金屬材料與熱處理教學(xué)方法路徑探析

史傳偉 張?jiān)?/p>

（山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山東·濟(jì)南 250101）

1 教學(xué)目的與要求

當(dāng)下科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，“金屬材料與熱處理”技術(shù)發(fā)展過(guò)程中仍有不少欠缺之處，為了將其用之有道，單靠某一方的努力并不是有效可行的，師資、學(xué)生、高校管理者都需做出相應(yīng)的改進(jìn)。這樣首先可以提高整體教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)還可提高生源質(zhì)量。其次，可以使師生愉快的教與學(xué)。本課程主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：第一部分是鋼的熱處理原理，主要內(nèi)容包括鐵碳合金相圖，鋼在加熱和冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，珠光體相變，貝氏體相變和馬氏體相變以及鋼的回火轉(zhuǎn)變。第二部分是鋼的熱處理方法以及鋼在熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律和特點(diǎn)。第三是各種類型鋼材的分類，牌號(hào)、成分、組織和性能特點(diǎn)，主要包括結(jié)構(gòu)鋼，機(jī)器零件用鋼、耐熱鋼和不銹鋼等。學(xué)習(xí)本課程的目的是使學(xué)生對(duì)金屬材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律建立比較系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，掌握強(qiáng)化材料的幾種手段、熱處理基本原理及工藝特點(diǎn)，掌握合理選用金屬材料、選擇熱加工工藝、安排工藝流程的基本知識(shí)和基本技能。

通過(guò)對(duì)本課程理論知識(shí)、技能培養(yǎng)、生產(chǎn)實(shí)踐等方面的學(xué)習(xí)，促使學(xué)生對(duì)所學(xué)的技術(shù)知識(shí)更有效的掌握、理解和運(yùn)用。在當(dāng)下科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的社會(huì)，我們應(yīng)該以專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)為首要目標(biāo)，使本專業(yè)的技術(shù)人才更好的滿足當(dāng)下生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展需求。

2 金屬材料與熱處理教學(xué)改革分析

（1）將枯燥的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為類似的生活場(chǎng)景，形象化教學(xué)。金屬材料與熱處理這門課程本身比較抽象，理論知識(shí)和原理很難理解，內(nèi)容繁雜，各種名詞、術(shù)語(yǔ)、符號(hào)繁多，初學(xué)者容易混淆。大多數(shù)學(xué)生對(duì)于一些理論模型和加工方法以前接觸很少，大腦中很難形成一個(gè)準(zhǔn)確的概念，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)接受程度低，很難形成有效的理解記憶。教師如果只是一味的在課堂上灌輸理論知識(shí)，很難達(dá)到令人滿意的教學(xué)效果。這要求教師盡量把課本上的理論知識(shí)形象化，在課堂演示PPT 上盡量多的使用動(dòng)畫(huà)、圖片或者視頻，使學(xué)生比較直觀的去理解課本上的知識(shí)。教師在上課過(guò)程中要精確把握知識(shí)的難度，由淺入深，使學(xué)生循序漸進(jìn)的掌握課本上的知識(shí)點(diǎn)。例如關(guān)于四種整體熱處理方法：退火、正火、淬火和回火。教師可以搜集一些四種熱處理方法的生產(chǎn)視頻給學(xué)生觀看，在觀看過(guò)程中首先從熱處理工藝規(guī)律，即冷卻速度和熱處理完成后的工件力學(xué)性能方面講解，結(jié)合熱處理原理，冷卻過(guò)程中的相變規(guī)律，使學(xué)生掌握四種熱處理方法所造成金屬材料微觀組織差異，最終掌握熱處理工藝，性能與組織之間的規(guī)律以及內(nèi)在機(jī)理。在講到金屬材料性能方面內(nèi)容時(shí)，為了讓學(xué)生更加深刻的理解強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度的概念，可列舉生活中常用的，學(xué)生日常能夠接觸到的金屬制品，以實(shí)際的物品作為教學(xué)模型，講述它們的性能，使學(xué)生能夠更準(zhǔn)確的理解各種力學(xué)性能的含義，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

（2）教學(xué)內(nèi)容完善。傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師只是在課堂上按照課本的排版順序講解理論知識(shí)，甚至要求學(xué)生在不理解的前提下強(qiáng)行記住某些概念或者規(guī)律。理解是記憶的前提，只有真正的理解，才能夠形成長(zhǎng)久深刻的記憶，所以筆者認(rèn)為要強(qiáng)調(diào)先理解，再記憶，在理解的基礎(chǔ)上記憶。這就要求教師講課時(shí)針對(duì)某一部分的具體內(nèi)容，找一個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯，利用一根主線將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，尋求一種順序有系統(tǒng)的講解方法，這樣方便學(xué)生理解，從而形成有效而深刻的記憶。

