周登科

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金屬材料與刀具切削課程中的教學(xué)技巧芻議

周登科

（江蘇汽車(chē)技師學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225003）

金屬材料與刀具切削中的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，往往是學(xué)生學(xué)習(xí)中感到抽象枯燥難理解的內(nèi)容。從如何提高教學(xué)技巧的角度出發(fā)，分別從引導(dǎo)式教學(xué)技巧、實(shí)例演示教學(xué)技巧、對(duì)比教學(xué)技巧三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行探索和強(qiáng)化，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使苦澀難懂的基礎(chǔ)知識(shí)變得簡(jiǎn)單明了，從而簡(jiǎn)化教學(xué)難度，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

教學(xué)技巧；金屬材料；刀具切削

《金屬材料與熱處理》《金屬切削原理》是機(jī)加工專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容涵蓋于《數(shù)控工藝學(xué)》《車(chē)工工藝學(xué)》《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》等機(jī)械加工專(zhuān)業(yè)的多門(mén)課程，是零件加工中選材、熱處理及制定合理工藝過(guò)程的重要依據(jù)；刀具材料、刀具幾何參數(shù)的選擇直接影響著切屑加工的表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。大部分技校學(xué)生缺少生產(chǎn)實(shí)踐鍛煉，理論與實(shí)踐不能很好聯(lián)系起來(lái)，學(xué)習(xí)中存在著一定的茫然性，學(xué)起來(lái)較為吃力難懂。為了解決教與學(xué)中存在的問(wèn)題，筆者做了一些嘗試性探索，采用一定的教學(xué)技巧，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)中的困難，扎實(shí)掌握專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，有效達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)技巧主要由以下環(huán)節(jié)組成。

一、創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)式的教學(xué)技巧

用創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景引導(dǎo)課題，給學(xué)生提供一個(gè)他們感興趣的學(xué)習(xí)情景，使他們愉快而主動(dòng)地學(xué)習(xí)，收到事半功倍的效果。課題引導(dǎo)的教學(xué)技巧，就像講故事設(shè)個(gè)懸念，抓住學(xué)生注意力，培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)，提高了教學(xué)效果。例如：講到金屬材料與熱處理技術(shù)方面，結(jié)合歷史知識(shí)，談到西漢時(shí)期就有“水與火合為粹（同淬）”之說(shuō)，東漢時(shí)則有“清水淬其鋒”等材料熱處理技術(shù)的記載。被現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)出土的文物如寶劍、寶刀等，經(jīng)過(guò)金相組織檢驗(yàn)，其內(nèi)部組織與鐵碳合金中的淬火馬氏體和滲碳體組織幾近相似[1]。用眾所周知的歷史資料抓住學(xué)生的注意力。接下來(lái)教師再來(lái)做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：將兩根直徑相同的鋼絲，同時(shí)放在酒精燈上加熱至赤褐色，一根迅速放入水中冷卻，另一根放在空氣中緩慢冷卻，冷卻后將其折彎。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，放入水中冷卻的鋼絲硬度較高，并且很脆，容易折斷；而放在空氣中緩慢冷卻的鋼絲變得較軟、塑性較好，繞成圈形也不會(huì)斷裂。為什么水中冷卻的一根鋼絲脆易折斷？空氣中冷卻的一根鋼絲柔軟可以卷曲呢？熱處理工藝包括幾個(gè)階段呢？

教師通過(guò)設(shè)計(jì)形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)一連串懸念，迅速將學(xué)生們的注意力引入課堂，激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)熱處理知識(shí)的興趣，從而為老師講授新知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、貼近生活的實(shí)驗(yàn)演示技巧

通過(guò)講一個(gè)故事，動(dòng)手做一次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)我們身邊許多日常生活中的事例和現(xiàn)象往往可以與深?yuàn)W莫測(cè)的教學(xué)內(nèi)容掛起鉤來(lái)，讓學(xué)生將課堂上抽象的知識(shí)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活中的感性認(rèn)識(shí)聯(lián)系起來(lái)，使復(fù)雜內(nèi)容簡(jiǎn)單化，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性。

在講到熱處理組織轉(zhuǎn)變內(nèi)容時(shí)，教師可以做一個(gè)熱處理的對(duì)比實(shí)驗(yàn)（在實(shí)習(xí)場(chǎng)進(jìn)行），目的是為了加深對(duì)熱處理作用的理解。實(shí)驗(yàn)分兩步：（1）從實(shí)驗(yàn)室取鋼板一塊，將其等分成三塊，分別編上號(hào)A、B、C。邀請(qǐng)三位學(xué)生用銼刀銼削這三塊板，判斷其銼削的難易程度。（2）高溫加熱編號(hào)為A、B的鋼板，直至鋼板的顏色變?yōu)榧t熱狀態(tài)，停止加熱迅速將編號(hào)為A的鋼板取出放入水中冷卻；B鋼板放空氣中冷卻；C鋼板隨爐冷卻。并用硬度計(jì)測(cè)試。結(jié)論是：編號(hào)為A的鋼板硬度最高，編號(hào)為B的鋼板次之，編號(hào)為C的鋼板硬度最差。在耐磨性方面放入水中冷卻的A鋼板耐銼削，編號(hào)為B的鋼板稍微差些，編號(hào)為C的鋼板耐挫性最差。這說(shuō)明編號(hào)為A、B、C三塊鋼板熱處理后的性能不同，導(dǎo)致硬度不同，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生自覺(jué)產(chǎn)生疑問(wèn)“同樣的鋼板，為什么最終的硬度存在這樣的差別呢？”，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，思考試驗(yàn)中鋼板的加熱、冷卻方法不同，對(duì)鋼板性能產(chǎn)生怎樣的影響，自己對(duì)比得出結(jié)論。這樣學(xué)生不僅理解了所學(xué)知識(shí)，還培養(yǎng)了他們抽象概括思維能力，使學(xué)生在好奇和興奮之中記住了熱處理的過(guò)程和熱處理奇妙的功效。

