首页 -> 2007年第8期
浅谈《金属材料与热处理》课程的兴趣教学
作者：张燕玲
关键词：金属材料与热处理；兴趣；教学
《金属材料与热处理》是一门专业基础课，研究的是金属材料的成分、组织及热处理方法。材料热处理一般不改变工件的形状，而是通过改变金属材料的成分、组织，从而达到改变性能，实现用途的目的。通过本课程的学习，学生应掌握金属材料的性能特点，用正确的热处理加工工艺和方法获取优质的工件。由于本课程研究的是材料内部的组织结构，许多知识点需要通过各类实验来验证。但技工学校由于实习设施的缺乏，导致很多实验不能进行，教师只能进行理论教学，因此，学生上课时普遍感觉枯燥、乏味，学起来很困难。那么，教师该怎样才能上好这门抽象难懂的课程呢？
心理学告诉我们，兴趣是人的认识需要的情绪表现，是学习动机中最有活力的部分。学习兴趣的培养、保护和发展对于激发技校学生进行专业课程的学习尤为重要。许多学生不是不想学，而是由于缺乏必要的学习兴趣，没有学习动力，时间一长甚至发展到厌学的程度。笔者认为教师的责任是，在教学过程中通过多途径、多层次、多样化的教学设计制造专业教学的亮点，实施兴趣教学，从而让学生产生学习兴趣，维持并发展兴趣，这样才能真正地学好这门课程。通过几年的教学实践，笔者总结了以下几种兴趣教学的实施手段和方法。
举例子，吸引学生注意力
著名心理学家皮亚杰认为：“青少年的好奇心不完全取决于一个东西的物理特性，而要看它和主体的过去经验的关系如何。”也就是说，学生会对自己熟悉或相关的课题内容产生兴趣。因此，教师上课时应针对学生的状况，灵活地使课本内容贴近学生的生活和经验，使学生对教学内容产生亲切、熟悉的感觉，吸引学生的注意力，进一步激发学生学习更深层次内容的求知欲望和学习动机。
举例教学就是贴近学生生活和经验的一种教学方法。比如在介绍金属材料时，笔者不是照搬概念，而是引导学生列举一些生活中的金属实物及其使用材料的例子。学生从身边的生产、生活中举了很多例子，如“金项链是用金制作的”，“易拉罐是用铝做的”，“车床的床身材料是铸铁”，“电线是铜芯的”，“防护网是用不锈钢做的”，“香烟盒的内包装纸是锡纸”等等。笔者在其中选择了比较具有代表性的金属进行列表，如下：
由于这些物体都是学生平时见过甚至是用着的，已有了一定程度的感性认知，因此，在讲金属的性能，如金属的导电性、导热性、耐高温性时，很多学生都能马上领悟。
举例教学，办法虽简单，却能马上贴近学生的实际生活，从而收到良好的教学效果。因此，笔者在教学过程中也注意观察生活，收集素材，以便在教学中使用。
讲故事，挖掘学习兴趣点
在机械专业课的教学中应该善于挖掘课本知识点中的背景故事、历史故事等，将这些与专业知识息息相关的故事讲给学生听，对于提高他们的学习兴趣大有裨益。
例如，在讲到“淬火”这个单元时，以中国古代热处理的发展史为线索，挖掘出“淬火”这道热处理工艺背后的历史故事：在我国古代，公元前六世纪左右，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺得到了迅速发展。以河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟为例，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。历史故事相传，三国时诸葛亮带兵打仗，请当时的著名工匠蒲元为他的军队制造了3000把钢刀，蒲元运用了“清水淬其锋”的热处理工艺，使钢刀削铁如泥，从而大败敌军。从这些故事可知，淬火的主要目的是为了获得马氏体，提高钢的强度和硬度。
另外，讲到淬火冷却介质时，给学生讲了对我国的淬火技术发展做出了重大贡献的南北朝人綦母怀文的故事。《北史》所载：“怀文造宿铁刀，其法，烧生铁精以重柔铤，数宿则成刚。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。”五牲之脂是动物油，淬火应力小、变形开裂倾向小；五牲之溺则含盐水，冷却能力强、淬硬层深。可见，在南北朝时，随着淬火技术的发展，人们已经逐渐发现了油、水、盐水这些淬冷剂对淬火质量的影响。
笔者讲完故事后，把淬火这道热处理工艺的特点及淬火冷却介质进行了补充和总结。通过对专业知识相关故事的生动介绍，学生对所学的课程有了较为全面的了解，这无疑比干巴巴地讲解课本内容有趣得多。
设悬念，激发科学探究精神
《金属材料热处理》中“金属材料的力学性能”是教学的一个重要环节，但该课程内容较为抽象，如果采用平铺直叙的讲述法，很难提起学生的兴趣。因此，在上新课前先放映了一段著名的泰坦尼克号邮轮沉没的电影片段，并进行解说：泰坦尼克号邮轮堪称当时世界上最大、最豪华、设计最先进的邮轮，但就是这艘被称为“永不沉没”的海上都城，在与冰山的一次冲撞后，产生了90多米长的大裂纹，并在短短3个小时后就沉没了。这是人类航海史上的一次悲剧，它的沉没也是近一百年来的未解之谜。后来科学家对邮轮的残骸进行分析，认为事故的发生与材料的力学性能有密切的关系。
