金属材料课程生活化案例教学研究

金属材料课程生活化案例教学研究

摘要:将金属材料与热处理课程中的材料牌号、组织、结构等,和学生已有的生活经历和知识进行比较,启发学生形象思维,既使学生了解了生活常识,又固化了习得的知识,提高了学习兴趣和效果。

关键词:金属材料;生活化;案例

金属材料与热处理课程是机械类专业的基础性课程,相关知识是学生必学内容。对于中职学生而言,该课程中的金相组织等内容晦涩难懂,牌号众多识读困难。降低学习难度,学习内容生活化处理,是提高学生对这门课学习兴趣和学习效果的较好方法。

一、课程学习困难因素分析

1.学生因素

(1)知识积淀不足

一般情况下,初中化学部分的学习涉及的化学元素为《元素周期表》中1—20号元素(惰性气体元素除外)的10多种元素以及Zn、Cu等少数几种元素。由于中职学校机械类专业几乎都不开设高中化学课,因此本课程涉及的众多化学元素、化合物的符号、结构、性质等,如V、Cr、W、Ne、Ni、Fe3C等对学生而言学习难度的确很大。

(2)认识心理不足

美国认知心理专家布鲁纳认为,认知是在过去的经验基础上实现的。首先中职学生知识积淀的不足,使得学生在刚开始本课程学习时就有了排斥感。美国教育家卡美纽斯首提“直观性教学原则——知识的开端必须来自于感官”,但以15—16岁刚升入中职的初中毕业生而言,抽象思维能力较弱,本课程特点又使得直观性教学基本无法做到,这是其二。其三,学习能力较强的学生有意注意的学习时间约为25分钟(或半节课左右),大多数中职学生时间更短,也是造成本课程教学效果不理想的原因。

2.课程因素

中职学校机械类金属材料课程(或相关知识)一般安排在入学后的第一学期学习。以中国劳动保障出版社出版的金属材料与热处理课程教材为例,内容除了材料牌号、性能、用途,还涉及温度金相组织的转变,尤其是后者,对于学生而言的确是晦涩难懂。

3.教师因素

相对机械类其他专业课而言,本课程教学资源少;教师授课多以讲授为主,学生对学习内容“源于生活、高于生活”的感受少,学习效果不佳。

二、生活化处理的内容

将金属材料与热处理课程中的材料牌号、组织、结构等,和学生已有的生活经历和知识进行比较,引导学生形象思维,既使学生了解了生活常识,又固化了习得的知识,提高学习兴趣和学习效果。

三、生活化案例教学

1.案例收集整理

(1)字母T与G的生活化案例

课程中,字母T开头的牌号有碳素工具钢、纯铜、滚动轴承,字母Z开头的牌号有铸造合金(铸钢、铸造铜合金)。学生经常混淆牌号。生活中与T、G有关的出行有:T代表特快列车,Z代表直达特快列车,G代表高铁、高速公路、国道。目前,由于家庭汽车和铁路交通的发展,大多数学生对列车和道路有了初步的了解,但没有归纳和对比。教学中,教师出示公路、铁路地图和列车班次与牌号的对比。如学生即刻查找T2次列车(长沙—北京),同时查找对应的材料牌号(2号纯铜);T12次列车(沈阳—广州),同时查找材料牌号(碳素工具钢)。又如,教师换一种方式,让学生在地图上查找经过浙江的高速公路G15,查找高铁G15(北京—上海),查找GCr15滚动轴承钢。作为学习巩固,扩大查找对比,如列车Z30(扬州—北京)与ZCuPb30(铸造青铜);作为学习拓展,一是拓展生活常识,比较G320国道(红色路牌、限速90千米/小时)、G15高速(绿色路牌、限速120千米/小时),对路牌颜色和限速都一并学习;二是拓展学习GCr15滚动轴承钢的含铬量、T12等牌号的含碳量、性能和用途等。

(2)字母M、G和Hz的生活化案例

第一,M和G。本课程涉及计算的内容很少,材料拉压强度计算是重点之一,强度单位MPa、GPa是学生容易出错的地方。玩电子产品的学生不少,课前让学生查找电脑(手机)CPU、硬盘等配置参数,得出G的数量级概念。在讲授G和M的数量关系后,教师对学生感兴趣的计算机知识应及时点拨,如指出计算机中,1G=1024M,让学生留意购置的电脑名义容量和实际显示的差异问题,也是知识的拓展。第二,Hz和M。本课程“感应加热表面淬火”内容中,涉及感应加热频率单位Hz。为了使学生记住工频加热50Hz,教师提出“交流电频率”进行对比;多数学生对汽车中的收音机电台显示×MHz有认识,教师引导学生对M、Hz的再认识。