對(duì)于一些枯燥及抽象的課程內(nèi)容，教師課堂講授時(shí)提供一些豐富、具體的感性素材，對(duì)讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)很有幫助。在授課中借助于一些教學(xué)模型、形象的掛圖、生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)課件進(jìn)行演示會(huì)起到事半功倍的效果。

在講解車(chē)削加工中的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）時(shí)，教師可以發(fā)揮想象力，將車(chē)削運(yùn)動(dòng)的形成過(guò)程與日常生活中的切菜、削蘋(píng)果、削鉛筆等聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，教師課堂現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用水果刀削蘋(píng)果進(jìn)行演示，邊演示邊講解，蘋(píng)果的旋轉(zhuǎn)與車(chē)削加工中的工件的旋轉(zhuǎn)很相似，而水果刀的運(yùn)動(dòng)與車(chē)刀的切削狀態(tài)很接近。再運(yùn)用多媒體，展示車(chē)削加工中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的工作狀態(tài)，如圖1所示，基本解決了抽象思維的障礙，很輕松地理解了金屬切削的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。另外，對(duì)于車(chē)削加工過(guò)程中排屑問(wèn)題，教師還可以將削蘋(píng)果時(shí)學(xué)生容易觀察到的蘋(píng)果皮沿著刀面流出來(lái)的想象聯(lián)系起來(lái)，為接下來(lái)金屬切屑的形成知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)做好鋪墊。

圖1 車(chē)削運(yùn)動(dòng)與削蘋(píng)果比較

通過(guò)教學(xué)過(guò)程中的演示，學(xué)生的思維得到了活躍，教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)得到簡(jiǎn)化。從感性認(rèn)識(shí)很容易上升到理性認(rèn)識(shí)，不僅讓學(xué)生輕松的學(xué)到新知識(shí)，更培養(yǎng)了其學(xué)習(xí)知識(shí)的各方面能力，如知識(shí)的概括能力、遷移能力等。

三、淺顯易懂的對(duì)比教學(xué)技巧

金屬材料在外力作用下的變形是金屬學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。彈性變形和塑性變形是金屬材料在外力作用下的兩種典型變形形式，彈性變形是外力消除后能夠恢復(fù)的變形，彈性變形后金屬材料內(nèi)部組織和性能將都不發(fā)生變化[2]。金屬材料內(nèi)部的變化是微觀的，我們無(wú)法用肉眼觀察其變形過(guò)程，學(xué)生難理解是情理之中的事情，此時(shí)教師及時(shí)引入學(xué)生們初中學(xué)到的物理變化（物質(zhì)發(fā)生物理變化時(shí)，組織和性能是不變的）概念，將彈性變形與物質(zhì)的物理變化進(jìn)行比較，它們的相似點(diǎn)都是內(nèi)部組織和性能都沒(méi)有發(fā)生變化，彈性變形難理解的問(wèn)題就迎刃而解了；金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，在外形變化的同時(shí)，晶粒的形狀也發(fā)生變化，晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度增加，晶格畸變加劇，即金屬內(nèi)部的晶粒組織在外力作用下發(fā)生了變化，金屬材料的性能也發(fā)生了變化，強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，即金屬學(xué)中的加工硬化現(xiàn)象。講到塑性變形這個(gè)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生同樣感到難以理解，想象不出來(lái)，此時(shí)教師引入化學(xué)變化（物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，內(nèi)部組織和性能都發(fā)生變化的）概念，同時(shí)將塑性變形與物質(zhì)的化學(xué)變化進(jìn)行比較，它們的相似點(diǎn)都是內(nèi)部組織和性能都發(fā)生變化，塑性變形難理解的問(wèn)題就得到了形象化地解決。再如，講到合金中的“組元”（組成合金最簡(jiǎn)單、最基本、能夠獨(dú)立存在的元物質(zhì)稱(chēng)為組元）這個(gè)概念時(shí)，就可以把化學(xué)中“元素”概念引入課堂，馬上給學(xué)生傳遞的信息就是新概念“組元”原來(lái)與化學(xué)中的“元素”類(lèi)同，使學(xué)生不至于產(chǎn)生學(xué)習(xí)新概念的恐懼感，像這樣的例子在金屬材料教學(xué)中經(jīng)常用到。

