1.1 金属材料的性能（教案）《数控加工机械基础》（高教版）同步精品课堂

《数控加工机械基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.1 金属材料的性能 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 职高学生已具备一定生活和基础专业认知，熟悉铁锅、机械零件等金属制品，对“结实”“耐高温”等性能有直观感受，但缺乏系统分类和专业定义认知。学生动手实践意愿强，逻辑抽象思维较弱，对纯理论讲解兴趣不高。此前课程可能接触过基础金属材料分类，为本节课性能学习铺垫了基础。部分学生未来可能从事机械加工、制造等相关岗位，对材料性能的实际应用需求明确，需结合生产生活案例降低理解难度，通过具象化讲解和实践关联，帮助学生将直观经验转化为专业知识，契合其职业发展导向。 背景分析 金属材料是工业生产与日常生活的核心基础，从机械制造的零部件、建筑工程的钢结构，到电子设备的外壳、交通工具的骨架，其应用贯穿各行各业。在制造业转型升级的背景下，职高学生未来从事机械加工、焊接、铸造等岗位时，能否精准掌握材料性能直接影响产品质量与生产效率。本节课聚焦的使用性能决定材料“能否用、用得久”，工艺性能决定材料“能否加工、加工得好”，是连接材料选择与实际生产的关键知识。学好本节内容，能帮助学生建立“性能适配需求”的核心思维，为后续专业技能实践和职业岗位胜任力筑牢基础。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 初步具备根据使用需求选择对应性能金属材料的意识，为后续专业实践奠定基础。 能准确区分金属材料的使用性能（物理、化学、力学性能）和工艺性能（铸造、可锻、焊接、切削加工性能），明确两类性能的核心定义。 了解各类性能的关键特点及实际应用场景，能举例说明不同性能在生活、生产中的作用。 学习任务 描述 能准确区分金属材料的使用性能（物理、化学、力学性能）和工艺性能（铸造、可锻、焊接、切削加工性能），明确两类性能的核心定义。 了解各类性能的关键特点及实际应用场景，能举例说明不同性能在生活、生产中的作用。 初步具备根据使用需求选择对应性能金属材料的意识，为后续专业实践奠定基础。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 金属材料使用性能与工艺性能的两大分类 教学难点 区分使用性能与工艺性能的本质差异 教学难点突破方法 用“选材料做铁锅”案例拆解——铁锅需耐锈蚀（化学性能，属使用性能）、能锻造成型（可锻性，属工艺性能），通过具体场景强化两类性能的边界 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《数控加工机械基础》，主编：崔陵、王佰亮；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：能准确区分金属材料的使用性能和工艺性能，明确两类性能的核心定义。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 金属材料的使用性能是指金属材料在使用过程中所表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能等。 (1)物理性能 金属材料的物理性能是指金属材料固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） (2)化学性能 金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温下,抵抗介质对它化学浸蚀的能力,一般包括耐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 (3)力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能,主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 1)强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形(塑性变形)或断裂的能力。永久变形是指物体在外力作用下产生形状、尺寸的改变,外力去除后,物体却不能恢复到原来的形状和尺寸的现象。 2)塑性 塑性是指金属材料产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。常用的塑性指标有断后伸长率(A)和断面收缩率(Z),A和Z数值越大,表示金属材料的塑性越好。断后伸长率和断面收缩率均可以通过拉伸试验测定。塑性好的材料不仅有利于进行锻压、轧制等成形加工,若使用时超载,还能避免突然断裂,因此比较安全。常用的塑性材料有低碳钢、紫铜、纯铝等。 主要讲解化学性能。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 3)硬度 硬度是指金属材料在静载荷作用下抵抗表面局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力,是衡量金属材料软硬程度的指标之一。机械零件和工具都应具备足够的硬度才能保证其使用性能和寿命。