了我們教學方法的多樣性。最好采用以教師為主導、學生為主體的啟發式教學。
《金屬材料與熱處理》各章節的內容比較枯燥、乏味,教師若一味講授,沒有實物、模型、掛圖,這樣很難提起學生的學習興趣。如何把枯燥、乏味的授課模式變得生動有趣起來,這是我們每個教師所要思考和努力實現的。如上《金屬材料與熱處理》課的第二章金屬材料的力學性能課時,我們可先要求學生自學,再看相關的教學片,并對照問題思考,同時讓學生對照材料做拉伸實驗進行觀察分析,接下來由教師提問、質疑材料做拉伸實驗的變化,材料各項指標的確定。對學生回答不清楚的或錯誤的,進行討論解決、訂正分析,最后由教師進行歸納,對疑點進行小結,對本章節課中的重點進行分析。激發了學生學習積極性,加強了師生互動,教學過程熱烈、清晰、流暢。使課堂更精彩。
1.1 激發學生的求知興趣 “興趣是最好的老師”是調動學生探索知識的內在動力。教師應深入淺出,結合實際進行教學。教學過程中應注重鼓勵學生大膽探究。質疑對學生的學習是重要的,心中有了疑問,也就有了探究的動力。只有喚醒學生的問題意識,激起他們敢想、敢問、敢說的自信心。才能讓學生的探究能力得到提高。
1.1.1 結合生產和生活中的實例來調動學習的積極性 結合生產和日常生活中實例來授課,比如挖掘機,裝載機的斗子都是經過高溫淬火處理,使用耐磨鋼制成的。這樣可以激發學生的學習興趣,又調動了他們學習的積極性和主動性。
1.1.2 利用實物、模型、掛圖、參觀等增加感性認識 不能照本宣科,要利用教具、模型等實物,在教學中使用教具、安排一定的實驗環節,學生的學習興趣會得到提高。這樣生動、直觀的形式,使學生帶著一種好奇心進入教學中,定時安排學生參觀我校定點實習單位寧夏長城須琦鑄造廠,鑄造車間,熱處理車間。使學生對熱處理各項工藝有更深、更進一步的了解,把抽象的知識點演變成生動的、易理解的具體形象,教學活動水到渠成,達到事半功倍的效果。
1.1.3 采用多媒體教學手段激發學習熱情 隨著教育現代化的普及,多媒體計算機輔助教學越來越多地用于教學實踐,也正在影響并改變著我們的教學活動。多媒體教學有眾多的優勢:可化抽象為具體,增強感性認識,激發了學生的學習熱情與求知欲,開闊了學生的視野,增大課堂容量,提高教學效果。利用投影、幻燈、錄像、計算機輔助教學等多媒體手段,突出多媒體的輔助教學作用,淡化其“裝飾”效應,讓學生在形象生動的情景中經歷探究過程,獲得理智和情感體驗,
1.2 調整教學內容,改進教學方法,抓好教學過程是關鍵
1.2.1 以“實用、夠用”為原則,調整教學內容。以社會需求為標準,以專業必備知識為主導,以能力為主,夠用為度,保證學生所學的知識有用、實用、夠用為原則,同時還考慮到學生在以后工作中發展的可能性需要,以學生應知應會為目的,根據學生實際情況,確定各學科教學內容,對教材內容進行篩選,組織教師自編一些適用于本校教學的教材,讓學生在校有限的時間內學到更多的知識和技能。
1.2.2 變“以教師為中心”為“以學生為主體”。在整個教學過程中,以行動導向教學為主,結合案例、項目、四步和分層次等教學方法,形成師生之間,邊教邊學邊做的理論與實踐交替進行的方式,使之感性與理性相互結合,突出學生動手能力與技能培養,充分調動和激發學生的主動學習興趣,充分體現了教、學、做三合一的職教手法,形成了學生主動學、樂意學,教師認真教、愿意教,教學相長的良好局面。
1.2.3 教學過程是教師與學生的互動過程,本身蘊涵著課堂的教學質量。因此教師要進行教學方案的合理設計。以研究科學有效的課堂提問為核心,扎扎實實地開展課例研究,切實提高課堂教學的有效性。通過提高教師課堂教學中對課前預設問題的有效提問,激發學生的學習興趣,啟迪學生的思維,活躍課堂氣氛,引導學生去探求知識,培養學生語言表達能力、動手動腦的能力,提高學生課堂教學效率,培養學生的創新品質,促進學生素質的全面發展,提高學校教育教學質量,形成學校的辦學特色。在《金屬材料與熱處理》課中,每一章節都有重點、難點。這樣就要求我們在上課過程中,明確教學目標,弄清哪些是重點,哪些只要一般認知。明確教學目標任務有助于教師確定教學活動,制訂教學措施,確定教學方法,有助于教師對教學過程的分析和調控。
