《機(jī)械工程材料》教學(xué)設(shè)計(jì)

2018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽機(jī)

械

工

程

材

料教學(xué)設(shè)計(jì)教師姓名：

******參賽單位：

******2018

年

9

月湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)使用教材：

于永泗，齊民主編，《機(jī)械工程材料（第

8

版）》，大連理工大學(xué)出版社。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。課程分析：

《機(jī)械工程材料》是機(jī)械類學(xué)生的一門基礎(chǔ)必修課程，共32

學(xué)時（含實(shí)驗(yàn)學(xué)時

6

學(xué)時）。課程以若干個項(xiàng)目（主題）的形式，以材料的分類、材料的力學(xué)性能、

材料的微觀組織、

材料的加工工藝以及工程實(shí)例為主線，

主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程材料的概念、分類、特性和應(yīng)用，以金屬材料為主體，介紹材料的機(jī)械性能及其物理、化學(xué)、工藝性能，研究金屬和合金組織結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程、塑性變形與再結(jié)晶及二元合金相圖的基本理論，

研究熱處理改變金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及性能的原理和方法，了解金屬材料成形工藝和技術(shù)，

掌握選用材料的基本原則，

了解材料的斷裂和失效，學(xué)會基本的零部件設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識、理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的能力，同時訓(xùn)練工程技術(shù)人員基本素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。參賽內(nèi)容目錄《機(jī)械工程材料》

教學(xué)大綱中基本教學(xué)內(nèi)容共

13

章，此次教學(xué)設(shè)計(jì)的

20

個課時分別節(jié)選自第

1、3、4、8、9、10

和

13

章。1.

材料的變形

--------------------------------------------------------------------------------------1選自第一章：材料的性能

/第一節(jié)：材料的力學(xué)性能2.

載荷-----------------------------------------------------------------------------------------------6選自第一章：材料的性能

/第一節(jié)：材料的力學(xué)性能3.----------------------------------------------------------------------------------------11沖擊韌性選自第一章：材料的性能

/第一節(jié)：材料的力學(xué)性能4.

材料的凝固與結(jié)晶

----------------------------------------------------------------------------16/選自第三章：材料的凝固

第一節(jié)：純金屬的結(jié)晶5.

材料的相圖分析-------------------------------------------------------------------------------20選自第三章：材料的凝固

/第二節(jié)：合金的結(jié)晶6.

材料的鑄造成形-------------------------------------------------------------------------------25選自第三章：材料的凝固

/第四節(jié)：凝固組織及其控制7.

材料的滑移與孿生

---------------------------------------------------------------------------30選自第四章：金屬的塑性變形與再結(jié)晶

/第一節(jié)：金屬的塑性變形8.

金屬材料的強(qiáng)化方法

------------------------------------------------------------------------35選自第四章：金屬的塑性變形與再結(jié)晶

/第二節(jié)：合金的塑性變形與強(qiáng)化9.

金屬塑性變形及再結(jié)晶

---------------------------------------------------------------------40選自第四章：金屬的塑性變形與再結(jié)晶

/第四節(jié)：回復(fù)與再結(jié)晶10.

鋁及其鋁合金

-------------------------------------------------------------------------------44選自第八章：有色金屬及其合金

/第一節(jié)：鋁及鋁合金11.

高分子材料

----------------------------------------------------------------------------------49選自第九章：高分子材料

/第一節(jié)：概述12.

陶瓷材料

-------------------------------------------------------------------------------------53選自第十章：陶瓷材料

/第一節(jié)：概述13.

納米材料

-------------------------------------------------------------------------------------58選自第十二章：新型工程材料

/第四節(jié)：納米材料14.

零部件的失效與選材

----------------------------------------------------------------------63選自第十三章：零部件的失效與選材

/第一節(jié)：零部件的失效15.

動態(tài)載荷下

7005

鋁合金力學(xué)行為及數(shù)值模擬研究

--------------------------------67選自科研成果，結(jié)合第一章：材料的性能16.

汽車用

6XXX

系鋁合金薄壁件的韌性斷裂行為

------------------------------------73選自科研成果，結(jié)合第八章：有色金屬及其合金17.

熱處理工藝對鋁合金動態(tài)力學(xué)性能影響

---------------------------------------------80選自科研成果，結(jié)合第八章：有色金屬及其合金18.

零部件性能的優(yōu)化方法

------------------------------------------------------------------86選自項(xiàng)目成果，結(jié)合第十三章：零部件的失效與選材19.

汽車防撞梁的結(jié)構(gòu)和選材

----------------------------------------------------------------92選自項(xiàng)目成果，結(jié)合第十三章：零部件的失效與選材20.

汽車防撞梁的拓?fù)鋬?yōu)化和性能檢測

----------------------------------------------------97選自項(xiàng)目成果，結(jié)合第十三章：零部件的失效與選材2018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

1

講課題時間材料的變形45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective

】知識目標(biāo)【knowledge

】能力目標(biāo)變形的定義，變形的分類，彈性變形、塑性變形、應(yīng)力-應(yīng)變曲線。分析不同材料應(yīng)力

-應(yīng)變曲線的分析?！綼bility

】思政教育在生活和學(xué)習(xí)中，每個人都應(yīng)該有堅(jiān)定的信念和頑強(qiáng)拼搏的精神，才能【enlightening

】

戰(zhàn)勝各種困難，提升自己。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points

】重點(diǎn)【key

points

】難點(diǎn)變形的定義和分類。材料應(yīng)力

-應(yīng)變曲線的分析?！綿ifficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy

】充分利用多媒體教學(xué)手段，用講述、提問、對比舉例等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)主題，加深學(xué)生對新知識的理解、發(fā)展及應(yīng)用，達(dá)到開拓學(xué)生視野、啟迪學(xué)生思維的教學(xué)目的。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：

金屬材料強(qiáng)化的方法有哪些？教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖通過問題的提出，引導(dǎo)學(xué)生回顧上堂課的知講解法互動法識，加深理解。解析：

改善金屬材料的力學(xué)性能的方法有很多，常見的包括

合金化、熱處理，塑性變形

等，但每種方法的強(qiáng)化機(jī)理不同，這就牽涉到材料的微觀組織結(jié)構(gòu)。1二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

定義變形的概念圖片展示：通過

好萊

塢

大片

x

戰(zhàn)警

引

入講授法引導(dǎo)法“變

形”這一

主題從

而引

起

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。X-戰(zhàn)警萬磁王教師講解：

變形是指材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化。

在外力的作用下，材料形狀會發(fā)生改變，

形狀的改變可能會引起材料性能的變化

，比如力學(xué)性能，電學(xué)性能、磁性變化等。知識點(diǎn)

2

變形的分類提問：

什么是彈性變形和塑性變形？它們之間的區(qū)別。通過提問，

引發(fā)學(xué)生思考，

并用生活中常見的1、通過工業(yè)生產(chǎn)中常見的彈簧引入彈性變形的概念，再通過動漫人物路飛加深彈性變形的概念。提問法對比法圖片展示：彈簧及故事來引起學(xué)生興趣。彈簧路飛思政教育所學(xué)

知識

來

延伸到

生活

實(shí)