生产中常用的硬度有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(如HRA、HRBW、HRC等)和维氏硬度(HV)。布氏硬度用于测定灰铸铁、非铁金属及退火、正火或调质处理后的钢材的硬度,主要测定半成品或毛坯件。洛氏硬度应用最广,常用于测定工件的表面硬度,如非铁金属件、淬火后工件及硬质合金件等,主要测定成品件。维氏硬度由于试验较烦琐,所以应用较少,一般用于测定薄壁件。三种硬度之间没有换算关系。 4)韧性 韧性是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。工程上常用夏比摆锤冲击试验测定金属材料的冲击韧性。活塞销、冲床的冲头、锻锤杆、冲模等零件在工作时会承受冲击载荷的作用,这些零件除要求强度、塑性、硬度外,还需要具有足够的韧性。冲击载荷比静载荷的破坏力要大得多,衡量冲击载荷作用下材料韧性的指标是冲击吸收能量。冲击吸收能量值越大,则材料的韧性越好。冲击吸收能量值低的材料称为脆性材料,冲击吸收能量值高的材料称为韧性材料。 5)疲劳强度 疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力,或称为疲劳极限。实际上,金属材料并不可能做无限多次交变载荷试验。一般试验时规定,钢铁材料经受107次、非铁金属经受108次交变载荷作用而不产生断裂的最大应力即为疲劳强度,用Rr表示。 教师根据课本内容讲解力学性能。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 金属材料的工艺性能是指金属材料从冶炼到成品的生产过程中,在加工条件下表现出来的适用性能,包括铸造性能、可锻性、焊接性及切削加工性能等。 (1)铸造性能 金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能称为铸造性能。衡量铸造性能的指标有流动性、收缩性和偏析性等。不同金属材料的铸造性能差异较大。在常用金属材料中,灰铸铁具有优良的铸造性能,铸钢的铸造性能低于铸铁,铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性能也较好。 (2)可锻性 金属材料能否用锻压方法制成锻压件的性能称为可锻性。可锻性主要与金属材料的塑性和变形抗力有关。塑性越好,变形抗力越小,金属的可锻性越好。例如,黄铜和变形铝合金在室温状态下具有良好的可锻性;非合金钢在加热状态下具有较好的可锻性;而铸铜、铸铝、铸铁几乎不能锻造,因此它们的可锻性较差。 (3)焊接性 金属材料在一定焊接条件下,是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接性。焊接性好的材料在焊接时不易产生裂纹、气孔等缺陷,焊缝接头有一定的力学性能。焊接性主要与金属材料的化学成分有关,其中以碳的影响最大。低碳钢有较好的焊接性,高碳钢较差,铸铁更差。铜、铝合金的焊接性一般比非合金钢差。 (4)切削加工性能 金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。切削加工性能好的金属材料，切削加工时刀具磨损小,加工表面质量也比较好。一般硬度过高或过低的金属材料，其切削加工性能较差。切削时,切屑易于折断也表明材料的切削加工性能好。铸铁、铜合金、铝合金及非合金钢都具有较好的切削加工性能,而高合金钢的切削加工性能则相对较差。 教师讲解工艺性能，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：为什么制造桥梁的金属材料要重点考虑力学性能？ 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课核心掌握金属材料两大性能：使用性能（物理、化学、力学性能）决定材料“能不能用、用得久”，比如耐高温、耐腐蚀、够结实；工艺性能（铸造、可锻、焊接、切削加工性能）决定材料“能不能加工、加工得好”，影响生产效率。关键要分清两类性能的区别，记住“使用看效果，工艺看加工”。这些知识是未来岗位上选材料、做加工的基础，大家要多结合生活和生产案例巩固，把理论和实践联系起来，为后续专业技能学习打好基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） （1）铸造性能差的金属材料，在生产中会出现什么问题？ （2）金属材料的力学性能主要反映什么？包含哪些关键指标？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课围绕金属材料两大性能展开，通过生活案例和任务驱动降低了抽象知识的理解难度，学生能基本区分使用性能与工艺性能的分类及核心特点。但教学中发现，部分学生对性能与实际加工、岗位应用的关联仍理解不深，抽象思维转化不足。同时，理论讲解占比略高，缺乏实物观察或简易实操环节，导致少数学生注意力不集中。后续需优化：增加金属材料样品展示、加工视频片段，设计“判断零件加工需用到的工艺性能”等短平快练习；针对薄弱点，用更多岗位场景（如焊接工选材料）强化关联，让知识更贴合职高学生职业导向，提升课堂参与度和知识落地效果。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $