技工院校焊接加工专业
金属材料与热处理一体化教材开发研究
文/王芝玲
摘?要：本文介绍了笔者学院焊接加工专业金属材料与热处理一体化教材开发的情况及具体做法与经验。学院教材改革课题组结合当前技工院校的课程建设与教学改革要求，开展课程教学现状调查，深入研究金属材料与热处理的课程体系、教学目标及框架结构，在焊接加工专业一体化教学改革的基础上，研究适应专业教学的专业基础课的一体化教材内容、编写体例，编写适用于焊接加工专业教学的一体化教材。
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关键词 ：金属材料与热处理课程?焊接加工专业?教材开发?课程研究
教材是课堂教学知识载体，更是课堂组织教学、传播知识的工具。教材建设直接影响教育水平和教学效果的好坏。但是目前焊接加工专业仍然使用的理论及实训教材课程分离的教材，一体化教材建设缺规划少论证，个别一体化教材编写仓促，没有经过试教使用。一体化教材的内容或过分注重实际应用、或过分重视理论分析，忽视学生的成长与发展，引用的实例落后，与工厂中的实际情况脱节，在教学中问题明显，学生学习的知识在工作中用不上，企业反应强烈。2009年，随着《关于开展技工院校一体化课程教学改革试点工作的通知》（人社厅发［2009］86号）文件的发布，我国技工教育一体化课程教学改革进入高速发展期。然而，高速发展的技工教育在专业基础一体化课程研究与教材建设方面却不尽如人意。因此，笔者学院课题组于2012年开始，结合国家中等职业示范校建设，进行金属材料与热处理一体化教材的开发研究。
一、金属材料与热处理教材的设计框架结构
金属材料与热处理是机械专业一门必修的专业基础课程，同时又是机械类专业学习相关后续课程的基础，更是学生将来在生产中分析问题、解决问题的必备课程。笔者学院课题组依据教材及教学现状调查结果，以技工教研室编写的第四版《金属材料与热处理》为基础，结合一体化教材编写体例重新设计、组织教材的框架结构。新编的《金属材料与热处理》知识框架分为上下两篇，共十个模块。
1.上篇——金属学基础
模块一为金属的性能，主要介绍金属的物理、化学、力学和工艺性能。教材新增了课题金属键，通过金属键的学习，让学生理解金属材料的种类及特性，熟悉常见的金属、合金及金属特性，与初中化学知识构成衔接。附录中加入元素周期表，使学生养成良好的查表习惯。
模块二为金属的晶体结构与结晶。本模块主要内容是金属的晶体结构、纯金属的结晶及金属的同素异构转变。在课题一金属的晶体结构中，以金相学及其显微组织建立一体化编写体例，使学生了解金相组织的研究历史，更为教材后面研究大量的显微组织作充分的知识准备。
模块三是铁碳合金。这一模块的主要内容是合金的组织、铁碳合金基本组织和铁碳合金相图，均采用一体化教材编写模式。在调研中了解到二元合金相图绘制方法难度较大，对帮助学习铁碳合金相图作用并不明显，故在新编教材中删除了此部分内容；考虑到铁碳合金相图中的典型合金结晶过程仅讲授理论知识内容枯燥乏味，难教难学，本部分知识的编写是以典型的铁碳合金结晶的实际过程及金相试验为线索，使抽象的理论知识在实践中变得简单化。
模块四是钢的热处理知识。钢的实际加热的临界温度Ac1、Ac3、Accm若无试验过程支撑是非常抽象的。学生通过复习Fe—Fe3C相图进行实验环节的学习，加深了对钢的实际加热的临界温度Ac1、Ac3、Accm及实际冷却临界温度Ar1、Ar3和Arcm的学习，使枯燥的知识在试验中得到验证，有利于提高学习效果。
在重构金属学基础这部分内容时，考虑到金属的塑性变形和再结晶知识对焊接加工及相关专业的实践意义重大，同时考虑到本知识较独立，所以把本知识作为模块五，重新以力学性能试验为线索进行一体化体例编写，使抽象的理论性直观化，降低了学生学习特别困难，为学习焊接加工专业的焊接应力与变形知识奠定基础。
2.下篇——常用的金属材料与非金属材料
模块六为碳钢，主要内容为常用的碳钢——普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢和铸造碳钢。鉴于生铁的炼铁及炼钢知识与碳钢紧密相连，所以新编教材对于炼钢与炼铁没有独立成章，而是把相关知识整合到模块六的碳钢中，编写为课题一钢铁类材料的生产过程。
钢铁的优良性能主要通过热处理升华，同时热处理知识在机械制造过程中占有举足轻重的地位，所以新编教材还是将钢的热处理知识单独编写成模块六。本模块的重点知识是钢的退火、钢的正火、钢的淬火、钢的回火和表面热处理共五个课题。
模块七是合金钢，主要内容为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。以往的教材本部分内容一般首先是 “合金元素在钢中的作用”，在新教材编写中，通过整合本知识改为课题一合金钢的优良性能，使新编教材内容更加具有针对性，紧扣本模块的主旨，突出了合金钢的优势地位。
模块八为铸铁，主要内容是灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁及蠕墨铸铁。新教材除让学生从显微组织（即石墨的显微组织形态）区分各类铸铁外，更加注重在生产中如何认识、判别。