際進(jìn)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及樂趣。現(xiàn)象：

簡單介紹主角路飛的故事，動漫主角路飛，具有堅(jiān)定的意志和頑強(qiáng)的精神，

一次又有一次的戰(zhàn)勝不可能的困難，在苦難中不斷成長，變強(qiáng)大。延伸法感悟：

困難像彈簧，看你強(qiáng)不強(qiáng)，你強(qiáng)它就弱，你弱它就強(qiáng)。2、通過生活中常見鑰匙引入塑形變形的概念，再通過金屬拉伸試樣加深塑性變形的概念。圖片展示：總結(jié)

定義

變

形的種

類及

其

區(qū)別。講授法2鑰匙拉伸試樣變形過程教師講解：

變形可以分為塑性變形和彈性變形。

材料在受到外力作用時產(chǎn)生變形或者尺寸的變化，

且

能夠恢復(fù)的變形叫做彈性變形

。塑性變形在外力作用下產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形。知識點(diǎn)

3

材料的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線問題導(dǎo)入：

材料的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線是如何獲得的？介紹萬能試驗(yàn)機(jī)和教師講解：

萬能試驗(yàn)機(jī)，集拉伸、彎曲、壓縮、剪切、環(huán)剛度等功能于一體的材料試驗(yàn)機(jī)，主要用于金屬、非金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)，是工礦企業(yè)、科研單位、大專院校、工程質(zhì)量監(jiān)督站等部門的理想檢測設(shè)備。

萬能試通過問題的引入來激發(fā)學(xué)生的思考，

并分析材料變形過程中兩種形變出現(xiàn)的時間及轉(zhuǎn)化?；臃ㄖv授法驗(yàn)機(jī)采集試樣變形過程中的力-位移曲線。通過以下公式將力

-位移曲線轉(zhuǎn)化成應(yīng)力

-應(yīng)變曲線。FA0l

l0100%l0式中：-工程應(yīng)力；-工程應(yīng)變；

F-拉伸力；

A0-試樣的初始截面積；

l0-試樣的初始標(biāo)距長度；

l-試樣變形后的標(biāo)距長度。表征拉伸試樣教師講解：

常規(guī)的拉伸試樣分為兩種：圓柱形和板狀。根據(jù)待取樣的物體形狀而選擇。

根據(jù)按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)試樣。3常見的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線重點(diǎn)分析材料的變形過程教師講解：

曲線的橫坐標(biāo)是應(yīng)變，

縱坐標(biāo)是外加的應(yīng)力。曲線的形狀反應(yīng)材料在外力作用下發(fā)生的脆性、塑性、屈服、斷裂等各種形變過程。通常，從圖中可以得到屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、

彈性模量和延伸率

等力學(xué)性能指標(biāo)。三、課堂延伸

【knowledge

extension

】分析不同材料的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線通過對比其他三種典型材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線來加深對應(yīng)力應(yīng)變的理解及不同材料的性能區(qū)別。延伸法對比法分析玻璃、合金、塑料等典型材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線四、課堂練習(xí)

【exercise】比較幾種材料的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)訓(xùn)練強(qiáng)化，

培養(yǎng)思考能力，

加深理解

，強(qiáng)

化

應(yīng)用。例題分析法4五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、變形的概念總結(jié)知識，

引導(dǎo)學(xué)生思考記憶，加深理解?？偨Y(jié)歸納法2、變形的分類3、材料的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線材料彈性變形、塑性變形、應(yīng)力-應(yīng)變曲線的內(nèi)容理論性比較強(qiáng)，學(xué)生掌握起來有一定難度。課程中以

X-戰(zhàn)警、

萬磁王和路飛等經(jīng)典電影動漫人物激發(fā)了同學(xué)的好奇心，然后再現(xiàn)經(jīng)典的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線實(shí)驗(yàn)及介紹科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，學(xué)生具有較強(qiáng)的帶入感覺。學(xué)生課堂表現(xiàn)總體比較積極，通過例題訓(xùn)練及師生互動發(fā)現(xiàn)對知識點(diǎn)的掌握基本達(dá)到了預(yù)期目的。實(shí)例分析及動畫演示，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，開拓了學(xué)生的視野，啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】52018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

2

講課題時間載荷45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective

】知識目標(biāo)【knowledge

】能力目標(biāo)力學(xué)性能的定義，載荷的定義和分類，動態(tài)載荷和靜態(tài)載荷，了解韌性。能準(zhǔn)確判斷材料受到的載荷種類?！綼bility

】思政教育任何事物都是相對的，我們需要用動態(tài)的，發(fā)展的眼光去看世界?！緀nlightening

】教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points

】重點(diǎn)【key

points

】難點(diǎn)載荷的定義和分類。材料在動態(tài)載荷和靜態(tài)載荷不同的力學(xué)響應(yīng)及微觀機(jī)理?！綿ifficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy

】通過生活中常見的物品，引導(dǎo)學(xué)生思考材料的力學(xué)性能的概念，通過力學(xué)性能的定義，了解材料的載荷相關(guān)知識。再由動態(tài)載荷聯(lián)想到泰坦尼克號的故事，從而引入韌性這一主題。本節(jié)教學(xué)采用了：情境法、互動法、歸納總結(jié)，實(shí)例練習(xí)等多種方式教學(xué)。教具：PPT、板書、分組座位。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：

以下材料主要有什么使用功能？教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖通過互動討論，歸納總結(jié)，

使學(xué)生自主掌握材料的不同的使用性能?；臃ㄖv授法歸納法1263教師解析：

1、耐摩擦性能；

2、強(qiáng)度和韌性；

3、吸能性能。教師小結(jié)：

通過與學(xué)生的討論得到：

不同的材料擁有不同的性能，

材料的性能決定著材料的使用范圍和使用壽命。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

定義材料的力學(xué)性能教師講解：

材料的力學(xué)性能是指材料在外加載荷下的響應(yīng)。常見的力學(xué)性能有

強(qiáng)度、塑性，硬度，抗沖擊能力和韌性

等。通過

材料的力學(xué)性能對材料進(jìn)行分類。采用

圖等

直

觀的方

式講

解

材料的力學(xué)性能。講授法教師講解：

通過觀察和觀察

Al-Si

合金在不同溫度下應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得出結(jié)論：

材料的力學(xué)性不是常數(shù)，通常隨著溫度，應(yīng)變速率等條件發(fā)生變化。通過

觀察

材

料的力

學(xué)響

應(yīng)

隨溫度

和應(yīng)

變

速率發(fā)生變化，

啟發(fā)學(xué)

生想

到

任何事

物都

是

相對的。思政教育：現(xiàn)象：

材料的力學(xué)性能并非保持一直不變，而是隨著溫度、應(yīng)變速率等參數(shù)的變化而發(fā)生變化。聯(lián)想啟發(fā)法感悟：

任何事物都是相對的，我們需要用動態(tài)的，發(fā)展的眼光去看世界。7提出問題：

材料常見的成形方式有哪些。講解：

成形方式不同，材料的力學(xué)性能也將發(fā)生變化，如軋制，擠壓，鑄造和鍛造等。采用互動，

延伸講授等方式，

讓學(xué)生

從根

本

上掌握知識。類比法互動法講授法講解：

大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料都是各向異性

，材料的性能具有方向性，

這是由于在成形過程中形成了織構(gòu)

，比如形成了沿某一方向分布的纖維晶粒。知識點(diǎn)

2

載荷提問：

英文單詞

loading

常見的三種意思回答：

對于三幅圖，

答案分別是下載進(jìn)度、

負(fù)擔(dān)和外力。由此引出外力這一概念。

對材料施加的外力為載荷，材料受到不同的外力工況，其力學(xué)響應(yīng)也不一樣。情境法互動法講授法從王

者榮

耀

等情境

引起

學(xué)