例如熱處理原理部分，利用冷卻速度這一根知識(shí)主線，首先講解鐵碳合金相圖，為后續(xù)鋼在冷卻過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變打好基礎(chǔ)，學(xué)生在理解不同的冷卻速度下組織轉(zhuǎn)變規(guī)律的基礎(chǔ)上，理解珠光體，貝氏體和馬氏體三種轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變規(guī)律和轉(zhuǎn)變組織就相對(duì)容易了，對(duì)于這一部分的理解，其主線就是冷卻速度，利用冷卻速度將全章聯(lián)系起來(lái)，形成系統(tǒng)的知識(shí)脈絡(luò)。另外冷卻速度這一條知識(shí)主線可以將熱處理方法聯(lián)系起來(lái)，從而形成對(duì)熱處理原理及方法這一大部分內(nèi)容的綜合理解記憶。同時(shí)筆者認(rèn)為在教學(xué)過(guò)程中對(duì)于重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)的重復(fù)穿插講解非常有必要。重復(fù)是記憶的前提，多次重復(fù)才能形成牢固可靠的記憶，而且對(duì)于一些重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)生在首次聽(tīng)課的時(shí)候很難達(dá)到全部的理解，所以在后續(xù)講課的過(guò)程中對(duì)前面內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)復(fù)習(xí)是很有必要的，這樣有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固和理解。

（3）從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生相互協(xié)作主動(dòng)學(xué)習(xí)。理論知識(shí)來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐，反之生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展推進(jìn)了理論知識(shí)的補(bǔ)充完善。理論教學(xué)的成敗也取決于生產(chǎn)實(shí)踐。因此，要將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)相結(jié)合?？梢栽谌坷碚撜n程講解完成的時(shí)候安排一到兩個(gè)課時(shí)的綜合實(shí)例講解課程。例如：典型軸承件的熱處理工藝過(guò)程，從選材，熱處理工藝，熱處理后組織以及最終使用態(tài)的力學(xué)性能等方面，要求學(xué)生給出自己的理解和建議，讓學(xué)生把自己的工藝過(guò)程同實(shí)際生產(chǎn)的工藝過(guò)程化進(jìn)行對(duì)比，以及同學(xué)之間所設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程進(jìn)行比較，尋找各自的異同點(diǎn)，分析差異產(chǎn)生的原因。學(xué)生相互的提出問(wèn)題共同解決問(wèn)題，加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，從而提升專業(yè)技術(shù)知識(shí)。

（4）以實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)推動(dòng)理論課堂教學(xué)。在課程的教學(xué)大綱中安排一定比例的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，對(duì)課堂理論教學(xué)的理解有很好的推動(dòng)作用。在學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下，要學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，是加深對(duì)課堂理論教學(xué)知識(shí)理解、理論與實(shí)踐相結(jié)合的必要過(guò)程，是對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)就是使學(xué)生利用理論知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題，掌握常見(jiàn)熱處理工藝，鍛煉實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出解決辦法的能力，例如可以安排關(guān)于熱處理工藝的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，要學(xué)生將同一種鋼材加熱保溫奧氏體化之后，以不同的冷卻速度進(jìn)行退火、正火、淬火以及不同的溫度下回火處理，并對(duì)熱處理完成后的組織以及力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比熱處理工藝，更好的理解冷卻速度這一重要因素對(duì)在熱處理過(guò)程中的重要作用，聯(lián)系教師講課過(guò)程中的冷卻速度這一將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)的主線，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了“金屬材料與熱處理”教育教學(xué)中存在的不足，最大的問(wèn)題就是專注于課本理論教學(xué)，忽視了實(shí)踐教學(xué)重要性；致力于學(xué)生思想和課程教學(xué)上提出了一些改進(jìn)辦法，對(duì)“金屬材料與熱處理”教育教學(xué)起有一定參考作用；分析了“金屬材料與熱處理”對(duì)生產(chǎn)生活的重要性，特別是現(xiàn)在的高科技社會(huì)對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)型人才有哪些需求，從這些需求中可以看出對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力要求較高。若以社會(huì)的需求為驅(qū)動(dòng)，對(duì)“金屬材料與熱處理”任課教師教學(xué)方式的改善和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣有一定的作用。

筆者認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)方式不能夠有效的完成教學(xué)目的，更完善系統(tǒng)的教學(xué)路徑可以有效改變教學(xué)成果，通過(guò)系統(tǒng)教學(xué)，將理論知識(shí)邏輯化、系統(tǒng)化，使學(xué)生更加方便的理解課本上的理論知識(shí)，從而形成有效而深刻的記憶。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，形成對(duì)課堂理論教學(xué)的有力推動(dòng)和鞏固。