《金属材料与热处理》教学中的难点分析.pdf
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1、 金属材料与热处理教学中的难点分析摘要铁碳合金相图的识读和应用是 金属材料与热处理教学中的一个难点,如何突破难点,达到好的教学效果,是教师经常讨论的问题,本文对解决这一难点进行探讨并提出一些见解和解决方法。关键词力学性能内部组织同素异构转变铁碳合金相图化学成分“金属材料与热处理”是技校理论教学课程中一门与生产实践联系比较密切的课程,是机械专业学生学习各专业工艺学与生产实习课的基础。通过对这门课的学习,不仅可以帮助学生掌握常用钢材料的成分、组织、性能及热处理工艺之间的相互关系,同时可以培养学生正确选择和合理使用材料、制订和掌握热处理工艺规范等多方面的能力。本课程主要包括:金属的性能;金属学的基础
2、知识;钢的热处理;常用金属材料等内容。其中第二部分金属学的基础知识是整门课程的基础知识,它3介绍金属和合金的晶体结构及其结晶过程;铁碳合金相图的建立、识读和应用。如果这部分基础知识没有掌握好,那么学生对前面所讲的金属性能的知识只会一知半解,而后部分钢的热处理和常用的金属材料的知识就会没办法理解和掌握。所以第二部分知识是这门课程整个教学内容的重点,它起到一个承前启后、画龙点睛的作用:同时由于这部分知识的内容较为抽象(如合金的晶体结构,结晶的过程:铁碳合金相图的建立过程)没有具体实验和教具可以演示,加上技校学生没有实践感性认识的基础,缺少对这部分知识的感知认识,致使在教学中学生学和老师教都存在一定
3、的难度。下面我就这一重难点的突破,作一些初浅的探讨。一、深入分析,找出突破口金属学的基础知识这部分内容主要有3个章节的教学内容,学生在学习过程中普遍对第四章“铁碳合金的组织”,“铁碳合金相图的建立、识读、应用”等几个知识点较难理解和掌握,而教师对这部分知识在教学过程也常常出现很难讲明讲透的现象。其实在这个难点的处理上,我们只要深入分析,找出知识贯穿点,就很容易找到突破口。我们可以给学生列一关系式进行分析如图:碳组成温度决定材料的内部组织铁-材料的力学性能各种微量元素材料的化学成分材料的选用这个关系式清楚地告诉我们材料的选用是根据钢材的力学性能(强度、硬度、塑性、韧性等)来确定的,材料的力学性能
4、是由材料的内部组织来确定的,而内部组织的转变则是由温度变化和材料的化学成分不同而引起的,并且材料的化学成分是由碳、铁和一些微量元素组成,其中变化最大的是碳的含量,决定了材料的内部组织的变化。通过这样分析,学生就很容易理解:为什么含碳量越多钢材的强度越高,而塑性、韧性则降低?因为含碳量的大小改变了材料的内部组织,组织变化必然引起力学性能变化:为什么相同成分的钢材加温到相同高的温度,由于采用不同冷却方式,最终得到力学性能也不同?因为温度变化改变钢材内部组织而引起力学性能变化。很清楚,问题的关键就是钢材内部组织,则钢材内部组织就是难点的切入点。只要了解了铁碳合金内部组织的定义、性能、变化原因,那么识
5、读铁碳合金相图就会迎刃而解。二、深入浅出,化繁为简铁碳合金的组织在教科书中介绍较为抽象。例如:固溶体的概念,书上的定 义 是“一种组元的原子溶入到另一组元的晶格中所形成的均匀固相这样的解释很难让学生。例如: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。如果我们在教学过程中,通过实际的例子告诉学生,当纯铁加热到熔化后,碳元素可以溶解到铁水中去,铁水凝固成固态时,碳元素仍被留在铁中,这种在固态下溶解有其他元素的组织叫做“固溶体”,又因为纯铁在固态下有同素异构转变,即有a-F e和Y-F e两种晶格,其对碳元素的溶解能力不同,所以就形成
6、了两种固溶体,分别叫做“铁素体”和“奥氏体”,它是铁碳合金基本组织中的两个组织。这样解释,学生的思路就会很清晰,将复杂的抽象的概念简单化,很容易理解和掌握知识并收到良好的教学效果。同样在分析铁碳合金相图时,我们也可以先将图中标注的铁碳合金组织化繁为简,采用简单易懂的语言、文字来讲解铁碳合金组织的定义。并将其归纳如下表:铁碳合金组织组织名称符号组织类型含碳量晶格类型力学性能铁素体F固溶体0 0.0 2 1 8%a-F e体心 立方晶格近似于铁,温度、硬度不高,塑性、韧性良好奥氏体A固溶体0.7 7%2.1 1%Y-F e面心 立方晶格强度、硬度不高,塑 性 好(易锻造)渗碳体F e 3 c金属化
7、合物0.69%斜方晶体硬而脆,塑性、韧性很差珠光体P机械混合物0.7 7%a -F e体心 立方晶格介于铁素体和渗碳体高温莱氏体L d机械混合物4.3%Y-F e面心 立方晶格介于奥氏体和渗碳体低温莱氏体L d机械混合物4.3%a-F e体心 立方晶格介于奥氏体和渗碳体通过对合金组织的分析,让学生掌握了铁碳合金组织的概念、性质,同时也要让学生了解铁碳合金组织是如何随温度变化而发生转变的,在这个难点的突破方法上,教师可以以“金属同素异构转变”这个知识点作为切入口。我们知道金属在固态下随温度的改变;由一种晶格转变为另一种晶格的现象,称为同素异构转变。以纯铁为例,液态纯铁在1 538 C进行结晶,得
8、到具有体心立方晶格5-F e,继续冷却到1 39 4c时发生同素异构转变,8-F e转变为面心立方晶格Y-F e,再冷却到9 1 2时又发生同素异构转变,Y-F e转变为室温体心立方晶格的a-F eo由于金属晶格存在着随温度改变而发生晶格变化的特性,导致金属组织随温度的变化而发生转变。以铁碳合金组织为例,铁碳合金组织是由基体纯铁和碳组成,温度变化使基体纯铁晶格发生转变,不同晶格的基体和不同含量的碳组合,就会出现不同的铁碳合金组织,这就是铁碳合金组织会随温度变化而产生变化的原因。清楚这点后,我们再对照看铁碳合金相图就一目了然。温度、含碳量、材料组织、力学性能等,在图中就能分析得很清楚。例如:温
9、度 为60 0,含碳量为4.6%的钢材的组织是L d+F e 3C-莱氏体+渗碳体,力学性能是脆而硬的组织。而含碳量为0.45%的钢材室温组织为F+P-铁素体+珠光体,这种组织的力学性能是有一定强度、硬度、并具有良好的塑性、韧性。三、归纳w o r k 总结,加深理解和记忆前面我们将重点、难点的知识内容作了具体分析讲解,为了加深学生对这部分知识点的理解和记忆,达到更好的教学效果,最后还可以将金属的基础知识这部分教学内容归纳小结为:1、金属的晶体结构是由原子有规则的排列所形成,原子排列的具体方式不同,便组成了几种不同类型的晶格(体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格)。2、纯铁组织中不同类型晶
10、格对碳元素的溶解能力不相同,形成不同类型的铁碳合金基本组织。3、纯铁在固态下,随温度转变会出现不同的晶格类型。这种现象称为同素异构转变。4、铁碳合金的5 种基本组织(铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体)由于各自基体中的含碳量不同,表现出来的力学性能就不一样,组织之间会随温度改变而发生相互之间的转变。如:含碳量为0.7 7%的钢,在8 0 0 0 C 时的组织是奥氏体,而在室温下组织转变为珠光体。转变的原因是由于铁碳合金的基体铁发生同素异构转变。5、铁碳合金相图是表示铁碳合金成分、组织和温度三者之间相互关系的图表,图中标明铁碳合金组织的变化,主要受含碳量和温度的改变而发生变化。6、铁碳合金相
