鲍继才

摘要：以学生提出的关于“打铁”的问题为契机，引领学生进行思考和探究，培养学生科学探究精神，鼓励学生提出问题，并对传统文化进行体验和发扬。

关键词：退火;淬火;钢针;化学素养

文章编号：1008-0546（2019）03-0023-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.006

在复习第五章《金属的冶炼和利用》（上教版上册）时，一位同学在作业本中夹了一张纸条：“老师，周日我到同学家玩时，他的父亲正在炭火里烧铲头，烧红之后放在铁砧上反复敲打，然后放在水里冷却，再烧，再敲打，再放到水里……如此反复，我问他为什么这样，他说把敲打后热的铲头放在水里叫淬火，这样做能使铲头的‘钢火好，至于原因他也不知道。我想问您为什么要这样做铲头的‘钢火才好呢？‘钢火又是什么意思？”

我在回他的纸条里表扬他注意观察事物，认真思考，同时希望他能把这种认真观察、善于思考的学习劲头永远保持下去。我把这个问题拿到课堂上，让大家共同思考这个问题，同学们议论纷纷，有部分同学说看过打铁的，但没有思考过这个问题。于是我借机给同学们布置了一个课外作业：同学们可以利用課余时间或周末到附近有铁匠铺的地方看看，若家里有条件的可以自己试试，或问问爷爷、爸爸等。然后我在黑板上写下了四个名词--回火，淬火，退火，正火，并让同学们查查这几个词语的意思。

我把愿意参加这个活动的同学分成甲乙两组，甲组重点查阅退火和正火的含义，乙组重点查阅回火和淬火的含义。两组互相交流、探讨，寻找合适的材料并设计相应的实验。

两周后，在实验室里，两组同学把准备好的实验器材和对这四个名词的解释和理解展现给全班的同学。

实验器材：10cm长的缝被钢针6枚（每组3枚，其中2枚实验，1枚作为对照），酒精灯，火柴，坩埚钳，坩埚，少量草木灰，水槽，水，一面泼胶的手套一副，石棉网。黑板上写出了四个名词的含义。

淬火：把金属工件加热到一定温度，然后浸入冷却剂（水、油等）急速冷却，以增加硬度和强度等。

回火：把淬火后的工件（不超过临界温度），冷却，使其能保护一定的硬度，增加韧性。

正火：是将钢件加热到临界温度以上30-50%1，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。

退火：把金属材料或工件加热到一定温度并保持一定时间后，使缓慢冷却。退火可以降低金属硬度和胞洼，提高塑性变形而不开裂的能力。

甲组组长李同学走上讲台：“我们组做的实验是关于退火和正火，它们的概念请同学们看黑板。现在请大家用热烈的掌声欢迎陈同学和杨同学操作退火和正火的实验。”

两同学操作，李同学解说：“用坩埚钳夹持两枚缝被钢针，放在酒精灯外焰上灼烧至红热后，一枚钢针放在预先用坩埚烧热的灰堆里让它缓慢冷却，另一枚钢针放在石棉网上进行空气冷却。”

完全冷却后，陈同学带上手套（防止钢针伤手）对三枚钢针进行弯曲。边操作边进行小结：“未烧的留作对照的钢针，硬度大，不易弯曲;放在空气里冷却的钢针能弯曲，说明它的硬度降低，变软了，而放在灰堆里的钢针弯曲时比第二枚钢针更容易弯曲，也更省力些。把钢针放在灰堆里冷却的操作方法叫退火，放在空气里冷却的操作方法叫正火。同学们根据我们刚才操作的过程可以看到退火和正火的操作和温度基本相同，但退火和正火的冷却速度不同，退火的冷却速度慢，而正火的冷却速度较快。这样正火比退火得到的硬度和强度要高。在工业上，退火和正火常用于机械加工之前，目的是为了得到适当的硬度，使钢材便于加工。对硬度较低的钢材一般要进行正火处理，而对硬度较高的钢材要进行退火处理。谢谢大家！”（掌声）

乙组组长张同学走上实验台：“我们组做的实验是关于淬火和回火，由我和郭同学为大家表演。”

郭同学操作，张同学解说：“取两枚钢针，放在酒精灯火焰上烧至红热后，迅速投入水中，使它们急速冷却。由黑板上的所给的含义我们知道这样的操作方法叫淬火。在古代，我国劳动人民在生产镰刀、锄头、刀、剑等制品时，早就应用了淬火技术。也就是我们平时在铁匠铺里看到铁匠师傅把铲头或其他铁制产品烧至红热后，进行敲打，再放到水里进行急速冷却的过程。”

张同学：“我想邀请这次没有参与的同学来感受一下祖先的传统工艺，哪位同学愿意上来进行折断操作。好，有请程同学。”

