熱處理教學方法

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摘要：在熱處理教學中，結合心理學和教育學知識，采用比較式教學、聯系式教學、多媒體教學、啟發式教學和實例教學等多種教學方法，以提高教學效果。

關鍵詞：熱處理；教學方法；創造性思維

熱處理是《金屬工藝學》中非常重要的內容。它對于學生正確理解材料的性能與組織關系以及零件的整個加工工藝路線十分關鍵。熱處理還是后續專業課的基礎，同時也是一個難以理解的知識點。筆者根據多年教授《金屬工藝學》的經歷，對新形勢下熱處理的教學方法進行了較為深入的研究。

比較式教學，以提高學生的記憶效果

比較是把各種事物或同一事物的不同部分、個別方面或個別特點加以對比，確定它們的共同點和不同點以及它們之間的關系。比較實質上是一種更復雜的分析和綜合。為了使學生更好地掌握普通熱處理的特點，我制作了如下表格加以比較。

從表格中，學生便能直觀地比較出各種普通熱處理的異同點。它們的共同點是均由加熱、保溫和冷卻三個階段組成；不同點是加熱的溫度不同，保溫的時間不同，以及冷卻的速度不同。因而得到的組織也不同。其中冷卻速度是導致材料組織性能不同的主要原因。熱處理中的其他一些內容同樣也可以采用列表比較的方法。比較是重要的思維過程。采用這種方法可以清晰直觀地反映事物之間的關系，使人一目了然。通過列表比較，學生可以將原來大量的信息組織在一個系統框架內。心理學研究證明：這種有層次的組織結構可以有效地提高記憶效果。

聯系式教學，以加深學生對知識的理解

聯系式教學法，使學生對熱處理知識的學習更加系統化，進一步加深了學生對材料、熱處理、加工工序三者之間關系的理解。

將熱處理與零件的加工工藝聯系起來熱處理穿插在零件的加工工藝過程中。講解時，我把它與加工零件的其他工序聯系起來，使學生更容易理解熱處理在加工工藝中所起的作用。教學中，我首先介紹零件的加工工藝，讓學生了解零件加工的基本過程。再介紹為了保證加工過程的順利進行和零件最終應具有的性能，在相鄰的加工階段之間應穿插相應的熱處理。這樣，學生對熱處理在加工工藝中的安排就有了初步的認識，明白了什么是預備熱處理，什么是最終熱處理，以及在零件加工過程中它們所起的作用。然后我再舉出典型例子，如車床主軸（45鋼）的加工工藝路線是：鍛造→正火→粗加工→調質→半精加工→高頻感應表面淬火＋低溫回火→磨削。我詳細分析了“正火”、“調質”和“高頻感應表面淬火+低溫回火”等三道熱處理工序在該工藝路線中所起的作用，使學生對熱處理在工藝中的作用有了更為深刻的理解，使他們能逐漸地掌握熱處理工序安排的一般規律。在掌握了規律后，學生就能將熱處理和零件的加工工藝聯系起來，根據加工工藝的需要判定是否要進行熱處理，進行何種熱處理。

將熱處理與材料聯系起來材料最終的性能除與它本身的成分有關外，還與熱處理有密切關系。熱處理就像是烹調時用的調味品，可“調制”出材料的各種性能來滿足生產的需要。教學中，為了使學生能根據材料來正確選擇熱處理方法，我要求學生首先弄清工件的成分及其原始組織和性能，然后讓他們分析在加工成毛坯后，這種原始組織是否有利于后續的切削加工，如果不利，采用何種熱處理能改善其切削加工性。在這個過程中，學生通過對材料的成分、組織和性能有關知識的復習，便能正確選則相應的預備熱處理方式。第二，要求學生明確零件最終應具有什么性能，這種性能可以通過何種熱處理才能獲得。學生便能根據工件的材料，選擇出適合的最終熱處理方式。將熱處理和材料聯系起來，可以幫助學生深刻理解它們之間的關系，從而達到能根據材料正確選擇相應的熱處理工藝。

多媒體教學，使抽象的理論具體化

熱處理的理論性很強，比較抽象和空洞。同時，由于條件所限，有些熱處理無法組織學生進行實習。如果僅照課本講解，學生會感到十分枯燥，而且難以理解。在實際教學中，我采用了多媒體進行教學，將有關內容制作成課件，一邊播放，一邊講解。我還專門制作了有關熱處理的錄像資料，如退火、正火、淬火、回火、表面淬火，滲碳、滲氮等。錄像資料里不僅有工廠里工人的實際操作過程，而且每一種方法還有詳細的講解。學生通過觀看這些錄像資料，對熱處理就有了更清晰的認識和更透徹的理解。