11、图主要应用在钢材料的选用和热加工工艺的制订两方面。教学难点的突破,关键在于教师教学得法,引导有方。除了将难点分散讲解,化繁为简,解决问题外,最后还应善于总结归纳,找出重点,以加深学生对知识的理解和记忆。对教学中难点的处理,在教学中有许多种方法,我们针对学生的基础差异、专业学科的不同情况,在现实教学过程中不断摸索和探讨,找出有效的教学方法。摘要:文 章 以 通用机床加工工艺编制及零件加工课程为例,依据与课程相关的职业能力,对课程知识体系进行构建;在课程教学中,运用项目式任务驱动教学法进行教学做一体化教学改革,以提高学生的职业能力与素质。关键词:通用机床;零件加工;一体化教学为适应高素质、高技能专
12、门人才的培养目标,根据社会对人才需求的变化趋势,应构建适应教学目标的课程体系,选择教学内容和教学方法,保 证 专 业fazhan发展适应培养高素质人才的需要。高职教育的课程体系应包括理论教学体系、实践教学体系、素质教育体系,要进行包括知识、能力、态度的完整性课程体系设计,以满足职业工作的需要。通用机床加工工艺编制及零件加工是中山职业技术学院机械工程系数控技术、机电一体化技术、模具设计与制造专业等三个专业的专业基础课,是机械类专业培养创新人才的重要课程之一。该课程包含 机械制造工艺学、金属切削机床概论等多门课程中的基础内容,在教学计划上安排了车工实习、铳工实习。本课程针对本地区人才需求的实际情况
13、,结合高职高专人才培养的特点,提出了通用机床实训要以提高学生综合技术素质为主的思路,整合机械制造技术与车工实习、铳工实习等课程的教学内容,着重培养学生在典型通用机床操作、机械加工工艺编制和车间生产管理岗位上分析与解决实际问题的能力。一、课程知识体系构建该课程对原有知识体系进行了重构、序化,具体设计思路如下:第一,以项目式任务驱动教学法组织教学,在实现工作过程的同时培养学生应具备的岗位素质;第二,课程内容与教学安排充分体现能力进阶,便于不同阶段不同要求的学生学习;第三,理论知识与操作技能兼顾,二者相辅相成、相互促进。该课程主要以培养学生解决实际问题的能力与动手能力、提高学生综合技术素质为思路,着
14、重以培养学生具备现场工艺工程师的综合能力为整体目标。课程将相关的机床、刀具、工艺、夹具等知识点融入各个项目中,项目体现c o m p a n y企业实际工作任务要求,以项目引导学生积极、主动地学习,实 现 通用机床加工工艺编制及零件加工课程的教学目标。在实训室中,教师变成了项目主管,而学生则变成了项目的执行者,教学过程变成了学生完成项目的过程,明确要求学生在限期内完成任务。通过模拟真实的工作环境,激励学生学习的主动性,在完成工作项目的过程中获得知识与能力。二、“任务驱动法”一体化教学改革与实施通过对企业实际生产零件的搜集和表面特征分类,以适度、够用原则确 定 通用机床加工工艺编制及零件加工的教
15、学内容,共设计8个工作任务。对每个工作任务都进行知识点、教学内容、教学载体要求的设计。现以套类零件车削加工为例说明各项任务的具体实施。学生若想顺利完成任务,首先要看懂零件图,熟悉相关的公差、尺寸标注等方面的知识,因而提高了学生学习制图的积极性,感到了知识的真正用途。学生要进行零件的加工工艺分析,根据工件各加工表面的尺寸、精度及表面粗糙度等要求,确定毛坯尺寸及合理的切削余量,确定合理的加工方法,编制车削加工工艺,选择机床及刀、夹、量、辅具。学生要完成上述任务就必须学习工艺、刀具、夹具、量具、机床等方面的知识。可以边学习边应用,教师在给学生介绍这方面知识时,学生要非常专心,懂得掌握这些知识就能加工
