機(jī)械技能教學(xué)中的轉(zhuǎn)化思想

周擁軍　顧棟明

摘 要： 學(xué)習(xí)技能的過程是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)解決問題的過程。解決問題的過程是一個(gè)不斷轉(zhuǎn)化的過程。轉(zhuǎn)化思想是問題解決基礎(chǔ)、重要的思想方法。專業(yè)技能教學(xué)要將“授人以魚，不如授人以漁”的東方教育思想賦予新的時(shí)代氣息，挖掘機(jī)械技能中蘊(yùn)涵的轉(zhuǎn)化思想方法的素材。在學(xué)習(xí)技能的過程中學(xué)習(xí)問題解決的轉(zhuǎn)化思想方法，吮吸使人聰明、終身受益的乳汁，培養(yǎng)具有中國創(chuàng)造能力素質(zhì)的現(xiàn)代職高學(xué)生。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械專業(yè) 技能教學(xué) 轉(zhuǎn)化思想

成為世界制造大國的中國，要向中國質(zhì)量、中國創(chuàng)造方向快速發(fā)展，中國制造才能在激烈競爭中立于不敗之地。職業(yè)學(xué)校的專業(yè)技能教學(xué)要適應(yīng)新常態(tài)對我們提出的要求，加速培養(yǎng)一大批高技能人才，他們精于技能應(yīng)用，善于技能拓展，勇于技能創(chuàng)新，適應(yīng)時(shí)代需求。專業(yè)技能教學(xué)要將“授人以魚，不如授人以漁”的東方教育思想賦予新的時(shí)代氣息，讓學(xué)生在對技能“精應(yīng)用、有拓展、能創(chuàng)新”方面接受一定的熏陶。對此，挖掘機(jī)械技能中蘊(yùn)涵的轉(zhuǎn)化思想方法的素材，充分調(diào)動其教育功能，不失是一種適宜有效的好方法。

從某種意義上說，學(xué)習(xí)技能的過程是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)解決問題的過程。然而，解決問題的過程是一個(gè)不斷轉(zhuǎn)化的過程。轉(zhuǎn)化是解決問題的一個(gè)基礎(chǔ)的、重要的思想方法。

轉(zhuǎn)化也稱化歸，指將未知的、陌生的、復(fù)雜的新問題通過演繹歸納轉(zhuǎn)化為已知的、熟悉的、簡單的老問題，即將待解問題轉(zhuǎn)化為規(guī)范問題，從而使原問題得到順利解決的思想方法。這里的規(guī)范問題指已經(jīng)具有確定的解決方法、程序的問題。

一

在具體問題解決過程中，因問題不同而轉(zhuǎn)化有多種形式。

（一）問題情境的轉(zhuǎn)化。把需要解決的問題從一個(gè)陌生情境轉(zhuǎn)換到熟悉的環(huán)境下，實(shí)施問題的求解。

面對偏心件的加工時(shí)，我們思考的重點(diǎn)是如何將零件的“偏心”轉(zhuǎn)換到與車床主軸不偏心的系統(tǒng)中，于是有了用墊片找準(zhǔn)的做法，實(shí)現(xiàn)在車床主軸不偏心的熟悉環(huán)境下加工。

我們抓住問題情境的相似性，循著這種找正思路，可以順勢研究正方形、正三角形零件中的偏心問題的解決方案；如果把這種問題情境再拓展，就會有不規(guī)則圖形零件中偏心問題處理方法的繼續(xù)探究。這里重要的不是方法本身的得到，而是這種學(xué)習(xí)找正思想的延伸與拓展應(yīng)用。

（二）一般與特殊的轉(zhuǎn)化。在客觀世界里，矛盾既有普遍性又有特殊性，由于矛盾的普遍性寓于矛盾的特殊性之中，人們遇到一個(gè)具有一般化特征的新問題時(shí)，往往考慮能否把它從原有范圍縮小到較小范圍、個(gè)別情形下或特殊化情形考察、尋求一般問題的解決策略。

（三）復(fù)雜向簡單的轉(zhuǎn)化。把復(fù)雜的問題向簡單方向變化，從而實(shí)現(xiàn)問題解決。

“殘輪測徑”是機(jī)械行業(yè)中傳統(tǒng)的基礎(chǔ)技能問題。運(yùn)用切線長定理去考慮，如圖所示，若能知切線長PA與兩切線的夾角∠APB的值，就有OA=APtan∠APB。據(jù)此，設(shè)計(jì)出一種測量殘輪的簡易儀器：測徑規(guī)。A、B是可伸縮的測量腳上的測量觸點(diǎn)，能讀出其對應(yīng)刻度值，交叉狀的測量腳開口可調(diào)節(jié)，且開口角度的大小能反映在兩測量腳交接處的度數(shù)表上，測量操作中，使A、B觸點(diǎn)成為切點(diǎn)即可。

能簡單一點(diǎn)嗎？先進(jìn)的電子感應(yīng)技術(shù)為我們提供了可能。應(yīng)用電子感應(yīng)與芯片技術(shù)，A、B靠上殘輪成同一平面內(nèi)的切點(diǎn)，電子表上即顯其直徑數(shù)字。

基此，游標(biāo)卡尺不也可以制成簡單的“電子游標(biāo)卡尺”嗎？

這種復(fù)雜向簡單的轉(zhuǎn)化是抓住了問題之間的內(nèi)在聯(lián)系。因此善于發(fā)現(xiàn)問題之間的聯(lián)系是順利實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的基本條件。

