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金属材料与热处理课程教学方法探讨

2021-01-21  |  所属栏目: 来稿选登  |  阅读次数: 

  [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。

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