16、出合格的零件,体会学习的成功感,从而有效体现知识与应用一体化。三、教学组织方式改革为保证每个学生都能完成教学计划规定的实训学时,在 通用机床加工工艺编制及零件加工课程实操教学中,实行小班制教学方式,通过适当分组,基本实现一人一机操作。该课程教学计划共6周,每 周2 4学时,共1 4 4学时,分两学期上课,每学期3周、7 2学时。在安排教学时,前一学期就将一个班(4 0人左右)分成车、铳两大组分别进行教学,下一学期两大组交换。而已分成车、铳两大组的学生又分别分成上午组和下午组,这样每组1 0人左右,可以保证一人一机一天操作4学时,晚上车、铳两大组分别集中进行理论知识教学,整周连续教学,每周理论课
17、8学时;实操 课1 6学时,保证理论与实践比例为1 :2。这样在资源有限的条件下,实现每个学生都能真正完成教学计划规定的实践教学学时,同时提高了实训设备的使用率。四、教学方法改革在本课程教学中,我 们 将“任务驱动、行动导向”教学法应用于教学实践,大大激发了学生的学习兴趣和学习热情,教学效果明显提高。教学过程中以学生为主体,整个教学过程50%70%的时间是在教师指挥下,每个学生亲自动手完成任务的。学生完成任务的过程包括研究完成任务的方法、制订方案、独立实施、独立检查、独立修正及完成任务后的讨论、分析、填写完成任务报告及考核结果表等。学生通过上述活动学习,并掌握了相应知识和技能。课程教学是实行以
18、项目带动教学,用理论指导实践,在实践中验证和提升理论的一体化教学方法。教学过程中引导学生,按照零件图(项目)编制零件加工工艺规程,并按自己编制的工艺进行零件加工(包括选择切削用量)、部件装配和精度检测。通过操作,使学生掌握各种加工方法和设备的合理运用;建立材料、工艺、加工设备、生产效率和产品质量之间相互关系的概念,推动学生通过理论联系实际,自己学会学习与工作,培养求知精神和自我知识更新的能力。五、考核方式改革人才培养质量是靠过程控制保障的,过程控制的重点是实施过程考核与期末“examda考试相结合,注重学生平时学习过程中完成任务情况的过程考核。本课程教学采用教学做一体化,按照完成实训(加工)报
19、告单规定的内容占总成绩6 0%、平时出勤考核占10%、期末考试占30%的比例评定学生的最终成绩。在整个教学过程中,对学生完成的每个工作任务情况进行记录考核。考核任务完成过程、结果记录及work总结、教师根据记录的任务完成过程和结果情况作出的评价。此种方式考核将彻底改革以往只靠期末考试定成绩的模式,考核内容发生质的变化,在确保个人相对独立完成自己承担工作任务的前提下,使考核的结果更客观、更准确、更可靠,更能反映职业教育本质;对教师的要求也更严格,教师的责任更大;也更便于学校对整个教学过程分析、监督、检查、指导,使学校更准确地掌握教学实际情况。考核的作用也由单一评价功能转变为督促整个学习过程和不断
20、提高学习效果的过程,因为考核的重点在于学生的自我分析、自我总结、自我纠正,可以真正起到促进学生努力学习的效果。本课程改革重视专业人才培养方案的实施过程及教学内容的实施方法,突出职业教育特点,符合职业教育规律,适应以形象思维为主的学习者特点,采用项目式任务驱动和教学做一体化职业教学方法,以学生为主体,让 学 生 在“做中学”、“为做而学”,而教师的角色则成为学生工作情境的创设者、引导者,进行学习环境的建构、学习资源的提供、学习过程中的咨询。这样使学生在做中学到职业技能、体验职业氛围和养成职业素养,达到零距离上岗的基本要求。教学实践证明,理实一体化教学模式相对传统的教学更能激发学生的学习兴趣,体现
