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金属材料与热处理课程改革

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由于金属材料与热处理课程内容存在涉及面广,专业术语多,概念多且缺乏逻辑性,难理解,难记忆,学生感到抽象难懂,枯燥无味,找不到学习重点等特点,教学难度较大.为此,就该课程的特点,总结了一些行之有效的教学方法.

1课堂教学的改革

1.1直观教学直观教学即利用可视物体进行直观演示,把抽象问题具体化、可视化,便于理解掌握.不同内容则采用不同的直观教学手段.如在讲解变形可分为弹性变形和塑性变形时,可以用一个橡皮筋来演示弹性变形的结果,用橡皮泥来演示塑性变形的结果.在讲金属的结晶与结构时,晶胞、晶体及合金的组织构造都采用模具来讲解,这样非常逼真,并能清楚地根据合金的组织构造模型分析铁碳合金组织中的铁素体——奥氏体——渗碳体的含碳量逐渐增多的原因,以及力学性能不同的原因.学习钢的牌号及用途时,就把准备好的各种小零件带到课堂上,说明它们的名称、用途及用钢的牌号,记忆很深刻.

1.2多媒体教学随着现代计算机网络技术的发展,运用多媒体手段扩充教学容量成为一种新的教学方法.多媒体教学具有信息容量大、形象直观和容易接受的特点.教学中选择大量和教学内容紧密相连的图片,如微观结构、钢的加热及冷却的转变原理以及二元合金相图等章节,把抽象的知识点通过生动的图片传达出来,使学生的记忆升华,理解深刻且过目不忘.对于一些不能用图片完全表达的知识点可以通过三维动画演示或视频等方法来克服,如合金的凝固与扩散过程及钢的加热与冷却过程等,这样可以把抽象的过程生动形象地展示给学生.尤其是对工厂中生产和加工设备工作过程及具体的工艺操作,通过视频展示可以大大激发学生的兴趣,使学生熟悉工厂里的生产设备和具体的工艺操作,弥补了传统理论教学的不足.

1.3举例和类比法教学举例法和类比法是教学中常见而又有效的方法之一,通过举一些贴近学生生活和经验的实例,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.

1.3.1举例教学如讲解液态金属的结晶过程,即原子由不规则排列的液态逐步过渡到规则排列的固态过程,听起来感觉很抽象,因此可以采用举例教学法来解释.上课了大家都在自己的位置上坐得很整齐,每名学生相当于原子,这时相当于固态金属;下课了,学生在教室走动,教室杂乱无章,这时相当于液态金属,那么液态金属的结晶就相当于上课铃声,铃一响,学生都回到自己的座位上坐好,这个过程就叫结晶,也就是原子由不规则排列的液态逐步过渡到规则排列的同态的过程.还有晶体缺陷、晶格等一些概念都可以举一些通俗易懂的例子来解释.

1.3.2类比法教学如固溶体的概念,书上的定义是“一种组元的原子溶入到另一种组元的晶格中所形成的均匀固相”.这样的解释很难让学生理解,因此可以采用类比的方法来解释,即先用大家都知道的溶液、溶质和溶剂的概念做知识铺垫,然后再解释:在液态时,一种组元溶解到另一种组元中形成溶液,在凝固时,它们将共同组成一种晶格,这种晶格与其中的一种组元相同,晶格上有各种组元的原子,这种在固态下溶解有其它元素的组织叫做固溶体,或称固体溶液,而与固溶体晶格相同的组元叫溶剂,其它组元叫溶质.然后再以铁、碳两种组元为例说明,这样不仅使学生明白了固溶体的形成,还使学生理解了固溶体的概念,学生思路清晰,将复杂的概念简单化,收到良好的教学效果.

1.4结合科研项目启发学生的科研思维在教学中结合教师的相关课题,把学和研有机联系起来,可以很好地启发学生把所学的理论知识运用到实际的科研课题中,从而培养学生的科研思维和科研能力.如在讲导热系数对合金凝固的影响时,结合国家自然科学基金项目“铜电积用Pb-Sn-Re合金阳极性能影响研究”,由于铅基中加入了合金元素Sn,Sn由于能跟热空气反应生成较低传热系数的锡膜(SnO2),导致铅合金在浇注时凝固时间变长,表现出良好的流动性,从而提高铅合金的铸造性能和机械性能.在讲到温度对晶粒长大的影响时,结合省教育厅课题“铜冶炼渣中铁橄榄石、无定形玻璃体解离及其资源化机理研究”,冷却温度包括缓冷、水淬及空气中自然冷却对铜、冰铜晶粒的影响,缓冷有利于晶粒长大,有利于后续浮选回收.

2实践教学改革

实验教学是训练操作技能、培养创新意识的重要途径,可以有效培养学生的基本实验操作技能,以及分析问题和解决问题的能力.

2.1改革实验内容结合多年实验教学的改革和探索,将实验课程内容分为基础性实验(如金相实验、热处理实验和硬度测试实验等)、综合性实验(将单一的基础实验整合到一个实验中,也称“大实验”)和科研性实验(结合教师的科研项目进行的研究性实验).从而形成由基础到综合,从接受知识到综合能力培养逐级提高的实验教学课程新体系.

2.2优化实验教学形式由于学生人数多,实验设备数量有限,很多实验只能看指导教师演示操作,学生没有动手实践的机会,所以很多学生认为做实验是看实验,甚至是凑热闹,无法对实验基本原理更深层次地理解,缺乏必要的从事科学研究和工程实践的能力.经优化后把以前的演示实验改为以学生实践操作为主.如铝金的熔铸实验,把以前按班级为单位分组改为5人一组,自愿组合,实验中学生轮流操作,教师指导.这样每个学生都能参与实验,并在实验教学中引入企业生产中的“竞争与合作机制”,完成质量高的小组最终实验成绩要高,这样学生参与实验的积极主动性立刻得到提高,从而切实达到实验目的.

2.3增设综合性、设计性实验综合性和设计性实验不仅可以把学生做过的实验及学过的理论知识贯穿起来,对所学知识有效的巩固,还可以有效地激发学生的参与兴趣,提高学生分析问题和解决问题的能力.如在进行金属组织观察实验时,如果只是单纯地利用显微镜观察不同的金属组织,学生往往觉得很枯燥,不愿积极参与,必须对实验内容进行调整.将材料加工企业实际热处理后的一些报废、过热和过烧零件与正常零件比较,让学生先进行性能检测,再观察金相组织,最后用所学理论加以解释.为了完成这些工作,必需查阅大量的文献资料或与教师进行充分讨论,这样学生的参与兴趣就得到了很大的提高,且对实际零件的不同处理状态有了更深刻的认识.金属材料和热处理课程的教学中,教师应灵活运用教学方法,把学生的学习兴趣、学习积极性和主动性调动起来,多给学生独立实践的机会,让学生自己思考问题和解决问题,最终共同提高教学质量.

作者:朱茂兰 胡志彪 童长青 单位:龙岩学院化学与材料学院

金属材料与热处理课程改革责任编辑:杨雪    阅读:人次