1.3 教師要提高自身的綜合素質 教師要從學生適應就業市場的需要,及時的更新自己的知識和技能,作為機械專業的教師,應當學習專業知識,練就實踐技能,學習教育理論,研究教學規律,提高業務水平,同時對于在生產中使用的各種加工方法、機床及設備的相關知識、操作技能有一定程度的掌握與了解,這樣才能在教學中熟練地將理論與實踐相結合,講課來才能得心應手。另外,現代社會飛躍發展,知識更新快,信息量大,不樹立終生學習的思想是跟不上時代步伐的。因此,教師必須努力鉆研專業理論,不斷學習現代教學教育理論,完善知識結構,及時傳遞新的信息,并用新的教具和新科技手段輔助教學。
1.4 要協調教材、學校、學生三者之間的關系,優化教學目標 由于中職教育主要突出技能型教育,學生的動手能力更重要。教材大綱確定教學目標時,一定要考慮學校的實際情況與教學條件,以及學生的素質。教師在確定教學目標時,不能照搬大綱上的教學目標和任務。要在不脫離大綱的前提下,適當調整理論性強的內容,針對《金屬材料與熱處理》課本的實際和學生知識體系的實際,制定相應的教學目標。任何偏高的教學目標,使學生無法理解時,都會大大挫傷學生的學習積極性。如對《金屬材料與熱處理》一書,我們在教學過程,盡量降低要求或去掉理論性強的內容,多講些學生必須要掌握的內容,以適應當前教材改革的需要。
2 學生的學要變被動為主的、便無趣為有趣,培養自己“趣味學習”“快樂學習”良好心態
2.1 養成良好健康的作息習慣是學生提高學習效果的前提和保障 俗話說:“身體是革命的本錢。”學生正處在生長發育期,需要充足而有規律的的休息來保證身心的健康成長,以充沛的精力、飽滿的精神投入到學習與生活中去。只有擁有一個健康的體魄,才能更好地去學習知識、提高素質。我校學生有相當一部分晚上查完自習,偷著溜出去通宵都在上網游戲,導致在課堂上昏昏欲睡、無精打采、聽課效率不高,使得學習成績下降,老師的講授方法和手段再生動有趣,也抵不過身體機能虧損需求補充能量的迫切。因此,學生首先要端正學習態度,戒掉“網癮”,嚴格遵守學校的作息時間,養成良好、健康的作息習慣,上課才能精力充沛、認真聽講。
2.2 趣味學習、快樂學習是激發學習動力的關鍵 愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”。興趣是構成學習動機中最現實最活躍的成分,就多數學生而言,智力差異并不十分明顯,而導致學生兩極分化的一個重要原因是學生對某一學科是否感興趣。當一個人對其所學的知識產生濃厚的興趣時,可以促使其大腦處于活躍狀態,這時感知更清晰、觀察更細致、思維更深刻、想像更活躍、記憶更牢固,達到最佳的學習狀態。課堂教學中,有心的教師往往會創設生動活潑、愉快有趣的教學情境,創建民主、和諧、融洽的教學氛圍,從而激發學生積極主動地投入到學習中去,使課堂教學活動取得事半功倍的成效。
2.3 培養自學能力 自學能力是指學生在充分了解自己存在的不足后,自覺、主動地通過學習來彌補自己不足的一種能力。自學能力是每個學生都必須掌握的一種能力,因為學生通過課堂學習所獲得的知識是非常有限的。有研究表明,現在知識更新或者增加一倍只需要幾年的時間,也就是說學生在他們的一生之中必須時刻學習,才能保證跟上時代的節奏。自學能力是學生適應社會必須掌握的一項基本技能,在今天這個社會它顯得更為重要。授人以魚,不如授人以漁。因此,與其教給學生更多的知識,倒不如讓他們掌握學習知識的能力,使他們能夠隨時隨地根據自己的需要有選擇性地進行學習,從而更適應社會和環境的要求。
2.4 優化教學方法,以學生為主體,教師為主導 教學的主導思想應該是充分調動學生的積極性,以學生為主體,發揮學生的能動作用,使學生容易接收又能愉快學習,而不是強迫學生生吞活剝的全面接收,教師不光要正確的傳授知識,還要教給學生學習的方法。要根據學科特點選擇不同的教學方法,通過多種途徑,調用多種手段激發學生學習熱情,使學生積極參與教學活動,以培養學生的思維,提高學生綜合素質。
參考文獻:
[1]陳海魁.機械基礎[M].北京:中國勞動和社會保障出版社,2001:73-80, 86-93.
