| 标题 | 基于情境教学法的金属材料与热处理课程一体化改革探析 |
| 范文 | 张金梅 摘 要：金属材料与热处理是一门专业性强、概念理论多的专业基础课程，传统教学方法导致教师难教、学生难学。本文提出，应对其教学内容和教学方法进行一体化改革，用情境教学法增加教学的趣味性、直观性和实践性，引导学生自主学习，提高课堂教学效果。同时提出以过程性评价来代替学习结果的学业成绩评价思路。 关键词：金属材料与热处理 情境教学法 一体化 过程性评 一、背景 金属材料与热处理是技工院校机械类专业开设的一门专业性强、概念理论多的专业基础课程。课程涉及的理论多，与现实生活的联系少，很多材料的力学性能各具特色，没有规律，需要强记。教师感到难教，学生学不进去。但这门课又主要讲授金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间关系及变化规律，是在机械设计与制造过程中有关金属材料选择与应用必备的基础课程。因此必须对其进行一体化改革，将该课程的教学与现实生活、实验课程、专业课程紧密联系，增加教学的趣味性、直观性和实践性。 二、实施情景教学，提高学生学习能力 情境学习理论是作为提供有意义学习并促进知识向真实生活情境转化的重要学习理论，对教师重新认识学习者的学习、反思传统教学具有革命性的影响。金属材料及热处理课程的传统教学多按照教材章节顺序讲授为主，辅以少量实验课程，而这种教学方法存在一定的局限性。通过案例教学、任务驱动、项目整合及多媒体现代教学手段的有效结合，创造现代教学所倡导的情景教学教育，引导学生自主学习，可以强化教学效果。 1.提炼案例，有效植入知识要点 在每个教学章节中，应收集提炼一个案例。在整理案例时，教师要注意到该章节重点知识点的涵盖以及知识的扩展，以现实生活及生产实例的现象作为切入点，以重点知识为主线，设计问题，引导学生思考、查阅、理解并记忆需掌握的名称、性能及工艺，使金属材料与热处理课程成为充满师生互动，学生互动的趣味课堂。 （1）案例引入。在讲授金属材料的性能时，学生往往不能理解机械零部件的损坏现象与金属的力学性能之间的关系。这时教师要在教学中将机械零件常见的变形、断裂与磨损三种损坏形式与现实生活中实例结合起来，实施案例教学。 【案例】1月21日，华电长沙电厂所辖沙坪变电站500千伏线路因连续冰冻覆冰严重，导致该线路跳闸停运，强送不成功。26日，送电三分公司组织对该线路进行人工除冰。当时，铁塔上绝缘子串及导地线覆冰厚度大大超过设计标准，铁塔不堪重负发生倒塌，导致三名抢修作业人员死亡。我们从专业角度思考以下两个问题：为什么电力工人要在暴风雪中为高压线铁塔除冰？为什么铁塔会断裂倒塌？ （2）案例分析。通过引导学生对这两个问题的深入探讨，引出有关“静载荷”“金属的变形”以及“强度”的概念：“强度”是金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。在此事件中，电力工人在暴风雪中为高压线铁塔除冰，是为了减轻铁塔的载荷;由于冰块使铁塔的静载荷大幅度增加，超过了强度设计标准，导致了铁塔的断裂和悲剧的发生。 2.任务驱动，激发学生主动求知 任务驱动教学法，是基于建构主义学习理论的教学方法，它是指在教学过程中通过具体任务驱动学生自主学习、协作学习，引导学生在完成任务的过程中主动建构属于自己的知识和技能。在金属材料及热处理课程教学中，以“讲清概念、强化应用”为重点，在学生掌握基本理论、方法和技能的基础上，应通过任务驱动教学法，培养学生应用知识分析问题、解决问题的能力，使学生能够将所学的每一个分散的内容融会贯通，应用到解决实际问题，激发学生主动求知。 （1）任务引入。教师在讲解热处理的基本方法时，从问题引导着手，让学生思考：像锉刀、铣刀这一类的切削工具，自身必须具有很高的硬度，它们又是如何被加工的？从而引出预备热处理的工艺概念。教师在完成退火、正火等热处理工艺的基本知识讲授后，应采用任务驱动教学法，让学生解决前面的问题思考所留下的疑惑。 【任务】制造锉刀、铣刀等刀具的材料，通常选用的都是高含碳量的碳素工具钢和合金工具钢（锉刀：T12;铣刀：W18Cr4V），其硬度高，切削性能差。为使材料具有良好的切削加工性能并为最终热处理做好准备，在进行切削加工前，请学生思考其应选用的预备热处理工艺。 （2）任务实施。学生带着所给的任务，首先分析锉刀、铣刀所选用的T12、W18Cr4V是高含碳量的碳素工具钢和合金工具钢，正火后硬度过高，较难进行切削加工;不能像低碳钢和中碳钢通常所采用正火代替退火，来提高生产效率，降低能耗。然后分析钢中是否存在网状渗碳体组织，若是就要先对其进行正火，以消除钢中的网状渗碳体组织，最后再进行球化退火;否则可以直接进行球化退火。通过实践发现，“任务驱动”法将退火、正火的定义、组织特点及目的、应用的场合等枯燥的知识点与真实工作任务联系在一起，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的自学能力、协作能力和应用知识解决问题的能力。 