“金属材料与热处理”教学体会

“金属材料与热处理”教学体会

摘要：“金属材料与热处理”是机械类专业的一门专业基础课，也是文化理论课和专业课之间的衔接，理论性和实用性较强。该课程内容涉及名词概念多，大多较为抽象，不易理解，学生学习时感到比较费力。教师灵活运用教学方法，利用计算机多媒体教学，激发学生的学习兴趣，获得了较好的教学效果。本文拟根据教学过程中的若干尝试，谈一谈笔者的教学体会。

关键词：金属材料与热处理；课堂效果；多媒体；学习兴趣?オ?

作为化工技工学校，教学的宗旨是培养具有基本专业理论知识和熟练操作技能型人才。传统的教学模式往往将理论教学与实习教学分开进行，使理论和实践严重脱节，给学生的学习造成一定困难，也造成了理论教学与技能培训之间的重复教学和资源浪费，严重影响了教学质量的提高和技能型人才的培养。由于知识更新加快、学生在校学习时间缩短，南京化工高级技工学校（以下简称“我校”）采用了“2 + 1”学制

［1］，即学生在校学习2年，之后进入工厂顶岗实习1年。这种学制使得传统的教学方法已难以适应新形势的需要。针对这一问题，我校采用“一体化教学”的模式，以提高学生专业技能水平为目的，以操作性技能教学为主线，以理论联系实际为原则，探求优质高效培养人才的方法。

“金属材料与热处理”课程在我校的授课对象为“机电一体化”专业学生，由于教学改革的需要，课程总学时由原来的100～110学时改为现在的40～50学时，内容主要介绍金属的基本原理，金属材料的性能特点、用途及热处理加工方法，基本概念多而抽象，理论性强。多数学生在这门课程的学习中都会感到比较困难。在目前技工教育的新形势下，如何充分发挥教师的教学主动性，在现有条件下，找出适合此课程教学特点的教学方法，调动学生学习的积极性呢？

一、积极引导，培养学习兴趣

绪论是每门课程的第一课，组织好这一课的教学，不仅可以使学生了解这门课的性质、内容、学习目的和要求，更重要的是能激发学生的学习兴趣和求知欲，使其形成良好的学习心理准备。教师要充分利用学生对新开设课程的新鲜感和好奇感, 着重介绍材料发展的历史及其最新动态，适当结合学生在生活或实践中

接触过的材料进行举例，让他们认识到从日常生活到尖端科技领域的发展都与材料学科密切相关, 使学生感到自己生活工作在奇妙的材料世界里［2］。例如2008年北京奥运会主体育场――“鸟巢”结构设计奇特新颖，钢结构最大跨度达到343m。如果使用普通钢材，“鸟巢”钢材重量将超过8万吨，而且钢板太厚，焊接起来更加困难。工程技术人员研发出比通常的建筑用钢强度超出一倍的低合金高强度钢Q460作为施工材料，实现建筑用钢Q460的国产化［3］。这时我就提出一个问题给学生思考：为什么低合金高强度钢的强度比普通钢材的强度要超出一倍，原因是什么？接下来我就此引出其生产所涉及材料、成分、性能、热处理、铸造等专业知识，以及现代人对它生产过程的研究和理解。从而让学生对本课程产生浓厚兴趣，并产生进一步学习的愿望。

二、从生活实例着手，强化教学效果

生活中我们常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力，甚至会造成重大安全事故。例如开门时钥匙拧断、自行车辐条折弯、吊车钢丝绳拉断等。工程技术中将外力称为载荷。按其作用性质介绍载荷分类时，学生不易理解，可围绕定义举例，用学生身边熟悉的东西进行分析比较。上课时可拿讲

台上一只空粉笔盒做受力实验，讲静载荷时用手轻轻推动粉笔盒，粉笔盒形状和大小没有改变；讲冲击载荷时，一只手用力下捶粉笔盒，结果粉笔盒的形状和大小都发生了变化；讲交变载荷则用一根铁丝反复折弯。通过以上对不同载荷的演示讲解，学生对载荷的概念易于理解和记忆，让学生直观地看到了不同载荷对材料所产生的不同的破坏效果，为后续讲解力学性能相关的概念做好铺垫。

三、采用现代化教学手段，提高教学效率

利用计算机多媒体技术教学，能够强化教学效果，因为多媒体教学具有可观性强的特点。教师可根据教学内容制作课件，使学生能够通过课件中的画面, 较轻松地理解教师的教学意图。例如在讲晶体的结构（面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格）中的原子排列方式、晶体中的位错运动等金属的基本知识时，通过多媒体课件，教师能全方位、生动、形象地向学生讲解其空间结构及运动方式,这样学生记忆深刻，容易掌握。材料的力学实验、晶体的结晶过程和材料的热处理通过计算机多媒体动画演示，效果大大提高，提高了学生的学习兴趣。

四、相图应用的教学，条理清晰

铁碳合金相图的应用教学，在“金属材料与热处

理”中是一个非常重要的内容。相图的知识是学习后续其他许多章节的基础，是分析组织、判断性能、选择热处理及铸锻工艺温度的重要依据。同时由于相图涉及的理论较抽象，新概念较多，加之图形上的点、线、面均有着不同含义，所以，在教学方面师生都感到有相当的难度。为了更好地做好相图应用的教学工作，我们在教学过程中采用了这样的教学方法：先给学生列出关系式（含C 量―温度―组织―性能）进行分析，这个关系式清楚地告诉我们，随含C 量的不同，Fe―C 合金的高温及室温组织的变化顺序，上述成分与组织的变化必然引起力学性能变化，通过这个关系式教学讲解、分析，学生掌握了铁碳合金的成分、组织与性能的关系，很容易理解含碳量越高的钢材强度、硬度越高，而塑性、韧性则降低，这为生产实践中的选材，热处理工艺的制定提供了依据。特别应注意要求学生对金属材料的工艺性能（尤其是热处理）、应用范围，如碳素钢、合金钢、铸铁等材料的教学尤其是这样。［4］

五、注重课程的实用性

“金属材料与热处理”课程的实用性强，授课中应注重体现与生产、生活的实际联系，重点讲解识别牌号、成分、选材、热处理等实用性内容。例如在课

堂教学时我以在指导学生进行毕业设计时学生在选材方面出现问题的实例来给学生讲解材料的牌号、成分和选材。我校是化工技工类学校，学生毕业设计的课题是设计一个“脱硫塔”，其中对脱硫塔材料的选择部分做了进一步的讲解，脱硫塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架的自支承塔体，一般都选用钢材制造。钢材种类很多，其性能各不相同，价格上差异更大，此时学生在选材时不仅要考虑操作上的安全性，还要着重考虑经济上的合理性。在脱硫塔壳体材料的选择中，脱硫塔的壳体承受的是内压，气体压力Pc=3.85MPa，为中压力容器。从制造角度分析，Q235和16MnR均可以选用（因为压力成型和焊接性能相近），但16MnR的强度较Q235高出30%左右，因此选用16MnR可以使得设备材料使用减少30%。同时其安装费用也有所减少，尽管16MnR的单价比Q235高10%左右，选用16MnR作为课题材料，总体制造费用仍可以减少20%以上。通过实例的应用来介绍材料的牌号中字母及数字的含义、性能及选材时必须考虑的因素，这样学生易于接受，效果较好。

总之，在今后的教学过程中，应根据课程与学生的特点，采用先进的教学手段，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和主动