程同学从水槽中取出一枚钢针，带上手套，给大家展示折断操作后小结：“没加热的对照钢针不易折断，淬火后的钢针比未烧的钢针硬度要高出一些，但容易折断。”

郭同学：“现在我把另一枚淬火后的钢针放在酒精灯上微热，但不能烧红，然后放在空气中冷却。”

冷却后，程同学继续操作：“和对照钢针一样不易折断，但感觉弹性增强。”

张同学：“程同学回答很棒，谢谢！这个过程就是回火，经过回火处理的钢针，消除了淬火后的脆性，提高了韧性，还保持了需要的硬度。回火总是紧接着淬火之后进行的，它不是一个独立的工序。我们再回到两周前张同学提出的问题，平常我们所说的‘钢火，实际上就是铲头、菜刀等加热之后，反复敲打，含碳量减少了，反应的化学方程式为C+O2=CO2，这也就是我们常说的“百炼成钢”，再经过淬火、回火之后，便增加了它们的硬度和韧性，所以我们在使用的时候会感觉到它们比以前更锋利了。”（生鼓掌）

李同学走上讲台：“刚才我们两组操作的四个过程，在工业上叫做钢铁的热处理，就是把钢铁制品加热到一定温度，并在这个温度下保持一段时间，然后用不同的方法冷却，使它们的内部发生变化，从而得到各种优良的性能的一种方法。金属热处理应用广泛，比如轮船、机动车、手表等的元件都要经过热处理。当然这些都是我从网上查到的。（同学们笑，鼓掌）金属热处理专业有名的大学有北京科技大学、清华大学、中国科学院金属研究所、上海交通大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、内蒙古科技大学等，我们要好好学习，将来要考进这些大学，谢谢！（长时间鼓掌）

最后我作了简短的结束语：“今天同学们表现的很优秀，体验了传统文化的博大精深，感悟了我国古代劳动人民的睿智，感受到了化学的魅力，希望同学们在今后的学习中能再接再厉，多去发现问题，提出问题，爱因斯坦说过‘提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题只是技能而已，而提出新的问题，却需要有新的突破，需要有创造性的想象力。也希望通过努力考上你们刚才说的心仪的大学，发挥你们的聪明才智，报效祖国和人民。谢谢！”

反思：毛泽东在《实践论》中阐述：“一切真知都是从直接经验发源的。”

新课程标准也明确指出化学学科与生产、生活以及科技的发展有着密切的联系，对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。初中学生虽然刚刚接触化学，所学的内容也不是很多，但如果能充分利用生活资源，把抽象的化学理论知识与生活中常见的现象结合起来，利用他们所学的有限的知识来解决这些现象，他们不但能从熟悉的环境中学到新的知识，也会使他们为自己能够解决这些问题而高兴，尤其在周围的人不懂得这些问题时，更会产生一种自豪感，无形中对化学产生浓厚的兴趣和积极的快乐情感。

在这次探究学习活动中，我只是给予一定指导，没有越俎代庖把实验包下来，而是放心、大胆地让学生自己动手去操作，让他们在做中学，在做中想，用已经掌握的知识去解决实际中的问题，鼓励他们提出解决问题的方案，不断修正、完善自己的结论，完成学习任务。在探究学习过程中让他们感受劳动的艰辛和快乐，培养他们的动手能力和探究精神，使他们真正体验到化學源于生活，用于生活，也激发了他们的学习兴趣，促进了他们的思维发展，发挥了他们的潜能，开发了他们的智力，培养他们的创新精神和实践能力，给予他们自我参与、自我实现的锻炼机会。

一学生在实验后总结：通过这次实践，我们懂得应该以什么样的态度去面对科学。探究这种学习策略不仅使我们获得了新的知识，更重要的是培养了我们严谨、求实的科学品质，培养了我们团结协作的能力和精神，也建立了新型的师生关系。我们在一种宽松而严谨的学术气氛中，运用所学的知识、利用自己的技能，按照自己的思维方式，探索自己感兴趣的问题。在这种开放、生动活泼、有趣的学习氛围中，我们是独立的学习者，老师只是我们的助手，是咨询的答疑者，是讨论的组织者，是我们迷失探究方向时的指路人。在探究学习的过程中每个人都经受了失败的冲击，同时也体验到获得成功的愉悦心理，体味到探究式学习给自己带来的巨大诱惑。

由此我也深深地陷入了思考：化学教师在布置周末或课外作业时，除了基本作业外，也应布置一些能激发他们学习兴趣的生活实践性作业，让他们在已有的知识基础上主动去探究，逐渐提高他们的化学素养，这也是他们现在、将来进行创新的源泉。