關鍵詞:金屬材料 熱處理 首次印象教學
金屬材料與熱處理作為一門專業技術基礎課,以講述專業技術理論為主,且緊密聯系生產實際。機械制造專業的學生無論從事機械制造還是維修工作,都會遇到各種金屬材料的選用及熱處理問題。在生產中,如果選材不當,或者零件的熱處理工藝選得不合理,零件就將不能達到使用要求。因此,機械專業學生必須掌握金屬材料的成分、加工方法、組織、性能、用途之間相互聯系的基本知識,并能運用這些知識解決生產實際中遇到的具體問題。但由于專業知識缺乏,加上課程內容抽象,致使學生學習積極性不高,從而影響了教學效果。筆者認為要讓學生對本課程產生濃厚興趣,首次印象教學至關重要。
一、激發學生興趣
從事首創記憶實驗研究的德國心理學家艾濱法斯指出:“保持和復現很大程度上依賴于在有關心理活動第一次出現時注定和興奮的強度”。所以,在金屬材料與熱處理的教學過程中不可忽視首次印象教學。
金屬材料與熱處理不同于一般的專業課,學生首次接觸這一內容,有許多新概念、新名詞,需要記憶的內容較多。為提高首次印象教學質量,教師首先應使學生對該門課程產生濃厚興趣。
興趣在需要的基礎上產生。教師可以講述機械制造與維修過程中所碰到的問題,譬如為什么車刀、絞刀、手工鋸條等工具應選用不同的材料制造,為什么零件在生產、加工過程中要進行熱處理等等;也可在開始本課程教學之前,帶學生到企業生產車間參觀,了解機械零件的生產工藝過程,使教學和工廠實際密切聯系起來,幫助學生更好地領會所學知識的意義,激發學生的求知欲望。以生產汽車變速齒輪為例,經過對齒輪的結構及工作條件的分析,該齒輪應該選用合金滲碳鋼制造,可選20CrMnTi,用鍛造方法生產毛坯,然后采用正火處理,以消除毛坯的鍛造應力,降低硬度以改善切削加工性能,為以后的熱處理作組織上的準備,再進行機械加工。為滿足工作要求,機械加工后應進行表面滲碳,并于淬火后低溫回火,最后進行磨齒。
以上例子中就要應用到金屬材料與熱處理的知識,通過對實例的分析和實地觀察,可以讓學生大致了解這門課所要學的內容,同時可使學生深刻認識到機械專業學生學習這門課的重要性。這樣學生才會強烈的責任感和興趣去學習。
二、增強課堂教學的趣味性
教師的每一堂課都要上得生動、活潑,具有趣味性,才能更進一步激發學生對學習這門課的興趣。趣味性教學可以使學生的注意力高度集中,學生被教師的授課所吸引,將使首次印象教學收到良好的效果。
根據筆者多年的教學經驗,要讓學生對這門課產生濃厚興趣,第一堂課很重要。第一節課是緒論,如果單根據書本知識講解,學生會感到枯燥乏味,因此筆者帶了兩件件模具到課堂。在總體介紹這門課時,筆者告訴學生這本教材由兩部分構成,一部分是金屬材料,另一部分是熱處理。當說到這門課的重要性時,筆者運用了這樣一個例子。二根Φ36mm的螺紋鋼,外觀一樣,筆者問學生:“它們有沒有區別?”學生回答:“是一樣的。”筆者就讓一位學生用手彎這兩根圓鋼,其中一根輕而易舉就被折彎了,而另一根學生費了好大的力氣才稍微彎了一點兒。根據這一情況,筆者告訴學生區別圓鋼材料不能只看外表。這樣一解釋,學生的印象加深了,對這門課也產生了興趣。