学生听到这里，急于想知道其中的奥秘。这时，笔者却卖了一个关子，不急于讲答案，而是设下伏笔，创设了一个“悬念猜想”的学习情境，从而进入教学过程。
在教学中，由于强烈的好奇心的驱动，学生对金属材料的力学性能分析这一原本枯燥的课题始终保持着浓厚的兴趣，课堂教学变成了学生进行科学探究的过程。最后，再为学生揭开悬念的谜底：原来，泰坦尼克号邮轮的钢板，在极低的温度下变脆，经不起冲击和震动；另外，钢板中含硫量高，韧性很差，最终导致了这场灾难的发生。
“好奇之心，人皆有之”，利用悬念猜想这一“催化剂”，创设新奇的教学情境，往往可以收到事半功倍的效果，学生在猜测过程中会产生心理上的焦虑、渴望和兴奋，而这种心态正是教学所需要的。
做实验，用实验求证理论
《金属材料与热处理》是一门与生产实际联系比较密切的实验学科，虽然大的实验无法在学校里完成，但教师也可以开动脑筋创造条件，设计一些简单易行的实验激发学生的学习兴趣，通过实验验证理论，提高学生对知识的认同感。
例如，在讲到材料的硬度时，可用一简单的实验求证课本知识：找一把小刀切削橡皮擦和铅笔。小刀可以轻而易举地切削橡皮擦，而切削铅笔却要花很大的力气。说明橡皮擦的硬度低，而铅笔的硬度高。再如，钢的火花演示试验也可以在校办工厂进行。先准备好四种钢：低碳钢、中碳钢、高碳钢与高速钢，让学生用砂轮机分别打磨四种钢材。通过现场演示及讲解，学生很快便掌握了不同含碳量钢的火花特点，并且可以通过火花来分辨材料。
另外，针对现有教学体制下学校实验能力不足的问题，教师还可以与当地的科研院所联系，带学生到实验室去参观，以弥补实验教学的不足，增长学生的见识。例如在讲完“金属的力学性能”这一章节时，笔者带学生到材料研究所进行参观。在实验室里，学生观看了许多实验，如材料的硬度测试、冲击实验、拉断实验、压缩实验，还看到了用光谱议进行元素的检测。在整个参观过程中，学生表现出了很大的兴趣，认为看到的东西验证了课本的内容，对掌握知识有很大的帮助。
实验教学的特点是直观性和可操作性，它不但能激发学生的兴趣，而且具有很强的说服力。
写论文，调动主观能动性
在课程将要结束时，通常会设置课题，让学生做一个专题报告或写一篇小论文。考虑到机械专业的班级以男生居多，应以学生的兴趣为出发点，所以给他们布置的是有关军事方面的课题。在定课题前，为激发兴趣，先给学生讲了武器发展史上著名的“马克沁机枪”的故事：以美国人马克沁命名的机枪是世界上第一例自动连发武器，它的射击速度特别高，一分钟可以射出600发子弹。在第一次世界大战中，德国军队配置了大量的马克沁机枪，打败了当时的英法联军，从而一战成名。但马克沁机枪也被人称为“喝水的机关枪”，为什么呢？原来，马克沁机枪的射击速度快，在长时间持续射击后，枪管会由于高温高压气体的冲击而发生过热现象，发红、变软、变形，强度下降，射击精确度下降。为了继续射击，必须冷却枪管，在枪管外套一个水套，连上水箱，利用循环水为枪管降温。这样一来，也使得马克沁机枪很笨重，只能在一个地方防御，机动性较差。
接下来，笔者才正式点题：在今天的战争中，现代武器则着重于不断进行枪管材料的改进和研发。因此，有不少耐高温、抗变形的材料被用于制造枪管、火炮等战争武器，这些金属因此被称为“战略金属”。请同学们以“战略金属”为题，作一篇小论文，论文上交后进行同学间的展评和讨论。
课题论文布置下去之后，学生兴趣很高，有些学生去图书馆看书，有些学生上网搜集资料，在完成小论文上交后，还进行了论文的展评和讨论。在讨论会上，学生可以畅所欲言地发表自己的观点，也可以听取其他同学的意见。最后，再由教师进行点评和总结。
这种专题活动既可以培养学生收集、整理资料的能力，加深学生对金属材料知识的了解和掌握，又可以培养学生的独立思考能力以及互相讨论、互相补充的合作能力，从各方面充分调动学生学习的主观能动性。
在《金属材料与热处理》教学中，无论是举例子、讲故事，还是设悬念、做实验或者写论文，都始终围绕着兴趣教学这个中心点来展开。孔子说过：知之者，不如好之者；好之者，不如乐之者。兴趣是学习动机中最活跃的成分，一旦激发出来就会使学生产生求知欲望，充分调动起学生的主观能动性，从而克服学习中的困难，学到知识，真正实现寓学于乐。
参考文献：
[1]唐电，邱玉朗.中国古代金属热处理——试论退火、淬火、正火与回火[J].材料热处理学报，2001，（2）.
[2]刘振武，姜建华，徐观明.情趣教学法实验研究（二）——对中职教学中“趣味”因素的探讨[J].中国职业技术教育，2003，（34）.
[3]张作友，张克.难得一见的瑞士MG11马克沁重机枪[J].轻兵器，2005，（18）.
作者简介：
张燕玲（1969—），女，广东梅州人，广东省梅州市技工学校讲师，主要从事机械制图、机械基础、金属材料与热处理等课程的教学工作。