强化金属材料处理课程优化

本文作者：游 涛 单位：武汉工程职业技术学院

金属材料与热处理是冶金类专业的专业核心课程，也是学生较难掌握的一门课程。在实施了基于工作过程的课程改革之后，该课程的理论教学逐渐从以课堂讲授为主向情景式实景教学转变，取得了一定成效。但由于金属材料与热处理的课程性质属于职业技术基础课，内容涉及一系列概念、定理、定律及以此为基础的理论推导，这些内容的学习恰恰是高职生的弱项。如何通过改进教学方法来提高金属材料与热处理的教学效果，值得深入探讨。托尔曼（Tolman,E.C.1886-1959）的学习理论认为：人对刺激(Stimulus)的反应（Response）不是直接的，而是经过学习者的内部变化为中介（Organism）环节的一连串的转换活动（即S-O-R理论）[1]。因此，在教学过程中，不仅要通过讲、议、练、做、评等手段来提高刺激的强度，还要着力改善学生对课程的认识，激发学生的学习热情，培养学生愉快的学习体验。通过改善和修正个体因素，使得弱刺激也能产生强反应，从而获得良好的教学效果。本文根据S-O-R理论，在金属材料与热处理教学过程中，通过促进学习者心理变化取得了明显成效。

一、明确课程性质、意义与任务，激发学习兴趣

虽然金属材料与热处理的性质、意义与任务不是课程学习的正式内容，但是有经验的教师都非常重视这些内容的讲授，并称这些讲授为“讲书皮”。“讲书皮”对于学生明确课程学习目标和激发学习兴趣有重要意义。

（一）金属材料与热处理的课程性质金属材料与热处理是冶金类专业的职业技术基础课。学习该课程，一方面是为后续的职业技术综合课和职业技能专项训练打基础；另一方面，也是直接为今后从事生产工作准备理论知识[2]。近年来，武钢在轧钢、炼钢等工种的职业技能鉴定理论考试中，金属材料与热处理的内容都占25%以上。随着今后职业技能鉴定制度的完善和新生产、新工艺对技术工人要求的提高，冶金行业将会对相关工种从业人员的金属材料与热处理知识提出更高的要求。

（二）金属材料在社会生活中的作用金属材料是现代社会使用量最多、使用范围最广的材料。从家庭生活到建筑、交通、医疗、航天航空等各行各业，金属材料无处不在地发挥着重要作用，是国民经济发展的重要支柱。为了正确合理地生产、加工和使用金属材料，促进国民经济的发展和社会生活的改善，必须研究金属材料。

（三）金属材料与热处理的研究任务金属材料之所以应用广泛，是由于它具有许多良好的物理性能、工艺性能，尤其是良好的机械性能，即抵抗或承受外力的能力。金属材料的机械性能是由它的内部组织决定的，而金属材料的内部组织又取决于它的成分及加工工艺。金属材料与热处理课程的任务是：研究如何选择合理的成分和加工工艺来获得金属材料良好的内部组织，从而获得所需要的性能，即研究金属材料的性能、内部组织与成分和加工工艺三者之间的关系。整个课程的教学就是围绕这三者之间的关系展开的。抓住这一核心，就能将整个课程的内容有机地联系起来，学生对每一章节内容的学习目标就更明确。二、了解课程学习特点，降低学习焦虑学生对某一课程的学习感到有困难，很大原因是不适应该课程的教学方法，并由此产生焦虑。因此，老师应主动帮助学生适应该课程的教学方法[3]。金属材料与热处理在教学方法上有自己的特点，这是由课程本身的内容和性质决定的。主要表现为如下两个方面。第一，金属材料与热处理作为从公共课到职业技术综合课的桥梁，是学生第一次接触到的在教学方法上与公共课不一致的课程。金属材料与热处理的很多理论是从众多的实验现象中分析、概括、总结出来的。对学生提出的诸如“为什么是这样，而不是那样”之类的问题，一方面限于教材的深度，无从解释；另一方面，又由于这些理论乃是实践证明如此，无需解释。例如，讲纯铁在1394℃以上是属于体心立方晶格时，很多学生会问“为什么”，像这一类问题，在现有课时和教材的情况下很难讲清；若不回答，这个问题就会成为学生继续学习的障碍。因而在学习金属材料与热处理之前，有必要提醒学生，对一些一时还不懂、不理解的理论，要先把它作为一个客观事实来接受，以继续后续课程的学习，这是金属材料与热处理教学方法中的第一个特点。第二，金属材料与热处理的内容庞杂，教材各部分之间，甚至各章节之间相对独立，不像公共课那样衔接得很紧，有很强的层次感。但是，不管金属材料与热处理的内容如何庞杂，它始终都是围绕着“性能、内部组织与成份、加工工艺”三者之间的关系来展开。在金属材料与热处理的教学中要始终把握这一主题。在教学目标的设置上，要明确每一章节的内容在研究金属材料的“性能、内部组织与成份、加工工艺”三者之间的关系时作用和地位，从而进一步明确学习目标，增加学习动力[4]，这是金属材料与热处理教学方法的第二个特点。要培养学生对金属材料与热处理的学习兴趣，就必须让学生了解这些特点。

