技工院校焊接加工專業(yè)金屬材料與熱處理一體化教材開發(fā)研究

王芝玲

摘 要：本文介紹了筆者學(xué)院焊接加工專業(yè)金屬材料與熱處理一體化教材開發(fā)的情況及具體做法與經(jīng)驗(yàn)。學(xué)院教材改革課題組結(jié)合當(dāng)前技工院校的課程建設(shè)與教學(xué)改革要求，開展課程教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查，深入研究金屬材料與熱處理的課程體系、教學(xué)目標(biāo)及框架結(jié)構(gòu)，在焊接加工專業(yè)一體化教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，研究適應(yīng)專業(yè)教學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課的一體化教材內(nèi)容、編寫體例，編寫適用于焊接加工專業(yè)教學(xué)的一體化教材。

關(guān)鍵詞：金屬材料與熱處理課程 焊接加工專業(yè) 教材開發(fā) 課程研究

教材是課堂教學(xué)知識載體，更是課堂組織教學(xué)、傳播知識的工具。教材建設(shè)直接影響教育水平和教學(xué)效果的好壞。但是目前焊接加工專業(yè)仍然使用的理論及實(shí)訓(xùn)教材課程分離的教材，一體化教材建設(shè)缺規(guī)劃少論證，個(gè)別一體化教材編寫倉促，沒有經(jīng)過試教使用。一體化教材的內(nèi)容或過分注重實(shí)際應(yīng)用、或過分重視理論分析，忽視學(xué)生的成長與發(fā)展，引用的實(shí)例落后，與工廠中的實(shí)際情況脫節(jié)，在教學(xué)中問題明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)的知識在工作中用不上，企業(yè)反應(yīng)強(qiáng)烈。2009年，隨著《關(guān)于開展技工院校一體化課程教學(xué)改革試點(diǎn)工作的通知》（人社廳發(fā)[2009]86號）文件的發(fā)布，我國技工教育一體化課程教學(xué)改革進(jìn)入高速發(fā)展期。然而，高速發(fā)展的技工教育在專業(yè)基礎(chǔ)一體化課程研究與教材建設(shè)方面卻不盡如人意。因此，筆者學(xué)院課題組于2012年開始，結(jié)合國家中等職業(yè)示范校建設(shè)，進(jìn)行金屬材料與熱處理一體化教材的開發(fā)研究。

一、金屬材料與熱處理教材的設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)

金屬材料與熱處理是機(jī)械專業(yè)一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又是機(jī)械類專業(yè)學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，更是學(xué)生將來在生產(chǎn)中分析問題、解決問題的必備課程。筆者學(xué)院課題組依據(jù)教材及教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，以技工教研室編寫的第四版《金屬材料與熱處理》為基礎(chǔ)，結(jié)合一體化教材編寫體例重新設(shè)計(jì)、組織教材的框架結(jié)構(gòu)。新編的《金屬材料與熱處理》知識框架分為上下兩篇，共十個(gè)模塊。

1.上篇——金屬學(xué)基礎(chǔ)

模塊一為金屬的性能，主要介紹金屬的物理、化學(xué)、力學(xué)和工藝性能。教材新增了課題金屬鍵，通過金屬鍵的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解金屬材料的種類及特性，熟悉常見的金屬、合金及金屬特性，與初中化學(xué)知識構(gòu)成銜接。附錄中加入元素周期表，使學(xué)生養(yǎng)成良好的查表習(xí)慣。

模塊二為金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶。本模塊主要內(nèi)容是金屬的晶體結(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶及金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在課題一金屬的晶體結(jié)構(gòu)中，以金相學(xué)及其顯微組織建立一體化編寫體例，使學(xué)生了解金相組織的研究歷史，更為教材后面研究大量的顯微組織作充分的知識準(zhǔn)備。

模塊三是鐵碳合金。這一模塊的主要內(nèi)容是合金的組織、鐵碳合金基本組織和鐵碳合金相圖，均采用一體化教材編寫模式。在調(diào)研中了解到二元合金相圖繪制方法難度較大，對幫助學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖作用并不明顯，故在新編教材中刪除了此部分內(nèi)容；考慮到鐵碳合金相圖中的典型合金結(jié)晶過程僅講授理論知識內(nèi)容枯燥乏味，難教難學(xué)，本部分知識的編寫是以典型的鐵碳合金結(jié)晶的實(shí)際過程及金相試驗(yàn)為線索，使抽象的理論知識在實(shí)踐中變得簡單化。