生共鳴

，寓

教

于樂。提問：

載荷的種類有哪幾種

?8講解：

常見的載荷有五類

:拉伸，壓縮，剪切，彎曲和扭曲

。如果材料受到的外力為恒定的，我們稱之為

靜態(tài)載荷

，如果外力是波動變化的，稱之為

動態(tài)載荷

。對比材料在靜態(tài)和動態(tài)載荷下的宏觀力學(xué)性能。采用

互動

等

方式，學(xué)生能更好的掌

握本

質(zhì)

原因?；臃ㄖv授法講解：材料在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷條件下的力學(xué)響應(yīng)有明顯區(qū)別。

動態(tài)載荷下應(yīng)變速率敏感性增強(qiáng)。講解：微觀組織決定宏觀力學(xué)性能

，材料在變形過程中，會形成位錯組織，位錯密度隨著應(yīng)變速率增高而增高。知識點(diǎn)

3

韌性從電影引入，

引起興趣，

激發(fā)學(xué)生的自主思考能力。情境法互動法講授法通過經(jīng)典電影，泰坦尼克號引入韌性這一概念。提問：

同學(xué)們知道泰坦尼克號為什么會沉沒嗎？解答：

號稱永不沉沒的泰坦尼克號在首次航行中就“應(yīng)溝里翻了船”，事故發(fā)生地點(diǎn)是在冰川，

船體材料為鋼材，材料發(fā)生了低溫脆性轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致材料韌性下降三、課堂延伸

【knowledge

extension

】泰坦尼克號沉沒之謎。在

前文的基

礎(chǔ)上，更進(jìn)一步探討，使學(xué)生能更全面

的看

待

問題。延伸法歸納法1、船體材料差；

2、低溫環(huán)境；

3、沖擊載荷9四、課堂練習(xí)

【exercise】通過對比練習(xí)來探討不同材比較陶瓷、金屬、高分子材料的力學(xué)性能對比法例題法料力學(xué)性能，

訓(xùn)練總結(jié)，

培養(yǎng)思考能力，

加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、材料的力學(xué)性能總結(jié)知識，

引導(dǎo)學(xué)生思考記憶，加深理解?？偨Y(jié)歸納法2、載荷3、韌性在整個教學(xué)過程中，要隨時觀察學(xué)生的動向。在課堂上，要注意學(xué)生的反映，根據(jù)學(xué)生的表情及言語，隨時調(diào)整講課速度，重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容要詳細(xì)講解。尤其，在課堂練習(xí)時，個別學(xué)生若解答有誤，可由教師指導(dǎo)糾正，也可采取優(yōu)幫差的方式，讓優(yōu)生來指導(dǎo)差生。如若大多數(shù)學(xué)生在分析中出現(xiàn)了同一錯誤，則應(yīng)讓學(xué)生立即停止練習(xí)，進(jìn)行集體講述，重新練習(xí)，以引起全體學(xué)生的高度注意，從而起到全面徹底糾錯的目的。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)處處留心，細(xì)致觀察，及時反饋。練習(xí)時，適時指導(dǎo)，把握教學(xué)的主動權(quán)，發(fā)揮好教師的主導(dǎo)作用。只有這樣，才能引導(dǎo)高質(zhì)量教學(xué)活動的順利實(shí)施，才能促進(jìn)課堂技能目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】102018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

3

講標(biāo)題時間材料的沖擊韌性45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識沖擊載荷與靜載荷比較、金屬材料的沖擊韌性、低溫脆性現(xiàn)象、韌脆轉(zhuǎn)【knowledge

】

變溫度的求取方法。能力沖擊載荷與靜載荷比較?！綼bility

】思政教育自然界的力量巨大，一定要對各種自然現(xiàn)象予以足夠的重視，不然就避【enlightening

】

免不了悲劇的發(fā)生。在生活中，切不可盲目自大，謹(jǐn)防“陰溝里翻船”。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)低溫脆性現(xiàn)象?！緆ey

points

】難點(diǎn)韌脆轉(zhuǎn)變溫度的求取方法。【difficult

points】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】堅(jiān)持啟發(fā)式、生動性、直觀性為原則，以視頻、動畫、圖片為主的多媒體教學(xué)方式，從生活場景導(dǎo)入，通過構(gòu)思巧妙的問題將學(xué)生置身于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的環(huán)境之中，循序漸進(jìn)完成教學(xué)。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖【knowledge

review

】一、知識回顧1、以電影案例導(dǎo)入課題，

提升學(xué)生對本課程的興趣。TITANIC

與沖擊載荷提問：

TITANIC

沉沒的原因分析？情境法引導(dǎo)法從熟

悉的生活

場景導(dǎo)入，

提高學(xué)生興趣。解析：

沉沒原因

船體材料差；

低溫環(huán)境；

沖擊載荷。11Titanic

號鋼板和近代船用鋼板的沖擊試驗(yàn)結(jié)果思政教育

：現(xiàn)象：

泰坦尼克號被稱為

“Unsinkable

”,意思為

“永不沉沒”，結(jié)果卻在它的初次航行中，慘遭”滑鐵盧“,”陰溝里翻了船“

.從簽到神，

一步一步引

導(dǎo)學(xué)生找

到本質(zhì)原因，

并延伸到實(shí)際生活，

加深學(xué)生

的興趣與

理解。講授法延伸類比法對比法感悟：

自然界的力量是巨大的，一定要對各種自然現(xiàn)象予以足夠的重視，

不然就避免不了悲劇的發(fā)生，而在生活中，

切不可盲目自大，

謹(jǐn)防“陰溝里翻船”

。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

沖擊載荷與靜載荷比較實(shí)例分析：分析純鐵在沖擊載荷和靜載荷下的異同。舉例

分析沖擊

荷載與

靜荷載的

區(qū)別，加深學(xué)生的理解。實(shí)例法講授法教師解析：

純鐵在

沖擊載荷和靜載荷下均先發(fā)生彈性變形，然后進(jìn)入塑性變形，最后發(fā)生斷裂

。但是在沖擊載荷作用下，強(qiáng)度增大，塑性下降

。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

金屬材料的沖擊韌性提問：

沖擊韌性怎么定義？如何求取材料的沖擊韌性。教師講解：

沖擊韌性是指沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力沖擊吸收功

（Ak）：擺錘沖斷試樣所失去的能量，

單位為

J。沖擊韌度（ak）：單位為

J/cm212引導(dǎo)學(xué)生思考，

引出沖

擊韌性的

定義及

與溫度的

關(guān)系。引導(dǎo)法講授法教師講解：

沖擊韌性測試的試樣是帶有缺口的方塊試樣。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

低溫脆性現(xiàn)象實(shí)例分析：

BCC

（HCP）（F+P

鋼）的低溫脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。承接上個知識點(diǎn)，舉例分析溫度對材料韌性的影響。實(shí)例法教師講解：