同時,筆者在實際教學中注意多運用比喻,將一些抽象的理論、概念化為具體的形象,幫助學生理解、記憶。例如在講滲碳體在鐵碳合金組織中的作用時,可以把整個組織比喻為人體,把硬度較低的基體組織比喻為人身上的肉,把硬度較高的滲碳體比喻為人的骨骼,一個人肉多則軟,骨頭多則硬,這樣就使學生形象地理解了滲碳體的多少對組織性能的影響,幫助學生理解了抽象的理論,還活躍了課堂氣氛,有利于學生對知識的掌握和理解。
三、靈活運用多媒體
金屬材料與熱處理這門課實踐性很強,很多工藝過程和設備學生未見過,教師講起來很困難,學生學起來也很難理解。
多媒體教學是頗受中職學生歡迎的一種教學方法,它具有容量大、直觀、容易接受的特點,而且不受時間和空間的限制,能化靜為動、化小為大、化抽象為具體,使視聽結合,形象生動。既能活躍課堂氣氛,同時也能使學生在興奮中愉快地理解和接受教材中的知識點。
在具體的教學過程中,教師可以運用多媒體軟件設計出過程的動畫,通過動態的畫面展示教學內容,比用模型、掛圖的方式更為生動真實。例如用多媒體演示純金屬的結晶、拉伸變形、疲勞破壞、塑性變形的過程等等。其次,也可以運用數碼相機和攝像機開展教學。例如在講解“砂型鑄造”這一節內容時,如果只按照教材內容及圖片來講解,教學效果很差。教師可到相關企業,將“砂型鑄造” 的生產加工過程、生產設備或技術人員的解說等內容拍攝下來,放入課件中,然后在課堂上播放視頻材料,讓學生通過視覺和聽覺兩種效果來了解“砂型鑄造”的相關知識,可以有效避免場地、設備、時間的限制,更生動、清楚、直觀地表現教學內容,使學生得到深刻的印象,從而達到更理想的教學效果。
四、增加實踐教學環節
要提高首次印象教學的質量,除了趣味教學外,還應注重增加實踐教學環節。
心理學家認為,防止遺忘最有效的方法是參加實踐,金屬材料與熱處理這門課與實際的聯系很緊密,通過實踐教學可以使知識更具直觀性,學生對知識的掌握更加牢固。
該門課有許多內容可以通過實踐進行教學。如鋼的火花鑒別,可以直接到工場進行教學。教師先演示,拿不同的鋼在旋轉著的砂輪上進行刃磨,或在切割機上切割,同時講解如何根據各種流線和火花的特征來鑒別鋼的成分。然后由學生自己操作,進行長時間的仔細觀察,直到基本上能鑒別出常用的低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、高速鋼。在講解淬火前后的硬度比較時,教師可以舉這樣的例子:拿出兩個榔頭,一個是學生鉗工實習時做的,一個是從商店里買來的,讓學生比較其區別。學生的回答是“沒有區別”。教師讓一位學生用這兩個榔頭分別敲打幾下,結果學生自己做的榔頭變形了,從商場買的卻沒有變形。學生們都說自己做的榔頭質量不好、硬度低,筆者因勢利導,告訴學生不是質量不好,而是沒有經過熱處理(淬火+低溫回火),這樣學生對知識的印象就更深刻了。
總之,金屬材料與熱處理作為機械專業的一門理論性較強的專業課程,首次印象教學是至關重要的。教師應運用各種教學手段,充分調動學生的學習積極性、主動性,激發學生學習的興趣和求知的欲望。
參考文獻:
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[2]陳亞琴.如何培養學生學習《金屬材料與熱處理》課的興趣[J].職業教育研究,2006(7).