3.学用合一，拓展知识的融合度 在课程改革中，应突出课程实用性与知识的融合度，实现一体化整合。对铁碳合金及其组织这部分知识只要求有个基本的了解，重点放在机械零件材料选用上，并以此为切入点，使学生在掌握材料选用所考虑的使用要求、工艺要求和经济性要求三个原则的同时，熟知热处理工艺在整个工艺要求中所处的地位及其重要性。 （1）项目整合。即选取典型零件，把典型零件的工作条件、技术要求与材料选择、加工工艺、热处理工序的作用分析整合起来，达到材料选择、机械加工与热处理知识的融合。 【项目】分析汽车变速齿轮与汽车传动齿轮的工作条件，通过调研、查找资料，合理选择所需材料，确定热处理技术条件和加工工艺，列表对其中的热处理工序的作用进行分析。 （2）项目实施。学生在分析汽车变速齿轮与汽车传达齿轮的工作条件时，可以了解到，两者的工作条件虽然相似，但汽车传动齿轮的光轴部分要与座体上的轴承相配合，花键轴和齿轮要承受更大的载荷。所以在材料的选择上，汽车变速齿轮属于典型的要求力学性能“外硬内韧”的零件，要选用淬透性好、晶粒不易长大的合金渗碳钢20CrMnTi的锻件毛坯;汽车传达齿轮要用淬透性、综合性能好的合金调质钢40Cr的锻件毛坯。同时学生会根据热处理技术条件选择正确的加工工艺线路及热处理工艺。 （3）能力提升。通过学用合一，使学生可以获得有关工程材料的基本理论和基本知识，初步掌握零件设计时的合理选材、用材，正确运用热处理技术、妥善安排加工工艺路线及材料检测，具有初步分析和解决实际工程问题的能力。在项目设计时，教师要善于利用已学过的知识来引导学生学习新知识和新技能，使新旧知识相互渗透形成整体，让学生在愉快的气氛中既掌握了知识，又发展了解决问题的能力。 4.多媒体教学，丰富教学内容展示 多媒体教学具有容量大、直观、容易接受的特点。教师可以把课程内容制作成图文并茂的课件，提高教学效果。例如在讲授“纯金属的结晶、拉伸变形、疲劳破坏、塑性变形的过程”内容时，可预先把校企合作企业这方面的实验生产过程拍摄下来，制作成课件，教学时能生动、清晰、直观地进行展示，从而提高教学效果。 三、强化实验，锻炼学生的动手能力 实验课程是金属材料及热处理教学有效且重要的组成部分。通过实验，可以使学生在加深对金属学基础理论及热处理原理和工艺的理论学习、理解和掌握的同时，增加对热处理工序与工艺的感性认识，开发学生的创新能力，促进学生动手动脑能力的全面提升。 1.加大投入，创造必备条件 目前，有一定数量的学校对热处理实验课程开设不足，仅开设硬度测试、观察铁碳合金的平衡组织等简单的实验，而拉伸实验、热处理实验等实验因实验设备等条件限制开设得不多，影响了基础知识学以致用的过程巩固和动手能力的提高。学校应当加大实验设施的投入和配备，在现有常用硬度计、金相显微镜、预磨机等实验设备的基础上，有条件的可以增加静拉伸实验仪、箱式电阻炉等热处理设备，为综合性实验做准备。要加强对教学设备的运行维护，保持良好运行状态，防止在实验过程中出现安全隐患。 2.理实一体，创新方法内容 热处理专题实验内容大多是取材于课程中重要知识点或反映某一工程实践问题。教师在教学组织上要增加理论知识与实验内容的结合度，因材施教，进一步完善、优化实验步骤或方法，针对学生兴趣点设计和整合实验，在掌握基本实验步骤的基础上，自行设计实验，自己分组实施，实现理论课和实验课一体化。如：在教师的引导下，在已完成20、45、T8、T12钢式样的常规热处理实验并测试硬度后，可以由学生自己针对45钢尝试采用不同的工件摆放方式、冷却介质、加热温度及保温时间，确定不同实验方案进行对比试验。通过不断地摸索，使学生能够对不同材料（碳钢、铸铁、合金钢）进行热处理并能对金相组织分析;同时对实验中出现的问题，能利用所学知识及查阅资料，及时改进实验方案，从而加深学生对知识理解和动手能力提高，达到课程目标。 四、小结 通过采用案例教学、任务驱动、项目整合等情境教学法，利用多媒体教学手段，实现理实一体，使金属材料及热处理课程改革得到进一步的完善，激发了学生的情境思维能力，让学生主动参与到教与学的认知活动中，达到学与用的统一。案例的收集整理、任务和项目的设计、理论知识和实验内容的整合是课程改革的关键点，对教师的知识面、课堂组织、教学手段及教学能力提出了更高要求。同时必须改革课程的传统考核评价方式，以过程性评价来代替学习结果的学业成绩评价，实现学生知识与技能、过程与方法、情感与价值观的全面发展，这需要学校管理层做好顶层设计，以点带面，整体推动全校的教学改革和评价方式。 参考文献： [1]李咏梅.浅析中职金属材料与热处理教学技巧探究[J].科学中国人，2014（10）. [2]尹文艳，张明明.情境教学法在高职教学中的应用研究[J].继续教育，2015（5）. （作者单位：南京技师学院） |
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