再如在講解車(chē)刀的幾何尺寸時(shí)，抽象的輔助平面、容易混淆的幾何角度以及難以記憶的刀具角度選擇原則，往往會(huì)讓教師在講授該知識(shí)點(diǎn)時(shí)感覺(jué)到很頭疼，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到異常的枯燥，學(xué)習(xí)效果很不理想。這時(shí)，如果教師在講解這部分的內(nèi)容時(shí)把它與現(xiàn)實(shí)生活中的案例聯(lián)系起來(lái)，不僅能增加學(xué)習(xí)的趣味性，而且還能達(dá)到事半功倍的效果。

在講解車(chē)刀時(shí)，可以將生活中的菜刀與車(chē)刀相聯(lián)系，讓學(xué)生直觀地進(jìn)行比較，從而形成感性的認(rèn)識(shí)。在講述車(chē)刀的前角以及前角的作用時(shí)，教師可以從車(chē)刀的鋒利程度和強(qiáng)度入手，先提問(wèn)什么樣的刀更鋒利的問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)對(duì)菜刀和車(chē)刀的觀察對(duì)比，會(huì)說(shuō)出刀刃越薄越鋒利，從而引入車(chē)刀前角和刀刃楔角的概念。車(chē)刀前角越大，刀刃楔角越小，刀具就變得越鋒利[3]。如圖2（a）所示。接著教師又問(wèn)：“鋒利的菜刀切菜可以，用來(lái)剁骨頭可以嗎？”學(xué)生結(jié)合生活中的經(jīng)驗(yàn)常識(shí)、通過(guò)思考會(huì)認(rèn)為用菜刀剁骨頭不可行，容易使菜刀崩刃或卷曲，應(yīng)該使用增大刀刃楔角的砍刀。教師及時(shí)提出問(wèn)題：“用車(chē)刀切削比肉骨頭更硬的金屬材料時(shí)，有時(shí)為了提高刀具的強(qiáng)度，車(chē)刀要磨出更大的楔角，如圖2（b）所示。”教師進(jìn)一步演示：“當(dāng)車(chē)刀的楔角太大，前角很小成負(fù)前角時(shí)，如圖2（c）所示，雖然車(chē)刀的強(qiáng)度高了，但刀刃的鋒利程度卻大大的降低。”

圖2 車(chē)刀前角的變化

講解車(chē)刀的后角概念及作用時(shí)，教師應(yīng)提示學(xué)生注意后角在切削過(guò)程中起著與前角不同的作用，它能使切削刃與被加工工件緊密接觸，并且減少刀具的磨損，因此，有時(shí)也稱(chēng)其為緩解角。教師用圖3（a）的演示說(shuō)明車(chē)刀后角變大，楔角隨之減少，但車(chē)刀的鋒利程度并不會(huì)得到提高；圖3（b）的演示后角為負(fù)值，后刀面與工件之間的磨損使刀具溫度很快升高，導(dǎo)致不能工作；圖3（c）的演示說(shuō)明只要有一定的后角（盡管很?。?，刀具就可以正常工作。

圖3 后角的變化

通過(guò)淺顯易懂的對(duì)比教學(xué)，將抽象、枯燥的知識(shí)點(diǎn)與貼近生活的日常事務(wù)聯(lián)系起來(lái)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而提高了學(xué)習(xí)的效果。

四、結(jié)論

綜上所述，在金屬材料與刀具切削的課題教學(xué)中，運(yùn)用良好的引導(dǎo)式教學(xué)技巧可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合身邊的生活事例和直觀淺顯的實(shí)驗(yàn)演示技巧可啟發(fā)學(xué)生的思維，采用深入淺出的對(duì)比教學(xué)技巧可激起學(xué)生克服困難、探求新知識(shí)的欲望，提高課題的教學(xué)質(zhì)量。

[1]陳志毅.金屬材料與熱處理（第六版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011.

[2]韓步愈.金屬切削原理與刀具（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3]許兆豐.車(chē)工工藝學(xué)（第三版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，2010.

On Teaching Skills in the Course of Metal Materials and Cutting Tools

ZHOU Deng-ke

（Jiangsu Automobile Technician Institute, Yangzhou, Jiangsu225003, China）

Relevant knowledge points in metal materials and cutting tools is abstract, boring and difficult for students to understand. From the point of view on how to improve the teaching technology, this article is aiming to stimulate students' interest in learning and easing the bitter understanding of the basic knowledge so as to simplify difficulty of the knowledge, and to achieve effective learning. In the process of guidance of teaching skills, examples demonstrate teaching skills, and comparative teaching techniques are used to explore and strengthen students’ understanding.

teaching techniques; metal materials; cutting tools

（責(zé)任編輯 王傲冰）

G712

A

1008—6129（2016）05—0005—04

2016—08—18

周登科（1983—），江蘇淮安人，江蘇汽車(chē)技師學(xué)院，講師（一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師）。