關鍵詞: 金屬材料與熱處理課程 教學建議 教學效果
現在高級技工匱乏,社會需求量增大。職業院校教師應準確地把握理論教學和社會實踐的結合,使學生在學習過程中充分提高實際能力,為未來工作打下良好的基礎。金屬材料與熱處理課程是原有各機械類專業都要求開設的一門專業基礎課,它的特點是理論性強、系統性強,教學目標要求學生既要具備相應的基礎理論知識,又必須具有一定的分析問題、解決實際問題的能力,但由于原有各專業所要求的知識體系和知識結構不同,表現在后續專業課對本課程教學內容的側重不盡相同。在現有課時量不變的條件下,如何能夠使本課程輻射多門專業課程,是我們所面臨的新課題。我聯系教學實踐,提出了以下四條教學建議,以提高教學效果。
一、教材編寫要具備系統性和嚴謹性
作為機械制造重要基礎工藝之一的金屬材料,對于保證零部件內部質量、延長機器使用壽命起著關鍵作用。熱處理是充分挖掘材料潛力,更合理、更節約地使用材料的有效途徑。為保證該課程培養目標的實現,教材應具備科學性、合理性、獨特性、實用性、時代性。然而現在的教材內容繁雜、抽象枯燥,同時理論性較強,不同版本教材基本延續傳統教學模式,追求內容上的大而全,相對重點不突出,有些章節缺乏科學的連貫性和完整性。如金屬材料與熱處理書中對于強化金屬手段的介紹就反映出明顯的分散現象。形變強化、固溶強化、熱處理都是強化金屬的手段,而書中在第二章第一節單獨列出一個知識點首先介紹形變強化,到了第三章介紹合金組織的時候順帶提了一下固溶強化,唯獨熱處理是單獨用一章內容進行介紹的,這樣學生很難將三種方法聯系到一起,往往只知道一個熱處理,而對于有色金屬而言,作為重要強化手段的固溶強化卻多被疏忽。再如第五章在介紹不銹鋼的時候,同一頁上有“不銹鋼的含鉻量都在13%以上”和“鐵素體不銹鋼的含鉻量為11.5%―30%”這樣互相矛盾的話,而且這樣的矛盾語句還不止這一處,使書本的嚴謹性大打折扣。
針對這種現象,老師就必須對本課程有系統性的了解,在整體把握全書的情況下,對內容進行合理的分析與解釋,讓學生在學到知識的同時,也學到分析問題的方式與方法。
同時,由于金屬材料與熱處理知識系統性較強,新舊知識間環環相扣,聯系緊密,因此,在教學活動中應注意通過復習舊知識來講授新課程,綜合已學過的有關概念,揭示它們之間的內部聯系,比較它們的本質特點,發現它們的異同。如當學生開始學習各種金屬特性的時候,就可以將第二章《金屬的性能》相關內容進行復習,同時又可以將前面的基礎理論和具體對象聯系起來。這種反復刺激的方法訓練,最終會達到鞏固基礎知識、提高能力的目的。
二、教學中將理論與實際進行合理聯系
職業教育是培養學生具有適度的理論和較強實踐能力的高等教育。它的特點是以能力為本位,那么如何把金屬材料與熱處理課上所學的知識轉化為指導實踐的能力和實際應用能力就是教學的關鍵。目前進入職業院校的學生水準參差不齊,入校后,接觸到金屬材料課,有的根本聽不懂,導致學習專業課無信心、無興趣。面對這種情況,教師就要在有限的課堂時間內,針對不同的教學內容、不同的學生特點和主客觀存在的不同問題,采取不同的教學方式和方法,這樣才能使學生的能力得到培養和提高。
傳統的教學方法是以教師為中心,以書本為中心,以課堂講授為中心。這種教學方法主要是針對“應試型”教育的。如果沒有學生積極主動的參與,則運用這種教學方式是不可能完成教學任務的。而職業學校的學生往往學習上的求知欲并不高,因此應該摒棄傳統方法,多采用啟發式、導入式、問答式、案例式等教學方法,最大限度激發學生的學習興趣,提高學生的參與熱情,發揮學生的主觀能動性。