啟發式教學，以培養學生的創造性思維

創造性思維是指重新組織已有的知識和經驗，提出新的方案或程序，并創造出新的思維成果的思維過程。創造性思維的培養包括：(1)激發學習動機與求知欲；(2)創設問題情境，培養學生的發現能力；(3)培養發散思維和聚合思維；(4)鼓勵創造活動，正確評價有創造力的學生。

在講課時，我采用啟發式教學，按上述方法培養學生的創造性思維。例如，在介紹淬火冷卻介質時，我提出一個問題：要想獲得馬氏體組織，是不是冷卻速度越快越好？很快地，學生中肯定和否定的答案都出現了，但均未說出原因。我并沒有直接給出答案，而是接著問：你們知道為什么冬天往玻璃杯里倒開水，杯子會開裂嗎？不少學生恍然大悟，馬上答到：因為杯子內外層溫差太大。工件在淬火時，因為冷卻速度過快，也會造成內外層溫差太大進而導致開裂，所以工件不能冷卻得過快。接著，我進行歸納：在淬火時，一方面要保證獲得馬氏體組織，另一方面不能冷卻過快，以免開裂。因此，在保證獲得馬氏體的前提下，應盡可能減慢冷卻速度。不同的材料需要不同的淬火冷卻介質。怎樣找到合適的冷卻介質呢？我鼓勵道：有興趣的同學可查閱資料，到工廠去調研，畢業后可繼續這方面的研究。這種師生間的對話，使傳統教師的“一言堂”，變成了師生互動的討論會。這樣，不僅加深了學生對知識的理解與掌握，而且增進了師生間的感情，進而激發起學生強烈的求知欲。

在教學過程中，我適時提出一些有價值的問題，讓學生思考和討論，并鼓勵學生提出多種答案或獨到的見解，特別是大力提倡學生提出的見解不同于書本和教師的見解，以培養學生的創造性思維。這種教學方法，使學生在愉快而又不乏適度緊張的氣氛中，把智力活動由最初發生的快感或興趣，引向熱情而緊張的思考，引向提高學習成績。顯然，這種教學方法也避免了學生只會機械地聽課，并把學習當作苦差事。

實例教學，以培養學生解決實際問題的能力

學生讀書，且要學以致用，就應具有很強的解決實際問題的能力。在教學中，我經常舉出一些實例，讓學生根據已學過的知識試著提出解決方案，以此培養學生的分析問題和解決問題的能力。

例：一軸尺寸為φ30×300，要求摩擦部分表面硬度為HRC50～55。現用30鋼制作，經高頻表面淬火（水冷）和低溫回火，使用過程中發現摩擦部分嚴重磨損。試分析失效原因，并提出解決方案。

分析：這是一道綜合性很強的題目。它不僅要用到熱處理方面知識，而且要求學生對材料的成分和性能之間的關系十分清楚。題目沒有唯一標準的答案，只是有幾種可能的情形。

我問學生：摩擦部分嚴重磨損是材料的哪一項性能沒有滿足要求？

大家一致認為：是硬度低、耐磨性差。

我又問：是什么導致材料的硬度低、耐磨性差呢？

大家開始熱烈地討論起來。下面是一些學生的分析結果：(1)選用材料不當。30鋼含碳量低，應選用45鋼。(2)高頻表面淬火，頻率過高，導致淬透層薄。（3）淬火加熱溫度不夠高，沒有完全奧氏體化，最終組織中含有鐵素體組織，影響材料的硬度和耐磨性。(4)回火的溫度過高，得到的組織不是回火馬氏體，而是其他的回火組織。

通過分析討論，學生學會綜合運用學過的知識解決一些實際問題，從而真正做到學以致用。另外，為了培養學生解決實際問題的能力，教學中，我鼓勵學生積極參與到解決問題的活動中去，創造性地看待問題，并且教給學生分析問題的方法。我還鼓勵學生多角度地提出假設，并評價每個假設的優缺點。我盡可能地提供各種機會，讓學生實際地解決問題，使學生在成功解決問題的過程中得到滿足，并且使學過的知識得到了具體的應用。同時，我還對學生解決問題的情況給予適當評價，并提出一些指導性的意見，以促進他們解決問題能力的提高。

參考文獻：

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