溫度下降時：

材料斷裂狀態(tài)：韌性狀態(tài)→脆性狀態(tài)；

材料斷裂機(jī)理：

微孔聚集→穿晶解理；材料斷口特征：纖維狀→結(jié)晶狀。教師講解：

低溫脆性受到：

晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、晶粒尺寸、顯微組織

等因素的共同影響。三、課堂延伸

【knowledge

extension

】韌脆轉(zhuǎn)變溫度的求取方法13在前文基礎(chǔ)上，

引入更

深層次的

知識，

引導(dǎo)學(xué)生

思考。延伸引導(dǎo)法教師講解：

對待測材料進(jìn)行系列

(溫度)沖擊彎曲試驗(yàn)，求取沖擊吸收功

-溫度曲線，

斷口形貌中各區(qū)所占面積和溫度曲線，塑性變形量與溫度曲線

。最后求得韌脆轉(zhuǎn)變溫度。教師講解：

同時也可以通過斷口的形貌來定義韌脆轉(zhuǎn)變溫度。四、課堂練習(xí)

【exercise】影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的因素訓(xùn)練強(qiáng)化，

培養(yǎng)思考能

力，加深

理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法提示：材料晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、晶粒尺寸、顯微組織14五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、沖擊載荷與靜載荷比較總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解。2、金屬材料的沖擊韌性3、低溫脆性現(xiàn)象總結(jié)歸納法4、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的求取方法以電影案例導(dǎo)入課題，提升學(xué)生對本課程的興趣，通過分析TITANIC的沉沒原因，讓學(xué)生對沖擊荷載有了清晰的概念，學(xué)生基本能明白沖擊荷載的定義，這部分掌握得不錯。通過舉例分析沖擊荷載與靜荷載的區(qū)別，加深了學(xué)生的理解。說明只要針對學(xué)生的興趣，采用合適的教學(xué)方法，并結(jié)合多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，一定會有意想不到的效果。多組織學(xué)生課余時間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，通過觀察實(shí)物強(qiáng)化直觀性，并激發(fā)他們對新知識的追求，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】152018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

4

講課題時間材料的凝固與結(jié)晶45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識目標(biāo)材料的物態(tài)，凝固和結(jié)晶的概念與區(qū)別，過冷，結(jié)晶的過程，同素異構(gòu)【knowledge

】

轉(zhuǎn)變。能力目標(biāo)準(zhǔn)確分析材料的結(jié)晶過程。【ability

】思政教育從實(shí)際對象出發(fā)，探求事物的內(nèi)部聯(lián)系及其發(fā)展的規(guī)律性，認(rèn)識事物的【enlightening

】

本質(zhì)。而不是無所根據(jù)的去辦事。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)結(jié)晶的一般過程?！緆ey

points】難點(diǎn)材料的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?！綿ifficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】采用主題教學(xué)法，圍繞該節(jié)的標(biāo)題關(guān)鍵詞展開，建構(gòu)出生動、立體、有層次的教學(xué)和學(xué)習(xí)思維空間，結(jié)合討論法、問題啟發(fā)法，通過分組座位。PPT

和板書，講述該節(jié)知識點(diǎn)。教具：PPT、板書、教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖一、知識回顧

【knowledge

review】提問：

請問同學(xué)們以下幾種現(xiàn)象對應(yīng)的是哪種物態(tài)變化？通過

討論

解

釋自然現(xiàn)象，

調(diào)動學(xué)生

積極

性

及自主思考能力。討論法解析：

材料的六種物態(tài)分別為：汽化、液化、熔化、凝固、升華、凝華

，物質(zhì)六種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變關(guān)系如下圖所示。16類比分析，

進(jìn)一步解

釋該

現(xiàn)

象在實(shí)

際生

產(chǎn)

過程中

的應(yīng)

用

及對生

活的

指

導(dǎo)意義。類比引導(dǎo)法二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

凝固與結(jié)晶的概念圖片展示：通過

圖片

清

楚展示

不同

概

念及總

結(jié)實(shí)

際

現(xiàn)象。講授法對比法凝固結(jié)晶教師講解：

金屬材料由

液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時凝固的過程，即晶體結(jié)構(gòu)形成的過程稱為結(jié)晶。

金屬材料的冶煉和鑄造都要經(jīng)歷由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的結(jié)晶過程。

金屬材料性能與結(jié)晶后組織密切相關(guān)，

所以了解金屬材料結(jié)晶過程的基本規(guī)律，

對于掌握和控制金屬材料的組織及性能具有十分重要的作用。知識點(diǎn)

2

冷卻曲線與結(jié)晶動力學(xué)理論解釋實(shí)際現(xiàn)象，

知其所以然。講授法金屬在液、固兩種狀態(tài)下自由能與溫度的關(guān)系教師講解：

在實(shí)際生產(chǎn)中我們總會發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度

（T0）以下才開始結(jié)晶。

實(shí)際結(jié)晶溫度

（T1）低于結(jié)晶溫度（

T0）的現(xiàn)象稱為

過冷現(xiàn)象

。過冷度則是理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差

。知識點(diǎn)

3

結(jié)晶的一般過程教師講解：

液態(tài)金屬在達(dá)到結(jié)晶溫度開始結(jié)晶時，首先從液態(tài)金屬形成一些微小而穩(wěn)定的小晶體，稱為晶核，然后隨著時間推移，

晶核不斷長大

，與此同時，液體中17不斷形成新晶核，

并不斷長大，

直到它們彼此相互接觸，液態(tài)金屬完全消失而轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)

。呼應(yīng)前文定義，通過

解講

解

對比等

加深

理

解及不

同微

觀

機(jī)理。講授法對比法晶核的長大：均勻形核三、課堂延伸

【knowledge

extension

】結(jié)晶過程中的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變非均勻教師講解：

金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，

由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變在前文基礎(chǔ)上，引入

更深

層

次的知識，

引導(dǎo)學(xué)生思考。鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：延伸引導(dǎo)法.教師講解：

鐵的同素異構(gòu)體，擁有不同的晶體結(jié)構(gòu)

，因而其性能也有很大差異。思政教育：現(xiàn)象：

鋼鐵在不同溫度條件熱處理，會形成不同的微觀組織，因而獲得不同的宏觀力學(xué)性能。感悟：

從實(shí)際對象出發(fā)，

探求事物的內(nèi)部聯(lián)系及其發(fā)展的規(guī)律性，

認(rèn)識事物的本質(zhì)。

而不是無所根據(jù)的去辦事。18四、課堂練習(xí)

【exercise】分析金屬材料的凝固組織訓(xùn)練強(qiáng)化，培養(yǎng)思考能力，加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法分析金屬材料凝固過程中，

晶粒組織隨著溫度梯度變化的規(guī)律及其機(jī)理。五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、凝固與結(jié)晶的概念總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解?？偨Y(jié)歸納法2、冷卻曲線與結(jié)晶動力學(xué)3、結(jié)晶的一般過程結(jié)晶過程中的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變首先通過實(shí)例的引入激發(fā)學(xué)生興趣，教學(xué)過程達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的和效果。在講授中注意知識點(diǎn)的對比講解，可有效提高效果并讓學(xué)生印象更加深刻。課后的分組討論讓課堂生機(jī)勃勃，但是組織過程中教師要注意時間的把控，起到好的引導(dǎo)作用；教師還要加強(qiáng)巡回指導(dǎo)并適時對個別學(xué)生給予幫助，使群體教學(xué)和個體教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來；及時收集學(xué)生討論中的信息，對教學(xué)過程適當(dāng)進(jìn)行調(diào)控，增強(qiáng)教學(xué)的針對性和實(shí)效性。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】192018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

5

講標(biāo)題時間相圖分析45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力相圖的基本概念、相圖建立和相圖分析。相圖分析?！綼bility