模塊四是鋼的熱處理知識。鋼的實(shí)際加熱的臨界溫度Ac1、Ac3、Accm若無試驗(yàn)過程支撐是非常抽象的。學(xué)生通過復(fù)習(xí)Fe—Fe3C相圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，加深了對鋼的實(shí)際加熱的臨界溫度Ac1、Ac3、Accm及實(shí)際冷卻臨界溫度Ar1、Ar3和Arcm的學(xué)習(xí)，使枯燥的知識在試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，有利于提高學(xué)習(xí)效果。

在重構(gòu)金屬學(xué)基礎(chǔ)這部分內(nèi)容時(shí)，考慮到金屬的塑性變形和再結(jié)晶知識對焊接加工及相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐意義重大，同時(shí)考慮到本知識較獨(dú)立，所以把本知識作為模塊五，重新以力學(xué)性能試驗(yàn)為線索進(jìn)行一體化體例編寫，使抽象的理論性直觀化，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)特別困難，為學(xué)習(xí)焊接加工專業(yè)的焊接應(yīng)力與變形知識奠定基礎(chǔ)。

2.下篇——常用的金屬材料與非金屬材料

模塊六為碳鋼，主要內(nèi)容為常用的碳鋼——普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和鑄造碳鋼。鑒于生鐵的煉鐵及煉鋼知識與碳鋼緊密相連，所以新編教材對于煉鋼與煉鐵沒有獨(dú)立成章，而是把相關(guān)知識整合到模塊六的碳鋼中，編寫為課題一鋼鐵類材料的生產(chǎn)過程。

鋼鐵的優(yōu)良性能主要通過熱處理升華，同時(shí)熱處理知識在機(jī)械制造過程中占有舉足輕重的地位，所以新編教材還是將鋼的熱處理知識單獨(dú)編寫成模塊六。本模塊的重點(diǎn)知識是鋼的退火、鋼的正火、鋼的淬火、鋼的回火和表面熱處理共五個(gè)課題。

模塊七是合金鋼，主要內(nèi)容為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。以往的教材本部分內(nèi)容一般首先是 “合金元素在鋼中的作用”，在新教材編寫中，通過整合本知識改為課題一合金鋼的優(yōu)良性能，使新編教材內(nèi)容更加具有針對性，緊扣本模塊的主旨，突出了合金鋼的優(yōu)勢地位。

模塊八為鑄鐵，主要內(nèi)容是灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵及蠕墨鑄鐵。新教材除讓學(xué)生從顯微組織（即石墨的顯微組織形態(tài)）區(qū)分各類鑄鐵外，更加注重在生產(chǎn)中如何認(rèn)識、判別。

模塊九為有色金屬，主要內(nèi)容涉及鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金、軸承合金和硬質(zhì)合金。編寫時(shí)，均采用了國家最新的金屬材料標(biāo)準(zhǔn)，注重各類金屬在熱加工過程中的組織與性能變化，為焊接加工專業(yè)課程中各類材料焊接性的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

模塊十是非金屬材料，主要內(nèi)容為陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料三個(gè)課題。教材編寫時(shí)注重突出兩個(gè)方面，一方面強(qiáng)調(diào)三類非金屬材料共有特性；二是結(jié)合非金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用特點(diǎn)，力求舉例的生活化，力求學(xué)生看得見、摸得著、聽得懂、感興趣。

二、金屬材料與熱處理新編教材的特色

學(xué)院教材改革課題組根據(jù)金屬材料與熱處理課程及教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，深入探討現(xiàn)用和以往教材的不足及成功點(diǎn)，發(fā)掘以往教材中積淀的優(yōu)秀傳統(tǒng)以及豐富的經(jīng)驗(yàn)，重視教材內(nèi)容與學(xué)生試驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，關(guān)注學(xué)生發(fā)展以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以“寬、淺、用、新、校企合作、一體化”為原則，用最新的課程標(biāo)準(zhǔn)以及金屬材料標(biāo)準(zhǔn)，集全院課題組之力，編寫出具有校企合作特色的一體化新教材。

1.采用一體化教材編寫方法，豐富教材編寫模式

新教材編寫打破過去金屬材料與熱處理教材傳統(tǒng)的理論及試驗(yàn)分離的編寫模式，采用主干知識加“交流與討論”“觀察與思考”“拓展視野”“新聞鏈接”“材料史話”“你知道嗎”“實(shí)踐與探索”等多欄目的課程形式，給學(xué)生提供一個(gè)開放性的、面向?qū)嶋H的、主動探究的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓課堂教學(xué)“動”起來，讓學(xué)生 “動”起來。改變過去由教師滿堂講、學(xué)生參與少、難互動的狀況，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑、探究，在實(shí)踐與試驗(yàn)中探究學(xué)習(xí)，改革教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式；加強(qiáng)學(xué)生對一體化教材的契合度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)的學(xué)習(xí)方法；培養(yǎng)學(xué)生試驗(yàn)?zāi)芰?、操作能力、社會?shí)踐能力，力求學(xué)會收集、處理和使用各類信息；培養(yǎng)學(xué)生自主探究、獨(dú)立思考和求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)意識。

2.校企合作編寫，形象直觀，案例精彩

結(jié)合技工院校學(xué)生年齡小，感性知識知積累少，理論基礎(chǔ)薄弱，實(shí)際生產(chǎn)知識匱乏的特點(diǎn)，新教材結(jié)合材料學(xué)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，將金屬材料材料的應(yīng)用從抽象的文字描述轉(zhuǎn)化成直觀的教學(xué)情景，同時(shí)配上大量的典型應(yīng)用圖片，增加教學(xué)的直觀性，使學(xué)生更容易接受。

結(jié)合教材的主干知識，新編一體化教材編寫中采用大量生動的史料及新聞和專業(yè)動態(tài)。材料史話例如司母戊大方鼎、透光青銅鏡、中國發(fā)明的冶鐵煉銅技術(shù)、我國古代的熱處理技術(shù)等；新材料知識比如超導(dǎo)材料、記憶合金、超塑性材料、耐高溫塑料、透明陶瓷、可彎曲玻璃、碳纖維復(fù)合材料等；熱點(diǎn)新聞如國家航空母艦、瑞士軍刀、大眾汽車等。諸如此類的精彩史料和新聞知識，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生注意力，豐富學(xué)生知識面，使學(xué)生了解材料學(xué)科的過去、現(xiàn)狀及未來，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和進(jìn)取精神。

3.圖表簡介形象生動

一體化新教材改變了過去金屬材料與熱處理教材表格少、圖例不生動的狀況，新編教材圖文并茂，使學(xué)生從有針對性的圖案和簡潔的圖表中獲得知識，同時(shí)得到美的享受，增加抽象理論的可讀性，使學(xué)習(xí)過程變得輕松而快樂。

4.課后習(xí)題豐富多樣

以往金屬材料與熱處理教材習(xí)題多為單一的問答題，并且題量較少，不能滿足教師教學(xué)和學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固知識的狀況，我們采用了填空題、選擇題、判斷題、問答題、實(shí)踐操作思考題等多種形式的課后作業(yè)，更加有利于檢查和評價(jià)學(xué)習(xí)質(zhì)量和水平。

5.從生產(chǎn)實(shí)踐與生活中認(rèn)識材料

新編一體化教材增加了生活、實(shí)訓(xùn)及生產(chǎn)相關(guān)內(nèi)容，使教材內(nèi)容更富有生活氣、更為具體，使學(xué)生看得見、摸得著，如從生活中用的“白鐵皮”、學(xué)生用的鋼制課桌椅、鍍鋅自來水管、生產(chǎn)中用的鍍銅鋼絲認(rèn)識普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，從鐵鍋、鐵質(zhì)排污管、臺虎鉗和機(jī)床床身知道鑄鐵，以食品、藥品、煙草包裝和炊具掌握鋁及鋁合金，觀察銅及銅合金顏色判別純銅、青銅和黃銅，從而培養(yǎng)學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)踐與生活中認(rèn)識材料。

三、小結(jié)

教材的開發(fā)研究前提是一體化教學(xué)改革的要求及教材建設(shè)的不盡如人意，當(dāng)前技工院校學(xué)生知識儲備不足，教學(xué)效果不理想，因此，編寫一體化體例的校企合作金屬材料與熱處理材應(yīng)秉承理念先進(jìn)，編寫體例創(chuàng)新，編寫質(zhì)量過硬的主旨。我們的新編一體化教材雖然在編寫體例、編寫內(nèi)容及使用的圖表、案例及標(biāo)準(zhǔn)上有一定的創(chuàng)新，但僅靠一本一體化教材來解決目前焊接加工專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)過程的所有問題是有困難的，希望各位從事技工教育教學(xué)研究的同仁共同努力，編寫出更多、更加實(shí)用、適用、可讀的一體化好教材。

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（作者單位：江蘇省徐州技師學(xué)院）