三、实施项目导向、任务驱动，避开学生理论

基础薄弱的不足金属材料与热处理内容虽然枯燥，但实践性强。如果在课堂教学中充分应用项目导向、任务驱动教学法，设置一定情境，使学生面临某种实际任务，则可不断激发学生的学习需求和兴趣[5]。在“用热分析法绘制Cu-Ni合金状态图”这节课中，作了如下的教学设计。将学生分为4组。第1组模拟将Cu-Ni合金按不同的重量比配成一系列合金，并将其熔化，具体任务是分别报出各炉合金的成份。第2组模拟浇铸合金，具体任务是绘制各合金的冷却曲线，并标出转折点的温度。第3组负责实验数据记录，即将各合金的成份及相应转折点温度列表。第4组负责实验结果处理，即将各合金的结晶开始温度和终了温度画在Cu-Ni合金的温度-成分坐标内，连接各相同意义的点，得出Cu-Ni合金的状态图，并简略分析状态图的意义和应注意的事项。一堂本来枯燥的课，经过这样的处理后，变得更为生动。由于学生亲自参与，使得对相图的理解更深刻，也激发了进一步研讨相图的欲望。

四、加强直观教学，提高学习效率

高职年龄段的学生，逻辑思维充分发展，抽象思维渐趋成熟[6]，但在理解和掌握概念时，仍需具体形象的支持。因此，在金属材料与热处理教学中，应特别注重应用直观教学，把呆板抽象的内容变得生动形象，使学生在学习过程中得到一种愉快的体验，增加学习的内部动力。

（一）语言直观语言直观的实质，就是调动学生利用已有的知识和经验去为教学服务[7]。在讲固态下重结晶的形核位置这个问题时，先让学生讨论他们比较熟悉的例子，如为什么红色根据地往往都是建立在鄂豫皖、陕甘宁这些边界地区。讨论的结果：一是这些地区敌对势力薄弱，新生政权容易产生；二是这些地区的百姓穷苦，有建立新政权的动力。循着这一思路来分析：为什么固态相变时要在晶界上形核，一是因为这些区域的原子排列混乱，旧晶粒的规则排列在晶界处显得比较薄弱，从而使得晶界处的原子较容易按新的秩序重新排列，形成新晶粒的晶核；二是因为这些地方的原子能量较高，有较强的趋向稳定排列的趋势，因而容易形成新晶核。经过这一比较，激发学生的联想思维，生动形象，记忆深刻。

（二）实物直观实物直观真实形象，既能引起学生的好奇心，产生探究问题的欲望，也能满足学生的好奇心，进一步激发学习愿望。例如，在讲加工硬化现象时，提供一根铁丝让学生拧，铁丝会越拧越硬，这样，学生自然会提出“为什么”，由此引导学生进入求知状态，教学效果很好。

（三）图表、模型直观重视图表、模型直观教学，是金属材料与热处理教学的重要特点。图表、模型直观比实物直观表现得更简洁、更本质。例如，在讲位错和金属的晶格类型这两个概念时，语言直观无法表达，实物直观没有，此时用模型直观便一目了然，极易引起学生的注意，增加感性认识。图表的应用在金属材料与热处理教学中则更加重要，拉伸曲线，冷却曲线，铁碳相图和C曲线，几乎包括了金属材料与热处理所有的重要内容，教学中应予充分重视。

五、开展课外活动，将专业教学融入课余生活

课外活动是实现教学目的的重要途径之—。由于课外活动在形式上比课堂教学更机动灵活，因而在内容安排上比课堂教学更加丰富多彩，更能调动学生的学习积极性和主动性[8]。结合金属材料与热处理的学习开展课外活动，不仅能激发学生的学习兴趣，还能加深学生对金属材料与热处理的理解，扩大眼界，培养他们的自学能力与习惯。例如，组织金属材料与热处理知识竞赛，具体做法是：(1)由班委负责竞赛的组织策划，并拨出部分班费购买竞赛奖品；（2）按自然组编队参赛；（3）编写一些题型小巧、答案简洁、与实际密切的竞赛题；（4）采用学生比较乐于接受的现场必答、抽签回答和抢答等竞赛形式；（5）由任课教师和学生代表组成评委；（6）对优胜者除发给一定的奖品外，另将竞赛结果纳入平时成绩。此外，还可以组织金相试样制作比赛，开放实验室等课外活动。在这些活动中，学生不仅巩固了所学知识，而且通过克服和战胜困难，获得更大的满足，进一步强化了已有的学习兴趣，取得良好的效果。

六、结语

在运用S-O-R理论指导教学后，就教学效果在2006级和2007级学生中开展问卷调查，结果表明：在学生“最感兴趣的课”的问题中，73%的学生首选新开课金属材料与热处理，无一例厌恶、畏惧；在学生评教活动中，金属材料与热处理任课教师的评教分在该班7位任课教师中名列第二，较以前在其他班的教学评分有明显增高；学生历次考试的期望值呈稳步上升趋势，方差值逐次下降，足见学生的学习兴趣在学习过程中不断地得到巩固，由于兴趣和基础差异引起的高、低分相差悬殊的现象得到抑制。