】思政教育事物都是動態(tài)變化的，我們需要用發(fā)展的眼光去看世界，面對這個高速【enlightening

】

發(fā)展的時代，自己不努力去改變和提升，就要被社會淘汰。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)通過杠桿定律分析相圖。【key

points】難點(diǎn)相圖建立。【difficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】充分利用多媒體教學(xué)手段，用講述、提問、應(yīng)用舉例等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)主題，加深學(xué)生對新知識的理解、發(fā)展及應(yīng)用，達(dá)到開拓學(xué)生視野、啟迪學(xué)生思維的教學(xué)目的。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：請問同學(xué)們水在

100℃一下是否一定以水的形式存在？教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖解析：從常識出發(fā)，引發(fā)學(xué)生自主思考以及對

現(xiàn)

象

存

在

的

條件，引出相圖的基本要素?；臃ㄅe例法水的相圖20教師講解：

水，在不同的溫度和氣壓條件下，會以固、液和氣三相不同狀態(tài)存在。思政教育

：類比分析，進(jìn)一步解釋該現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用及對生活的指導(dǎo)意義?，F(xiàn)象：

水，在不同的溫度和氣壓條件下，會以固、液和氣三相不同狀態(tài)存在。類比引導(dǎo)法感悟：

事物都是動態(tài)變化的，我們需要用發(fā)展的眼光去看世界，面對這個高速發(fā)展的時代，自己不努力去改變和提升，就要被社會淘汰。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

相圖的基本概念提問：

相圖對實(shí)際生產(chǎn)有什么用？從相圖的定義出發(fā)，引出相圖的基本要素，并歸納基本要素，對相圖進(jìn)行分類對比。.問題法二元相圖講授法教師講解：

相圖制訂熔煉、鑄造、熱加工及熱處理工藝的重要依據(jù)。相圖

是指

(狀態(tài)圖或平衡圖

)緩冷條件下不同成分合金的組織隨溫度變化的規(guī)律。組元

是指是指組成合金的最簡單、

最基本、

能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)。

合金系

是指是指由兩個或兩個以上元素按不同比例配制的一系列不同成分合金。教師講解：

常見的相圖有二元相圖、三元相圖和多元相圖。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

二元相圖的建立提問：

普通二元相圖能用什么方法得到？教師講授：

二元相圖是不考慮壓力下，

因此我們只21要考慮在不同溫度下二元組份的相的變化就可以，而相的變化會伴隨著熱的變化，

因此我們可以采用熱分析法

。提問引發(fā)學(xué)生思考從而引出相圖建立的常見方法：熱分析法。問題法講授法熱分析法實(shí)例分析：二元相圖建立步驟

[以

Cu-Ni

合金

(白銅)為例]1、不同成分合金，測出冷卻曲線2、將臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度

-成分坐標(biāo)中3、將點(diǎn)連接起來，標(biāo)上數(shù)字和字母舉例講解二元相圖的建立步驟。實(shí)例法二元相圖建立步驟二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

以

Cu-Ni

合金為例進(jìn)行分析教師講解：這種從液相中結(jié)晶出單一固相的轉(zhuǎn)變稱為勻晶轉(zhuǎn)變或勻晶反應(yīng)。

勻晶轉(zhuǎn)變是變溫轉(zhuǎn)變。

杠桿定律是對已知成分的合金，當(dāng)它處于兩相區(qū)時，利用相圖計(jì)算兩平衡相相對量的一個數(shù)學(xué)公式。

由于形式上與力學(xué)中杠桿定理十分相似，

故稱為

杠桿定律。舉例來分析二元相圖，直觀明了的加深對二元相圖的理解及應(yīng)用。實(shí)例法講授法Cu-Ni

合金二元相圖22教師講解：

杠桿定律廣泛應(yīng)用在相平衡中，

可以簡述為

“一相的量乘以本側(cè)線段長度，等于另一相的量乘以另一側(cè)線段的長

”。根據(jù)杠桿定律可以：1、確定兩平衡相的成分；

2、確定兩平衡相的相對重量。三、課堂延伸

【knowledge

extension

】枝晶偏析在前文基礎(chǔ)上，引入

更

深

層

次

的

知識，加深對知識的理解及應(yīng)用范圍，引導(dǎo)學(xué)生思考。平衡組織枝晶偏析組織延伸引導(dǎo)法教師講解：

枝晶偏析指固溶體晶粒內(nèi)部化學(xué)成分的不均勻現(xiàn)象。

在快冷條件下，液態(tài)合金按樹枝狀方式結(jié)晶時，

由于原子在固相中擴(kuò)散均勻的過程進(jìn)行的很慢，

致使先析出枝晶與后析出的枝晶間隙處的部分。因?yàn)閿U(kuò)散均勻的過程跟不上結(jié)晶過程的發(fā)展，最后獲得化學(xué)成分不均勻的枝晶。

先形成枝晶的含有較合金平均成分為多的高熔點(diǎn)組元，

而隨后在枝晶間隙處部分含有較合金為多低熔點(diǎn)組元。四、課堂練習(xí)

【exercise】有形狀、尺寸相同的兩個Cu-Ni

合金鑄件，一個含

90%

Ni，另一個含

50%

Ni,

鑄后自然冷卻，

問哪個鑄件的偏析較嚴(yán)重？訓(xùn)練強(qiáng)化，培養(yǎng)思考能力，

加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、相圖的基本概念總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解。2、二元相圖的建立3、杠桿定律總結(jié)歸納法4、枝晶偏析23本節(jié)課學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較高，主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，多媒體模擬與模型演示授課相結(jié)合。本節(jié)課程將多種構(gòu)件的計(jì)算等教學(xué)內(nèi)容通過制作多媒體動畫演示，很好的幫助學(xué)生理解相圖的基本概念。第二，注重精講多練。理論知識以能力培養(yǎng)需要為依據(jù)精講，不要求對學(xué)科知識的完整和系統(tǒng)掌握，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際工作中正確計(jì)算的能力，多做訓(xùn)練，融教、學(xué)、做于一體。理論和實(shí)踐相結(jié)合。理論和實(shí)踐同步安排，增加理性與感性認(rèn)識，及時消化理論知識，提高專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】242018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

6

講標(biāo)題時間材料的鑄造成形45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力鑄造成形、鑄造的特點(diǎn)、鑄造的分類、影響鑄造的因素。分析材料鑄造的過程?！綼bility

】思政教育尊重歷史文化，學(xué)習(xí)歷史文化，保護(hù)歷史文化，是每一個炎黃子孫的職【enlightening

】

責(zé)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)鑄造的分類?！緆ey

points】難點(diǎn)影響鑄造的因素。【difficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】主要以“啟發(fā)質(zhì)疑—課件演示—觀察分析—精講善導(dǎo)—?dú)w納總結(jié)—知識拓展”為程序，結(jié)合生產(chǎn)、生活常見的實(shí)例，輔以多媒體技術(shù)的應(yīng)用開展教學(xué)。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：

常見的材料成形的方法？解析：

液態(tài)成形

-鑄造；塑性成形

-鍛造；連接成形

-焊接。教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)所學(xué)所見，總結(jié)對比，引出本課內(nèi)容。引導(dǎo)法講授法1、液態(tài)成形