對本課程而言,金屬基礎理論部分眾多,而且十分抽象、枯燥,很容易引起學生的厭學情緒。為避免這種現象,我們可以一方面將新方法融入理論教學中去,多舉生動、形象、貼近生活的具體事例闡述教學內容。比如為了闡明一個知識點,可以通過一個故事作為“磚”,最后通過提問的方法把“玉”引出來。另一方面要充分利用網絡資源。現今網絡發達,許多教學相關的視頻都可以搜索到,如淬火部分的內容,書本上只有單純的文字、圖片,單靠教師去講,即使講得再生動,也不如從網上找一段視頻放給學生看來得形象,這樣做也可在一定程度上彌補學校沒有相關設備的不足。經過實踐,學生的學習態度明顯改觀,學習效果也很好。
三、注重平時訓練,改進教學評價方式
職業教育強調的是學生的實際應用能力。而以往考核學生的學習效果只是單一地以期末考試成績來衡量,導致學生不注重平時的訓練和知識積累,考前拼命死記,考時只求及格,考后知識全忘。這種考試方法既不能夠真正檢驗學生的實際應用能力,又不能夠客觀評價教師的教學效果。所以在理論課結業考核中可采取“教考分離”,使任課老師和學生既有壓力又有動力,促進教學質量提高,充分調動學生學習的積極性。把平時訓練、課堂答疑等加入到考核范圍之中。在實踐教學考核中,成績可分兩部分,平時成績占50%,包括學習態度、出勤情況、筆記作業等方面;期末實踐考核成績占50%,減少單調的概念解釋題型,而多出些考驗學生總結能力的題型,或是通過面試(一對一)問答形式進行考核。通過這種新的考評方式可真正檢驗學生的學習效果,實現教學目的。
關鍵詞:金屬材料與熱處理;教學體系;教學方法
作者簡介:劉金明(1976-),男,江西樟樹人,江西理工大學材料科學與工程學院,講師。
劉國平(1974-),男,江西樟樹人,江西省樟樹市第八小學,小學高級教師。
基金項目:本文系江西理工大學2012年校級教改課題(課題編號:3100220004)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)14-0115-01
一、課程概述
金屬材料是工農業生產及國防、科技等領域使用最廣泛的工程材料,其應用與熱處理工藝又息息相關。“金屬材料與熱處理”是研究金屬材料及其強化方法的課程,是高校材料類、材料成型類、材料物理類學生的專業必修課。課程體系涉及的專業知識點多、面廣。隨著社會進步、科技的發展、教改的深入、知識的更新,課程內容、要求及選用的教材等都有很大的變動。目前國內外許多院校在“大材料”的背景下,就“金屬材料與熱處理”課程的教育改革進行了廣泛的探索和研究,其教育方面的中心問題主要集中在培養具有創造性和適應性的復合型人才。
同時隨著知識經濟時代的來臨,科學技術和產業的發展對高等教育的人才培養提出了更高的要求。而目前由于就業形勢的壓力,許多大學生缺乏專業學習興趣,厭學情緒比較嚴重,對前途感到茫然,不知道將來能干什么,以致于學生專業素質、專業技能等存在某些不足。這些反過來又影響到學生的擇業和就業。托爾斯泰曾說過:成功的教學需要的不是強制,而是培養和激發學生的學習興趣。在本科專業教學中,只有充分調動學生的興趣,才能使學生變被動學習為主動學習,確保專業教學質量。學生對專業課程的認識和興趣取決于授課教師正確而又巧妙的引導、培養和激發。
二、課程體系的構建
“金屬材料與熱處理”課程由金屬熱處理原理、金屬熱處理工藝、金屬材料三部分內容組成。[1]這三部分是“成分-工藝-組織-性能”的主線內容,如圖1所示。
1.金屬熱處理原理內容
結合工科院校金屬材料類專業的要求和特點,在課程體系中,金屬熱處理原理內容主要包括三大轉變規律:
(1)鋼的加熱轉變。主要包括奧氏體的形成條件,形成過程,影響因素,奧氏體晶粒度的大小及影響因素。這也是熱處理的第一階段。
(2)冷卻轉變(2個曲線,3大組織轉變)。主要包括過冷奧氏體等溫轉變曲線(C曲線)及連續冷卻轉變曲線(CCT曲線),P轉變,B轉變轉變,M轉變。
