淺談《金屬材料與熱處理》課程的興趣教學
張燕玲
摘要:《金屬材料與熱處理》是一門專業基礎課,在技校教育中,由于實驗條件的限制,該課程不易上好。著重闡述在教學中如何通過多層次、多樣化、多途徑的教學設計,制造教學亮點,實施興趣教學,從而收到良好的教學效果。
關鍵詞:金屬材料與熱處理;興趣;教學
《金屬材料與熱處理》是一門專業基礎課,研究的是金屬材料的成分、組織及熱處理方法。材料熱處理一般不改變工件的形狀,而是通過改變金屬材料的成分、組織,從而達到改變性能,實現用途的目的。通過本課程的學習,學生應掌握金屬材料的性能特點,用正確的熱處理加工工藝和方法獲取優質的工件。由于本課程研究的是材料內部的組織結構,許多知識點需要通過各類實驗來驗證。但技工學校由于實習設施的缺乏,導致很多實驗不能進行,教師只能進行理論教學,因此,學生上課時普遍感覺枯燥、乏味,學起來很困難。那么,教師該怎樣才能上好這門抽象難懂的課程呢?
心理學告訴我們,興趣是人的認識需要的情緒表現,是學習動機中最有活力的部分。學習興趣的培養、保護和發展對于激發技校學生進行專業課程的學習尤為重要。許多學生不是不想學,而是由于缺乏必要的學習興趣,沒有學習動力,時間一長甚至發展到厭學的程度。筆者認為教師的責任是,在教學過程中通過多途徑、多層次、多樣化的教學設計制造專業教學的亮點,實施興趣教學,從而讓學生產生學習興趣,維持并發展興趣,這樣才能真正地學好這門課程。通過幾年的教學實踐,筆者總結了以下幾種興趣教學的實施手段和方法。
舉例子,吸引學生注意力
著名心理學家皮亞杰認為:“青少年的好奇心不完全取決于一個東西的物理特性,而要看它和主體的過去經驗的關系如何?!币簿褪钦f,學生會對自己熟悉或相關的課題內容產生興趣。因此,教師上課時應針對學生的狀況,靈活地使課本內容貼近學生的生活和經驗,使學生對教學內容產生親切、熟悉的感覺,吸引學生的注意力,進一步激發學生學習更深層次內容的求知欲望和學習動機。
舉例教學就是貼近學生生活和經驗的一種教學方法。比如在介紹金屬材料時,筆者不是照搬概念,而是引導學生列舉一些生活中的金屬實物及其使用材料的例子。學生從身邊的生產、生活中舉了很多例子,如“金項鏈是用金制作的”,“易拉罐是用鋁做的”,“車床的床身材料是鑄鐵”,“電線是銅芯的”,“防護網是用不銹鋼做的”,“香煙盒的內包裝紙是錫紙”等等。筆者在其中選擇了比較具有代表性的金屬進行列表,如下:
由于這些物體都是學生平時見過甚至是用著的,已有了一定程度的感性認知,因此,在講金屬的性能,如金屬的導電性、導熱性、耐高溫性時,很多學生都能馬上領悟。
舉例教學,辦法雖簡單,卻能馬上貼近學生的實際生活,從而收到良好的教學效果。因此,筆者在教學過程中也注意觀察生活,收集素材,以便在教學中使用。
講故事,挖掘學習興趣點
在機械專業課的教學中應該善于挖掘課本知識點中的背景故事、歷史故事等,將這些與專業知識息息相關的故事講給學生聽,對于提高他們的學習興趣大有裨益。
例如,在講到“淬火”這個單元時,以中國古代熱處理的發展史為線索,挖掘出“淬火”這道熱處理工藝背后的歷史故事:在我國古代,公元前六世紀左右,鋼鐵兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝得到了迅速發展。以河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟為例,其顯微組織中都有馬氏體存在,說明是經過淬火的。歷史故事相傳,三國時諸葛亮帶兵打仗,請當時的著名工匠蒲元為他的軍隊制造了3000把鋼刀,蒲元運用了“清水淬其鋒”的熱處理工藝,使鋼刀削鐵如泥,從而大敗敵軍。從這些故事可知,淬火的主要目的是為了獲得馬氏體,提高鋼的強度和硬度。
另外,講到淬火冷卻介質時,給學生講了對我國的淬火技術發展做出了重大貢獻的南北朝人綦母懷文的故事?!侗笔贰匪d:“懷文造宿鐵刀,其法,燒生鐵精以重柔鋌,數宿則成剛。以柔鐵為刀脊,浴以五牲之溺,淬以五牲之脂,斬甲過三十札?!蔽迳莿游镉?,淬火應力小、變形開裂傾向小;五牲之溺則含鹽水,冷卻能力強、淬硬層深。可見,在南北朝時,隨著淬火技術的發展,人們已經逐漸發現了油、水、鹽水這些淬冷劑對淬火質量的影響。
筆者講完故事后,把淬火這道熱處理工藝的特點及淬火冷卻介質進行了補充和總結。通過對專業知識相關故事的生動介紹,學生對所學的課程有了較為全面的了解,這無疑比干巴巴地講解課本內容有趣得多。
設懸念,激發科學探究精神