(3)组织性能的生活化案例

第一,溶解度、晶格畸变。学生对液体溶解度有认识,但对固态下的溶解度比较茫然。课堂上可以采用:把每个学生比作“原子”溶质,教室比作溶剂,座位之间为原子空隙。如果转学来的学生(“原子”)坐在排与列的中间,教师指出这样来的“间隙原子”数量是有限的,会出现“饱和”,这也有利于对铁素体(F)、奥氏体(A)的最大溶解度的学习;如果新来的“胖原子”坐了原来瘦同学的座位(置换原子),可以使得溶解度无限大。“间隙原子”“胖原子”的到来,虽然使得班级同学队形不那么整齐了,但是力量更大了,教师提出“增大强度”,出示“晶格畸变”的概念及作用。第二,单晶体、多晶体。把单晶体比作“一个班级”,新生军训时整齐划一;各个班级从不同方向走到一起的时候就成了“多晶体”了,班级交界处的学生(“原子”)杂乱无序,军训教官要把各班拉开的难度很大(强度上升),班级越多,难度越大(强度越大)。同时可以融入德育教育,即,抱团的力量大。第三,组元与力学性能。金属材料组元和力学性能概念比较抽象,以珠光体(P,F+Fe3C)为例,把强度较低、塑性较好、碳原子溶解度较小的铁素体(F)比作加了少许盐、水的面粉团,把硬度较大、塑性差的渗碳体(Fe3C)比作“包子馅”。这样,“包子”的“口感”(珠光体的力学性能)取决于“面粉团”(铁素体)和“馅”(渗碳体)数量的比例,帮助学生理解力学性能。此外,还有对“淬火+回火”的生活化教学内容的处理,如“淬火”对应“地震”,原子(“人员”)在狭小空间里呈“过饱和”状态,回火后原子转化为化合物,饱和程度下降(部分“人员”得救),通过浅显生活常识的比方,学生乐意接受、容易理解。

2.教学组织与方法

(1)教学组织

本课程部分教学内容生活化案例处理也需要借助信息化教学。教学形式可以利用“云课堂”“雨课堂”等,以小组为单位进行学习。无论是“云课堂”还是小组学习,对刚入中职学习的学生而言,都是新鲜事物;在初中学习能力不够强的学生在这里也有“出彩”的机会,提升“自我获得感”。

(2)教学方法

本课程教学方法一般采用讲授法、提问法、练习法等,涉及可以生活化的内容,增大提问、练习的比例,并结合材料牌号、生活常识进行“连线”练习(或抢答游戏),增加学习的趣味性,使机械专业学习不那么枯燥乏味。

四、教学心得

1.教师方面

生活化案例的挖掘使教师成为“有心人”。需要教师熟悉教材,较好地匹配生活实际。除了以上案例外,还可以有不少挖掘的潜力。这也是教师对教材内容处理能力的和教学设计能力的体现。

2.学生方面

课堂不仅是知识或者技能学习的场所,也是“关键能力”锻炼、心理素质培养的地方。

(1)“信息处理能力”锻炼

如前所述“认识高铁车次”等知识,可以锻炼学生地图检索能力并扩展到铁路“12306”APP使用,建立数字化生活理念。

(2)“语言表达能力”锻炼

生活化处理的一些知识需要在教学中通过师生配合完成,小组学习后要表达学习结果(成果),对于在初中不大有机会发言和表达能力弱的学生而言,这样的课堂给学生提供了一个平台,同时满足了学生的心理需要。

(3)“学习工作生活”理念培养

德育教育要融入课堂,但不是说教式的融入。生活化的案例学习,从另一个方面让学生懂得如何学习,让学生明白还有好多自己不知道的生活常识,包括高铁等建设在内的国家经济的发展,通过努力工作过上美好生活,比如建立旅游的理念,增加知识,陶冶情操。

作者:徐炜 单位:海宁市高级技工学校