(3)回火轉變。主要包括淬火鋼在回火過程中的組織轉變,M分解轉變,殘余奧氏體轉變,碳化物的轉變,滲碳體的聚集長大和α相回復、再結晶。回火時力學性能的變化與回火脆性。通過對金屬熱處理原理的講解,架構熱處理轉變規律知識,為學生學習金屬熱處理工藝打好基礎。
2.金屬熱處理工藝內容
金屬熱處理工藝內容主要包括:鋼的退火與正火;鋼的淬火與回火;鋼的表面熱處理。其相關性如圖2所示。
3.金屬材料內容
在課程體系中,金屬材料內容主要包括:
(1)鋼的合金化基礎。主要有合金元素(Me)與鐵和碳的相互作用、奧氏體穩定元素、鐵素體穩定元素、Me對Fe-C相圖與鋼熱處理的影響、Me與鋼的強韌化的關系。
(2)鋼的分類及編號。
(3)結構鋼。主要有工程結構鋼、調質鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼。
(4)工具鋼。主要有刃具鋼、模具鋼、量具鋼。
(5)特殊鋼、主要有不銹鋼和耐熱鋼。
(6)鑄鐵。主要有灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。
三、課程教學方法的優化
第一,巧用直觀教學法。直觀教學法就是教師通過實物、可視資料等手段,使學生建立基本概念,掌握基本操作技能及各種規律,突出重點,突破難點。直觀教學能充分發揮學生認知的
主體作用,培養學生學習的積極性、主動性和創造性,從而取得較好的教學效果。[2]在“金屬材料與熱處理”課程教學中,可充分利用一些經過不同的熱處理工藝所獲得的顯微組織照片、熱處理工藝過程視頻資料、力學性能測試、模擬動畫等,通過直觀、生動的素材,使學生對金屬材料及檢測方法有更直觀的認識,對熱處理原理及組織轉變過程更容易理解、吸收、消化。
第二,巧用疑問與興趣教學法。疑問教學法或問題教學法就是以問題為載體貫穿教學過程,使學生在設問和釋問的過程中萌生自主學習的動機和欲望,進而逐漸養成自主學習的習慣,并在實踐中不斷優化自主學習方法,提高自主學習能力的一種教學方法。[3]問題教學法充分體現學生的主體地位,能有效地激發學生自主學習的主動性和積極性。而趣味性教學,就是以激發學生學習興趣為心理基礎,結合教材內容,靈活多變地用學生樂于接受的趣味性故事和語言組織教學。[4]例如在講授熱處理原理時,分析圖3中三條曲線變化的原因。淬火處理工藝如下:亞共析鋼:加熱到Ac3以上充分奧氏體化后,急冷淬火。過共析鋼:加熱到Acm以上充分奧氏體化后,急冷淬火;加熱到Ac1~Acm之間充分奧氏體化后,急冷淬火;馬氏體的硬度與其中含碳量的關系。
這些變化的原因是淬火工藝的關鍵點,是如何提高強度和綜合性能的切入點,貫穿金屬熱處理原理到工藝整個過程。
第三,巧用案例教學法。所謂案例教學,就是在教師的指導下,根據教學要求,組織學生對案例的調查、閱讀、思考分析、討論和交流等活動,教給他們分析問題和解決問題的方法,進而提高分析問題和解決問題的能力,加深學生對基本原理和概念的理解的一種特定教學方法。[5,6]例如汽車鋼板彈簧,在汽車行駛過程中承受各種應力的作用,其中以反復彎曲應力為主,絕大多數是疲勞破壞。而且,同樣的材料熱處理是否正確,其壽命相差也很大。所以要合理選擇材料并對所選材料進行成分、組織、性能分析,制定合理的熱處理工藝。
四、結論與建議
“金屬材料與熱處理”課程體系的構建應與專業培養目標相一致,并與培養計劃中的其他課程如“材料科學基礎”相互補充,相得益彰。課程內容涉及面廣,但在實際教學過程中應有所側重,在學時緊的情況下,有些內容甚至可以由學生自學,如鑄鐵、其他材料簡介等章節。并盡可能給學生提供實踐的機會。課程的實際教學過程,往往是幾種教學方法結合,使教學更為生動,知識更容易為學生所接受,從而提高教學效果,并在教學過程中探索更多的有效的教學方法。
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