《金屬材料熱處理》中“金屬材料的力學性能”是教學的一個重要環節,但該課程內容較為抽象,如果采用平鋪直敘的講述法,很難提起學生的興趣。因此,在上新課前先放映了一段著名的泰坦尼克號郵輪沉沒的電影片段,并進行解說:泰坦尼克號郵輪堪稱當時世界上最大、最豪華、設計最先進的郵輪,但就是這艘被稱為“永不沉沒”的海上都城,在與冰山的一次沖撞后,產生了90多米長的大裂紋,并在短短3個小時后就沉沒了。這是人類航海史上的一次悲劇,它的沉沒也是近一百年來的未解之謎。后來科學家對郵輪的殘骸進行分析,認為事故的發生與材料的力學性能有密切的關系。 學生聽到這里,急于想知道其中的奧秘。這時,筆者卻賣了一個關子,不急于講答案,而是設下伏筆,創設了一個“懸念猜想”的學習情境,從而進入教學過程。
在教學中,由于強烈的好奇心的驅動,學生對金屬材料的力學性能分析這一原本枯燥的課題始終保持著濃厚的興趣,課堂教學變成了學生進行科學探究的過程。最后,再為學生揭開懸念的謎底:原來,泰坦尼克號郵輪的鋼板,在極低的溫度下變脆,經不起沖擊和震動;另外,鋼板中含硫量高,韌性很差,最終導致了這場災難的發生。
“好奇之心,人皆有之”,利用懸念猜想這一“催化劑”,創設新奇的教學情境,往往可以收到事半功倍的效果,學生在猜測過程中會產生心理上的焦慮、渴望和興奮,而這種心態正是教學所需要的。
做實驗,用實驗求證理論
《金屬材料與熱處理》是一門與生產實際聯系比較密切的實驗學科,雖然大的實驗無法在學校里完成,但教師也可以開動腦筋創造條件,設計一些簡單易行的實驗激發學生的學習興趣,通過實驗驗證理論,提高學生對知識的認同感。
例如,在講到材料的硬度時,可用一簡單的實驗求證課本知識:找一把小刀切削橡皮擦和鉛筆。小刀可以輕而易舉地切削橡皮擦,而切削鉛筆卻要花很大的力氣。說明橡皮擦的硬度低,而鉛筆的硬度高。再如,鋼的火花演示試驗也可以在校辦工廠進行。先準備好四種鋼:低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼與高速鋼,讓學生用砂輪機分別打磨四種鋼材。通過現場演示及講解,學生很快便掌握了不同含碳量鋼的火花特點,并且可以通過火花來分辨材料。
另外,針對現有教學體制下學校實驗能力不足的問題,教師還可以與當地的科研院所聯系,帶學生到實驗室去參觀,以彌補實驗教學的不足,增長學生的見識。例如在講完“金屬的力學性能”這一章節時,筆者帶學生到材料研究所進行參觀。在實驗室里,學生觀看了許多實驗,如材料的硬度測試、沖擊實驗、拉斷實驗、壓縮實驗,還看到了用光譜議進行元素的檢測。在整個參觀過程中,學生表現出了很大的興趣,認為看到的東西驗證了課本的內容,對掌握知識有很大的幫助。
實驗教學的特點是直觀性和可操作性,它不但能激發學生的興趣,而且具有很強的說服力。
寫論文,調動主觀能動性
在課程將要結束時,通常會設置課題,讓學生做一個專題報告或寫一篇小論文。考慮到機械專業的班級以男生居多,應以學生的興趣為出發點,所以給他們布置的是有關軍事方面的課題。在定課題前,為激發興趣,先給學生講了武器發展史上著名的“馬克沁機槍”的故事:以美國人馬克沁命名的機槍是世界上第一例自動連發武器,它的射擊速度特別高,一分鐘可以射出600發子彈。在第一次世界大戰中,德國軍隊配置了大量的馬克沁機槍,打敗了當時的英法聯軍,從而一戰成名。但馬克沁機槍也被人稱為“喝水的機關槍”,為什么呢?原來,馬克沁機槍的射擊速度快,在長時間持續射擊后,槍管會由于高溫高壓氣體的沖擊而發生過熱現象,發紅、變軟、變形,強度下降,射擊精確度下降。為了繼續射擊,必須冷卻槍管,在槍管外套一個水套,連上水箱,利用循環水為槍管降溫。這樣一來,也使得馬克沁機槍很笨重,只能在一個地方防御,機動性較差。
接下來,筆者才正式點題:在今天的戰爭中,現代武器則著重于不斷進行槍管材料的改進和研發。因此,有不少耐高溫、抗變形的材料被用于制造槍管、火炮等戰爭武器,這些金屬因此被稱為“戰略金屬”。請同學們以“戰略金屬”為題,作一篇小論文,論文上交后進行同學間的展評和討論。
課題論文布置下去之后,學生興趣很高,有些學生去圖書館看書,有些學生上網搜集資料,在完成小論文上交后,還進行了論文的展評和討論。在討論會上,學生可以暢所欲言地發表自己的觀點,也可以聽取其他同學的意見。最后,再由教師進行點評和總結。
這種專題活動既可以培養學生收集、整理資料的能力,加深學生對金屬材料知識的了解和掌握,又可以培養學生的獨立思考能力以及互相討論、互相補充的合作能力,從各方面充分調動學生學習的主觀能動性。
在《金屬材料與熱處理》教學中,無論是舉例子、講故事,還是設懸念、做實驗或者寫論文,都始終圍繞著興趣教學這個中心點來展開??鬃诱f過:知之者,不如好之者;好之者,不如樂之者。興趣是學習動機中最活躍的成分,一旦激發出來就會使學生產生求知欲望,充分調動起學生的主觀能動性,從而克服學習中的困難,學到知識,真正實現寓學于樂。
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