-鑄造252、塑性成形

-鍛造3、連接成形

-焊接二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

什么是鑄造成形？通過青銅器司母戊鼎引入

“鑄造

”這一主題提問：

司母戊鼎是采用什么方法做出來的？通過熟悉而又神秘的司母戊鼎引入鑄造主題，

引起學(xué)生的興趣。情境法引導(dǎo)法教師解析：鑄造：

將液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、

尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，

待其冷卻凝固，

以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法。26思政教育

：現(xiàn)象：

司母戊鼎等青銅器出土于2000

年前，它們體講授鑄造的特點(diǎn)，秉承文化傳承，

說明華夏民族的智慧，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力?，F(xiàn)了華夏民族的高超技藝、勤勞與智慧。講授法感悟：尊重歷史文化，

學(xué)習(xí)歷史文化，

保護(hù)歷史文化，是每一個炎黃子孫的職責(zé)。延伸類比法二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

鑄造的特點(diǎn)提問：

鑄造的特點(diǎn)是什么？互動法歸納法引導(dǎo)學(xué)生思考總結(jié)鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)

。教師小結(jié)：1、制品產(chǎn)形狀復(fù)雜；2、合金種類和鑄件大小不受限制；3、材料來源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低；4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動條件差。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

鑄造的分類歸納法對比法歸納對比鑄造的分類及其特點(diǎn)。1

砂型鑄造教師講授：

砂型鑄造

是指在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料

價廉易得，鑄型制造簡便

，對鑄件的

單件生產(chǎn)

、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)

，長期以來，

一直是鑄造生產(chǎn)中基本工藝。27歸納法對比法歸納對比鑄造的分類及其特點(diǎn)。2

特種鑄造教師講授：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，

對鑄造提出了更高的要求，要求生產(chǎn)出更加精確、性能更好、成本更低的鑄件。為適應(yīng)這些要求，

鑄造工作者發(fā)明了許多新的鑄造方法，

這些方法統(tǒng)稱為特種鑄造方法，

即特種鑄造。

常用的特種鑄造方法有熔模精密鑄造、石膏型精密鑄造、陶瓷型精密鑄造、消失模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、真空吸鑄、擠壓鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、半連續(xù)鑄造、殼型鑄造、石墨型鑄造、電渣熔鑄等。三、課堂延伸

【knowledge

extension

】影響鑄造的因素在前文基礎(chǔ)上，

引入更深層次的知識，引導(dǎo)學(xué)生思考。延伸引導(dǎo)法1、液態(tài)金屬的充型能力2、金屬的收縮3、金屬的吸氣性和氣孔【exercise】四、課堂練習(xí)比較碳含量對鋼材鑄造性能的影響訓(xùn)練強(qiáng)化，

培養(yǎng)思考能力，加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法28五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、鑄造的概念總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解?？偨Y(jié)歸納法2、鑄造的分類3、鑄造的特點(diǎn)教學(xué)過程達(dá)到了預(yù)期的目的和效果，學(xué)生們對鑄造成形、

鑄造的特點(diǎn)、鑄造的分類和影響鑄造的因素有了基本的了解，課堂通過大量圖片和動畫的形式易于接受，同時大量實(shí)例的應(yīng)用運(yùn)用提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，開拓了學(xué)生的視野，啟發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】292018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

7

講標(biāo)題時間滑移與孿生45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力塑性變形的形式，滑移，滑移的特點(diǎn)，滑移的機(jī)理，孿生?；频臋C(jī)理?！綼bility

】思政教育自然界的力量是巨大的，認(rèn)識自然，利用自然，同時也要尊重自然規(guī)律，【enlightening

】

生活中也不缺乏創(chuàng)新，缺少的是發(fā)現(xiàn)的眼睛。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)塑性變形的形式。【key

points】難點(diǎn)滑移的機(jī)理。【difficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】采用任務(wù)驅(qū)動創(chuàng)設(shè)情境，

開展分組討論激發(fā)學(xué)生積極性。

廣泛采用圖片與動畫相結(jié)合的方式，化抽象為形象，使學(xué)生更容易理解和掌握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】純金屬的塑性變形教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖提問：

單晶材料受力分析實(shí)例分析：互動法實(shí)例法從本質(zhì)上來分析純金屬的塑性變形。外力分解材料變形拉伸照片30解析：

單晶體受力后，

外力在任何晶面上都可分解為正應(yīng)力和切應(yīng)力

。正應(yīng)力只能引起彈性變形及解理斷裂。只有在切應(yīng)力的作用下金屬晶體才能產(chǎn)生塑性變形。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

金屬的塑性變形的形式教師講授：

塑性變形是一種不可自行恢復(fù)的變形。工程材料及構(gòu)件受載超過彈性變形范圍之后將發(fā)生永久的變形，

即卸除載荷后將出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形，或稱殘余變形，

這就是塑性變形。

不是任何工程材料都具有塑性變形的能力。

金屬、

塑料等都具有不同程度的塑性變形能力，故可稱為

塑性材料

。玻璃、陶瓷、石墨等

脆性材料則無塑性變形能力

。工程構(gòu)件設(shè)計(jì)吋一般不允許出現(xiàn)明顯的塑性變形否則構(gòu)件將不能維持原先的形狀甚至發(fā)生斷裂。，歸納法對比法歸納總結(jié)塑性變形的形式?；婆c孿生教師講授：

塑性變形形式通常為滑移和孿生兩類。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

滑移教師講授：滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生滑動位移的現(xiàn)象。采用互動，講解，歸納等方式，引發(fā)學(xué)生自主思考，然后總結(jié)歸納，掌握知識點(diǎn)?；臃ㄖv授法歸納法滑移示意圖提問：

滑移的特點(diǎn)？31教師講授：

滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。

產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱臨界切應(yīng)力滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

滑移的機(jī)理教師解析：把滑移設(shè)想為剛性整體滑動所需的理論臨界切應(yīng)力值比實(shí)際測量臨界切應(yīng)力值大量級。3-4

個數(shù)從微觀分析滑移產(chǎn)生的原因，呼應(yīng)前文。講授法教師解析：

滑移通過滑移面上位錯運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。思政教育

：類比分析，進(jìn)一步解釋該現(xiàn)象產(chǎn)生的實(shí)際原因及在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用及對生活的指導(dǎo)意義，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?，F(xiàn)象：

近年來，

仿生學(xué)越來越火熱，

通過仿生技術(shù)，做出了很多創(chuàng)造性的發(fā)明，比如：蝙蝠-雷達(dá)，小類比引導(dǎo)法鳥-飛機(jī)，青蛙

-電子蛙眼，鯊魚

-泳衣，變色龍

-便衣。感悟：

自然界的力量是巨大的，

認(rèn)識自然，

利用自然，同時也要尊重自然規(guī)律，

生活中也不缺乏創(chuàng)新，缺少的是發(fā)現(xiàn)的眼睛。32三、課堂延伸

【knowledge

extension

】孿生教師解析：孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對于另一部分所發(fā)生的切變。在前文基礎(chǔ)上，通過對比，引入更深層次的知識，引導(dǎo)學(xué)生思考。類比引導(dǎo)法教師解析：

發(fā)生切變的部分稱

孿生帶或?qū)\晶

，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面。

孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈

鏡面對稱。四、課堂練習(xí)