21、其主体地位,他们更容易融入教学过程中,学得更加深入。参考文献:1 吕 英 播.关 于 机 械 制 造 基 础 课 程 改 革 的 研 究 J .机电技术,2 006,(1).2 赵文敏.开放实验教学模式的研究与探讨 J .实验室研究与探讨,2 006,(9).摘要:根 据“工学结合”的职业教育教学改革指导思想,结合北京农业职业学院国家级示范校建设三级子项目”粮油加工与质量监控优质核心课建设”与“标准化加工与质量监控教学方法的改革”的方案和要求,应用项目教学法的教学理念,引入company企业岗位绩效考核办法,对 粮油加工与质量控制 课程的教学方法进行了改革探讨。同时,通过对20072009年3
22、年的教学探索,初步提出了 粮油加工与质量控制课程教考一体化的教学模式。试验结果表明:教考一体化模式是职业教育的一种有益的教学模式,对于提高学生的综合职业素质有明显的促进作用。关键词:粮油加工与质量监控;教考一体化;模式 粮油加工与质量监控课程是北京农业职业学院食品与生物工程系绿色食品生产与检验专业和食品加工专业的骨干课程,课程内容多、实践应用性强,长期以来,教学主要采取理论教学、技能实训、综合实训三结合的方式进行,“理论教学枯燥,实训课程与实际工作脱节”这两大难题一直困扰着任课教师。考核主要采用期中、期末理论examda考试与实践技能考核相结合的方法,基本能够反映学生的学习掌握程度,但也出现了
23、一些问题,由于此类课程的理论内容比较枯燥和繁琐,学生对理论知识理解掌握较差,理论考核成绩一直偏低,也影响了对技能实训课的驾驭与创新。同时,技能实训课仅限于某一技能的模仿操作,与实际工作岗位距离较大,不能反映职业岗位的工作要求,体现不出学生综合职业素质的区分度,是几个点和面的考核,不是针对职业素质的考核,不符合职业教育的占匕zj H o经过三年来的教学摸索,以及多次企业岗位调研,笔者意识到非常有必要将企业的岗位能力要求和工作内容纳入教学内容中,把企业绩效考核体系引入学生的成绩考核中,同时,将考核融入教学中,将教学融入工作中。本课程改革的思路是应用项目教学法的理念,将教学内容工作项目化,把考核内容
24、、标准、方法整合到每个工作项目中,按照完成工作项目的能力、结果、水平等评价学生的学习成绩,实现对学生整体完成工作任务能力的考核。在项目设计中将学习内容按工作岗位分成若干个工作项目进行教学,并将考核的内容动态地分散到学习的各个环节中,提炼出教考一体化的教学模式。改革方法与流程(一)整合工作项目教考一体化始终伴随着完成工作项目过程的考核,因此,工作项目的提炼和整合就显得尤为重要。依 据 粮油加工与质量监控课程的教学大纲与粮油生产加工相关企业的岗位要求进行整合,确定工作项目内容;将教学大纲要求的考核点与技能点融合到工作项目中,增加工作岗位的绩效考核,形成项目考核,实现对学生完成工作项目的全面的、立体
25、的及动态的考核。(二)制定工作项目的实施流程每个工作项目包括任务领取、工作准备、生产实施、评价反馈、work总结等环节。每个生产环节都制定相应的学习材料和任务,如工作准备,需要完成预习单、材料单及设备单等。每项内容都有考核单,由自评栏、互评栏及教师评价栏三部分组成,评价内容包括完成情况、责任态度、合作沟通以及创新性等。将学习内容、岗位要求与考核内容紧紧融合在一起,在工作中学习,培养学生学习的主动性;在工作中考核,提高学生的自律意识,促使学生自觉形成良好的职业习惯;在考核中完成学习、工作任务,减轻学生考试的压力,避免了考试前的“快餐式”学习,形成了学习、工作、考核一起起步,一起落实的教考一体化模
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