模块九为有色金属，主要内容涉及铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、轴承合金和硬质合金。编写时，均采用了国家最新的金属材料标准，注重各类金属在热加工过程中的组织与性能变化，为焊接加工专业课程中各类材料焊接性的学习埋下伏笔。
模块十是非金属材料，主要内容为陶瓷材料、高分子材料、复合材料三个课题。教材编写时注重突出两个方面，一方面强调三类非金属材料共有特性；二是结合非金属材料在日常生活、生产中的应用特点，力求举例的生活化，力求学生看得见、摸得着、听得懂、感兴趣。
二、金属材料与热处理新编教材的特色
学院教材改革课题组根据金属材料与热处理课程及教学现状调查结果，深入探讨现用和以往教材的不足及成功点，发掘以往教材中积淀的优秀传统以及丰富的经验，重视教材内容与学生试验及实训相结合，关注学生发展以及学生的学习兴趣，以“宽、浅、用、新、校企合作、一体化”为原则，用最新的课程标准以及金属材料标准，集全院课题组之力，编写出具有校企合作特色的一体化新教材。
1.采用一体化教材编写方法，丰富教材编写模式
新教材编写打破过去金属材料与热处理教材传统的理论及试验分离的编写模式，采用主干知识加“交流与讨论”“观察与思考”“拓展视野”“新闻链接”“材料史话”“你知道吗”“实践与探索”等多栏目的课程形式，给学生提供一个开放性的、面向实际的、主动探究的学习环境，让课堂教学“动”起来，让学生 “动”起来。改变过去由教师满堂讲、学生参与少、难互动的状况，启发学生质疑、探究，在实践与试验中探究学习，改革教学方式、学习方式；加强学生对一体化教材的契合度，激发学习兴趣，养成科学态度与科学的学习方法；培养学生试验能力、操作能力、社会实践能力，力求学会收集、处理和使用各类信息；培养学生自主探究、独立思考和求实创新的科学意识。
2.校企合作编写，形象直观，案例精彩
结合技工院校学生年龄小，感性知识知积累少，理论基础薄弱，实际生产知识匮乏的特点，新教材结合材料学实用性强的特点，将金属材料材料的应用从抽象的文字描述转化成直观的教学情景，同时配上大量的典型应用图片，增加教学的直观性，使学生更容易接受。
结合教材的主干知识，新编一体化教材编写中采用大量生动的史料及新闻和专业动态。材料史话例如司母戊大方鼎、透光青铜镜、中国发明的冶铁炼铜技术、我国古代的热处理技术等；新材料知识比如超导材料、记忆合金、超塑性材料、耐高温塑料、透明陶瓷、可弯曲玻璃、碳纤维复合材料等；热点新闻如国家航空母舰、瑞士军刀、大众汽车等。诸如此类的精彩史料和新闻知识，可以提高学生学习兴趣，吸引学生注意力，丰富学生知识面，使学生了解材料学科的过去、现状及未来，调动学生学习的热情，激发学生的求知欲望和进取精神。
3.图表简介形象生动
一体化新教材改变了过去金属材料与热处理教材表格少、图例不生动的状况，新编教材图文并茂，使学生从有针对性的图案和简洁的图表中获得知识，同时得到美的享受，增加抽象理论的可读性，使学习过程变得轻松而快乐。
4.课后习题丰富多样
以往金属材料与热处理教材习题多为单一的问答题，并且题量较少，不能满足教师教学和学生复习巩固知识的状况，我们采用了填空题、选择题、判断题、问答题、实践操作思考题等多种形式的课后作业，更加有利于检查和评价学习质量和水平。
5.从生产实践与生活中认识材料
新编一体化教材增加了生活、实训及生产相关内容，使教材内容更富有生活气、更为具体，使学生看得见、摸得着，如从生活中用的“白铁皮”、学生用的钢制课桌椅、镀锌自来水管、生产中用的镀铜钢丝认识普通碳素结构钢，从铁锅、铁质排污管、台虎钳和机床床身知道铸铁，以食品、药品、烟草包装和炊具掌握铝及铝合金，观察铜及铜合金颜色判别纯铜、青铜和黄铜，从而培养学生从生产实践与生活中认识材料。
三、小结
教材的开发研究前提是一体化教学改革的要求及教材建设的不尽如人意，当前技工院校学生知识储备不足，教学效果不理想，因此，编写一体化体例的校企合作金属材料与热处理材应秉承理念先进，编写体例创新，编写质量过硬的主旨。我们的新编一体化教材虽然在编写体例、编写内容及使用的图表、案例及标准上有一定的创新，但仅靠一本一体化教材来解决目前焊接加工专业基础课教学过程的所有问题是有困难的，希望各位从事技工教育教学研究的同仁共同努力，编写出更多、更加实用、适用、可读的一体化好教材。
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参考文献：
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[2]李献坤,兰青.金属材料与热处理[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
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[4]徐恒钧等.材料科学基础[M].北京:北京工业大学出版社,2001.
[5]中国焊接协会.焊接标准[Z].北京:中国标准出版社, 1997.
（作者单位：江苏省徐州技师学院）