【exercise】比較孿生與滑移訓(xùn)練強(qiáng)化，培養(yǎng)思考能力，

加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、滑移總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解。2、滑移的機(jī)理3、孿生總結(jié)歸納法33在本節(jié)課中，為了鞏固教學(xué)內(nèi)容，檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果，了解學(xué)生對知識的掌握情況，加強(qiáng)了課堂練習(xí)，精心設(shè)計(jì)計(jì)算題目。根據(jù)學(xué)生的解答，及時作出評價。對回答正確的學(xué)生及時表揚(yáng)，使學(xué)生體會成功的喜悅，提高自信力，對于回答錯誤的學(xué)生要給予鼓勵，同時作好糾錯工作，加深學(xué)生對知識的正確理解。課上充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，讓學(xué)生動手，動眼，動口，使他們主動參與教學(xué)過程，鼓勵學(xué)生觀察、分析并大膽講述，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】課堂上還要多重視學(xué)生的反饋意見，在整個教學(xué)過程中，要隨時觀察學(xué)生的動向。在課堂上，要注意學(xué)生的反映，根據(jù)學(xué)生的表情及言語，隨時調(diào)整講課速度，重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容要詳細(xì)講解。342018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

8

講標(biāo)題時間金屬材料的強(qiáng)化方法45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、彌散/沉淀強(qiáng)化。根據(jù)實(shí)際需求，選擇材料強(qiáng)化的方法和參數(shù)。面對問題，我們需要：一

了解情況，掌握政策；二

原則堅(jiān)定，策略靈【ability

】思政教育【enlightening

】

活。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)金屬材料強(qiáng)化的方法。【key

points】難點(diǎn)材料強(qiáng)化的機(jī)理?！綿ifficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】充分利用多媒體教學(xué)手段，用講授、提問、應(yīng)用舉例等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)主題，加深學(xué)生對新知識的理解、發(fā)展及應(yīng)用，開拓學(xué)生視野、啟迪學(xué)生思維。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：

材料強(qiáng)化的方法還有哪些呢？教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖通

過

復(fù)

習(xí)

前面的知識，

引入

本

課

知

識點(diǎn)，加深學(xué)生對

知

識

體

系的構(gòu)建?；臃ㄖv授法對比法1、固溶強(qiáng)化2、析出強(qiáng)化3、加工硬化4

細(xì)晶強(qiáng)化教師解析：

材料強(qiáng)化最常見的四種方法，如上圖所示：固35溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、加工硬化和細(xì)晶強(qiáng)化

。四種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，

在不同的應(yīng)用條件下可以采用不同的方法來進(jìn)行強(qiáng)化。思政教育通過互動，

延伸

類

比

到

現(xiàn)實(shí)生活中，

加深

學(xué)

生

對

知識的應(yīng)用?；臃惐确ìF(xiàn)象：

四種不同的強(qiáng)化方法各有所長，在面對特定的情況，我們該如何選取材料的強(qiáng)化方法?感悟：

一、了解情況，掌握政策，了解材料的種類，使用環(huán)境，以及當(dāng)前的加工條件；二、原則堅(jiān)定，策略靈活，堅(jiān)定優(yōu)化材料性能原則，根據(jù)實(shí)際情況選擇合理強(qiáng)化方式二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

什么是固溶強(qiáng)化？提問：

什么是固溶強(qiáng)化？固溶強(qiáng)化的機(jī)理是什么？7065VH/sse605550ndraH500510520530540550560Temperature/

℃固溶溫度對鋁合金材料硬度的影響規(guī)律教師解析：

溶質(zhì)原子溶入金屬基體而形成固溶體，使金屬的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性有所下降，這一現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化

。一

步

步

的

深入，從現(xiàn)象到本質(zhì)?；臃ㄖv授法教師解析：

固溶強(qiáng)化是溶質(zhì)原子與位錯相互作用的結(jié)果：溶質(zhì)原子不僅使

晶格發(fā)生畸變

，而且易被吸附在位錯附近形成柯氏氣團(tuán)

，使

位錯被釘扎住

，位錯要脫釘，則必須增加外力，從而使變形抗力提高。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

細(xì)晶強(qiáng)化提問：

什么是細(xì)晶強(qiáng)化？細(xì)晶強(qiáng)化的機(jī)理？教師解析：

細(xì)晶強(qiáng)化通過細(xì)化晶粒來同時提高金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的方法。細(xì)晶粒受到外力發(fā)生塑性變形可分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，塑性變形較均勻，較小

；此外，晶粒越細(xì)，晶界面積越大，晶界越曲折，不利于裂紋的擴(kuò)展。應(yīng)力集中越36晶粒大小與金屬強(qiáng)度關(guān)系教師解析：

晶界越多，晶粒越細(xì)，根據(jù)

霍爾-配奇關(guān)系式

，晶粒的平均值

(d)越小，材料的屈服強(qiáng)度就越高?；臃ㄖv授法歸納法從概念出發(fā)，總結(jié)機(jī)理。不同晶粒尺寸材料的應(yīng)力

-應(yīng)變曲線教師小結(jié)：1、金屬的晶粒越細(xì)，其強(qiáng)度和硬度越高。2、金屬的晶粒越細(xì)，其塑性和韌性越高。3、晶粒細(xì)化是在一定范圍內(nèi)的準(zhǔn)則。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

彌散/沉淀強(qiáng)化提問：

什么是彌散

/沉淀強(qiáng)化？彌散

/沉淀強(qiáng)化的機(jī)理？互動法講授法從淺到深，

加深

對

強(qiáng)

化

的理解。教師解析：

當(dāng)在晶內(nèi)呈顆粒狀彌散分布時，第二相顆粒越細(xì)，分布越均勻，合金的強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性略有下降，這種強(qiáng)化方法稱

彌散強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化

。37教師解析：

彌散強(qiáng)化的原因是由于硬的顆粒不易被切變，因而阻礙了位錯的運(yùn)動，提高了變形抗力。三、課堂延伸

【knowledge

extension

】加工硬化1、加工硬化的定義教師解析：

加工硬化就是隨著冷變形程度的增加，金屬材在前文基礎(chǔ)上，引入更深層次的知識，引導(dǎo)學(xué)生思考。料強(qiáng)度和硬度指標(biāo)都有所提高，但塑性、韌性有所下降。延伸法2、加工硬化的機(jī)理教師解析：

金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了余應(yīng)力

等。加工硬化是強(qiáng)化金屬（提高強(qiáng)度）的方法之一，對

純金屬以及不能用熱處理方法強(qiáng)化的金屬來說尤其重要。例如可以用冷拉、滾壓和噴丸等工藝，提高金屬材料、零件和構(gòu)件的表面強(qiáng)度；或者零件受力后，某些部位局部殘應(yīng)力常超過材料的屈服極限，引起塑性變形，由于加工硬化限制了塑性變形的繼續(xù)發(fā)展，

可提高零件和構(gòu)件安全度

。38四、課堂練習(xí)

【exercise】比較四種不同強(qiáng)化方式的特點(diǎn)通

過

總

結(jié)

對比

，

訓(xùn)

練

強(qiáng)化，培養(yǎng)思考能力，

加深理解

，

強(qiáng)

化

應(yīng)用。例題分析法歸納法對比法五、知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、固溶強(qiáng)化總結(jié)知識，

讓學(xué)生從宏觀總結(jié)歸納法上把握知識，加深理解。2、細(xì)晶強(qiáng)化3、彌散

/沉淀強(qiáng)化為了讓學(xué)生靈活掌握本節(jié)課的知識內(nèi)容，

我采用了問題探究式教學(xué)方法：

在教學(xué)過程中通過互動，延伸類比到現(xiàn)實(shí)生活中，加深學(xué)生對知識的應(yīng)用，

再把與之相關(guān)的實(shí)際案例情況的規(guī)律及繪制總結(jié)留給學(xué)生，

從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和想象力，讓學(xué)生動手，動眼，動口，使他們主動參與教學(xué)過程，

鼓勵學(xué)生觀察、

分析并大膽講述，

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，

解決問題的能力。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】需要注意的是，

在學(xué)生樁的分類和應(yīng)用過程中，應(yīng)處處留心，細(xì)致觀察，及時反饋，適時指導(dǎo)，

把握教學(xué)的主動權(quán)，

發(fā)揮好教師的主導(dǎo)作用。只有這樣，才能引導(dǎo)練習(xí)操作活動的順利實(shí)施，才能促進(jìn)課堂技能目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)。392018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

9

講標(biāo)題時間金屬塑性變形及再結(jié)晶45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力金屬的塑性變形、塑性變形的分類、回復(fù)、再結(jié)晶。冷變形金屬在加熱過程中組織變化?！綼bility

】思政教育事物內(nèi)部各要素之間和事物之間相互影響，相互制約，相互作用的關(guān)系。【enlightening

】教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)回復(fù)和再結(jié)晶?！緆ey

points】難點(diǎn)再結(jié)晶影響再結(jié)晶溫度的因素、影響再結(jié)晶退火后晶粒度的因素。【difficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】通過知識回顧引入主題，然后充分利用多媒體教學(xué)手段，綜合講授、互動、應(yīng)用舉例、討論等教學(xué)方法貫穿教學(xué)過程。是一次非常有意義的一體化教學(xué)探索。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容一、知識回顧

【knowledge

review

】提問：

加工硬化的定義及機(jī)理？教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖引導(dǎo)學(xué)生回顧總

結(jié)

所

學(xué)

知識，講授加工硬化與本課的關(guān)系?；臃ㄖv授啊1、加工硬化的定義教師解析：

金屬材料在

再結(jié)晶溫度以下塑性變形時強(qiáng)度和硬度升高，阻礙金屬的進(jìn)一步變形

，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象。402、加工硬化的機(jī)理3、教師解析：

金屬在塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯的纏結(jié)，使

晶粒拉長、破碎和纖維化

，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了

殘余應(yīng)力等。加工硬化的程度通常用加工后與加工前表面層顯微硬度的比值和硬化層深度來表示。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

1

金屬的塑性變形提問：

以下所示加工方式分別是什么？采用互動的方式說明塑性變形的應(yīng)用，歸納塑性變形的分類?；臃w納法教師解析：

鍛造；拉拔；軋制都是塑性變形的方式

。塑性變形的通常分為冷加工和熱加工。

熱加工和冷加工的區(qū)別溫度是再結(jié)晶溫度。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

2

冷變形金屬在加熱過程中組織變化的三個階段教師講解：

通過圖片動畫的形式講解冷變形金屬在加熱過程中組織變化的過程。通過動畫、互動等方式讓學(xué)生掌握加工的階段。講授法互動法總結(jié)法教師解析：

在加熱溫度較低時，

由于金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化稱為

回復(fù)

。冷變形組織在41加熱時重新徹底改組的過程稱為

再結(jié)晶

，當(dāng)繼續(xù)高溫加熱，晶粒則會長大

。二、新課講授

【new

lecture

】知識點(diǎn)

3

影響再結(jié)晶溫度的因素總結(jié)歸納再結(jié)晶的影響因素?；臃w納法教師講授：1、金屬的預(yù)變形程度2、金屬的純度3、加熱速度和時間三、課堂延伸

【knowledge

extension

】影響再結(jié)晶退火后晶粒度的因素在

前

文

基

礎(chǔ)上，引入更深層次的知識，引

導(dǎo)

學(xué)

生

思考。再通過類比分析，進(jìn)一步解釋該現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用及對生活的指導(dǎo)意義。580oC

保溫

8s580oC

保溫

15min

700oC

保溫

10min延伸法類比法教師講授：

加熱溫度；保溫時間；預(yù)變形程度思政教育

：現(xiàn)象：

預(yù)變形可以有效提高材料的強(qiáng)度，

但是在強(qiáng)度提高的同時，材料的塑性會響應(yīng)的下降感悟：事物內(nèi)部各要素之間和事物之間相互影響，

相互制約，相互作用的關(guān)系。42四、課堂練習(xí)

【exercise】比較回復(fù)與再結(jié)晶的異同訓(xùn)練強(qiáng)化，培養(yǎng)思考能力，加深理解，強(qiáng)化應(yīng)用。例題分析法知識梳理

【knowledge

conclusion

】1、回復(fù)與再結(jié)晶定義總結(jié)知識，讓學(xué)生從宏觀上把握知識，加深理解?？偨Y(jié)歸納法2、再結(jié)晶溫度的影響因素3、影響再結(jié)晶退火后晶粒度的因素在金屬塑性變形及再結(jié)晶教學(xué)中，不僅要教會學(xué)生一些必要的知識和技能，更重要的是要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)能力和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生學(xué)習(xí)主動、積極，內(nèi)在自我與外在環(huán)境實(shí)現(xiàn)了有效溝通，創(chuàng)新能力在評價交流過程中得到充分的肯定，并從中得到了自信心。使每個學(xué)生都能參與到活動中來，學(xué)生的積極性被充分調(diào)動起來，凸顯了學(xué)生的主體性；而在學(xué)生發(fā)表意見時老師認(rèn)真傾聽，在學(xué)生產(chǎn)生困惑時，老師適時點(diǎn)撥、指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長和共同發(fā)展。在這堂課當(dāng)中我運(yùn)用邊講邊問、啟發(fā)思考、集中注意、師生共同參與，強(qiáng)化了師生互動教學(xué)過程；精心組織訓(xùn)練，小步快進(jìn)，當(dāng)堂反饋，力爭把問題解決在課內(nèi)。六、教學(xué)后記

【teaching

reflection

】432018

年湖南省普通高校教師課堂教學(xué)競賽教學(xué)設(shè)計(jì)教

學(xué)

設(shè)

計(jì)課程名稱：《機(jī)械工程材料》

適用對象：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化

編號：第

10

講標(biāo)題時間鋁及其鋁合金45分鐘【headline

】【during

】教學(xué)目標(biāo)【objective】知識【knowledge

】能力鋁及鋁合金、鋁合金的分類、鋁合金的熱處理、鋁合金的牌號。鋁合金的熱處理?！綼bility

】思政教育人生的自我價值是個體生存和發(fā)展的必要條件，只有對社會有價值人生【enlightening

】

才有有意義。成長的道路并非一帆風(fēng)順，人正是在千錘百煉中不斷成長。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)【key

points

and

difficult

points】重點(diǎn)鋁合金的分類?！緆ey

points】難點(diǎn)鋁合金熱處理的微觀機(jī)理?！綿ifficult

points

】教學(xué)策略方法【teaching

strategy】充分利用多媒體教學(xué)手段，用提問、討論等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教學(xué)主題。在教學(xué)過程中，注重鼓勵學(xué)生討論參與，形成經(jīng)?？偨Y(jié)的思維習(xí)慣。運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法，循序漸進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)過程【teaching

process】教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法設(shè)計(jì)意圖【knowledge

review

】一、知識回顧有色金屬及其合金問題導(dǎo)入：

材料可以分為四大類，那金屬材料可以不可以再細(xì)分呢？引導(dǎo)法互動法講授法激活

學(xué)生所

學(xué)知識，

使知識成體系。黑色金屬教師解析：

黑色金屬材料是工業(yè)上對鐵、鉻和