（四）具體向抽象的轉(zhuǎn)化。對生產(chǎn)實(shí)踐中所遇的具體事物間的關(guān)系或者運(yùn)動過程，用抽象的邏輯關(guān)系與數(shù)學(xué)概念加以描述，即建立起數(shù)學(xué)模型，使人們更直觀地認(rèn)識問題的本質(zhì)、準(zhǔn)確把握數(shù)量關(guān)系、深刻地揭露內(nèi)涵聯(lián)系，有助于問題的解決。當(dāng)我們將抽象出來的數(shù)學(xué)問題解決了，具體問題隨之得到解決。

在車圓錐的實(shí)際問題中，只要使車刀走刀方向與錐體素線平行，工件就能車削成為要求錐度的圓錐。于是要轉(zhuǎn)動小滑板一個(gè)確定的角度。這個(gè)圓錐半角如何求得呢？

對圓錐中的相關(guān)元素，賦予不同符號或規(guī)定：圓錐大端直徑D、圓錐小端直徑d、圓錐長度L、錐度C（圓錐大小端直徑差與長度之比，即C=）、在通過圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線之間的夾角α稱為圓錐角、圓錐素線與其軸線的夾角稱為圓錐半角，顯然等于圓錐角之半為。

這就是車圓錐實(shí)際問題中的數(shù)學(xué)模型。用它可以模式化地求得小滑板轉(zhuǎn)動的具體角度：圓錐的半角，然后用稱為轉(zhuǎn)動小滑板法的方法加工圓錐。

借助這數(shù)學(xué)模型，能遷移產(chǎn)生偏移尾座法、仿形法、寬刃刀法等車圓錐的方法。再遷移可以得到在平板上加工斜孔的方法。

二

轉(zhuǎn)化還有其他形式，但不管形式如何，都遵循以下基本原則。

（一）熟悉化原則。將陌生的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的問題，以利于我們運(yùn)用熟知的知識、經(jīng)驗(yàn)和問題來解決。

研究正方形、正三角形零件中的偏心問題，就是基于對圓的偏心問題處置的熟悉，使其向它靠攏。

（二）和諧化原則。不管問題形式如何轉(zhuǎn)化，其實(shí)質(zhì)始終在統(tǒng)一和協(xié)調(diào)中、推理嚴(yán)謹(jǐn)一直在無矛盾性中。

像前述的殘輪測徑有多種方法。有用千分卡測量法，測得弦長L及對應(yīng)弓高h(yuǎn)，則圓徑R=，千分卡法適合于較小工件；有丁字尺測量法，從“垂直平分弦的直線必定經(jīng)過圓心”角度考慮，適當(dāng)放置丁字尺兩個(gè)位置，其交點(diǎn)即為圓心，丁字尺測量法適合于較大工件；有曲尺測量法，從相似三角形角度考慮，將曲尺一邊AC靠在殘輪上，成相切關(guān)系，切點(diǎn)為A，曲尺另一邊的端點(diǎn)B緊頂在殘輪邊沿上，注意曲尺放置平面要與殘輪所在平面相一致。設(shè)曲尺直角頂點(diǎn)為C，測得AC=m，BC=n，則殘輪直徑AD=。等等。

不論采用何種方法，都統(tǒng)一在利用圓形工件的殘缺部分所給出的有效信息中，針對殘輪的不同狀況及測量工具的選擇可能，擇優(yōu)方法，實(shí)現(xiàn)問題解決。

（三）簡單化原則。將復(fù)雜的問題化歸為簡單問題，通過對簡單問題的解決，達(dá)到解決復(fù)雜問題的目的，或獲得某種解題的啟示和依據(jù)。注意隨時(shí)揚(yáng)棄轉(zhuǎn)化的反向運(yùn)動，即向更復(fù)雜化、增加困難的方向發(fā)展。如偏心件加工遷移到正三角形研究時(shí)，受處理正方形偏心件的影響，產(chǎn)生爪上墊V形墊塊的較繁方法，這時(shí)將考察方向轉(zhuǎn)換到邊的方向上，有不必裝V形墊塊、較簡單地解決問題的方法。

（四）直觀化原則。將一些含糊的、抽象的、深?yuàn)W的問題轉(zhuǎn)化為具體的、直觀的、淺顯的問題來解決。如焊制以直角形式對接、半徑為R的兩圓管，在平面板材上如何畫線？我們可以建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，把接縫面為45°傾角的斜面圓管設(shè)想沿母線剪開展平，轉(zhuǎn)化到平面上，得到接縫面曲線的軌跡方程是：y=Rcos，0≤x≤2Rπ，將畫線問題轉(zhuǎn)化為主要是作y=Rcos的余弦曲線問題。對較難的一類相貫線問題，都可借鑒這種方法給予解決。

（五）正難則反原則。當(dāng)問題正面討論遇到困難時(shí)，可考慮問題的反面，設(shè)法從問題的反面探求，使問題獲解。

在普車上，車刀的進(jìn)給方向分別與車床主軸方向一致或成一角時(shí)，則被車削工件分別車成圓柱、圓錐?？磥硪庸E圓是一個(gè)不能的事？由于我們知道：圓柱的斜截面是橢圓；反之，橢圓柱的斜截面是圓。據(jù)此，將車刀、工件的裝夾位置交換，且車刀與車床主軸線成α角、以a為半徑、作圓周運(yùn)動成為斜截面，被車削工件其投影方向的柱體、即在飛刀法切削下被加工成橢圓柱體（或橢圓孔）。α由cosα=確定，a、b分別是車削橢圓長半軸、短半軸的長。

這一原理用到鏜床上，在立銑頭轉(zhuǎn)過α角（即鏜刀回轉(zhuǎn)軸線與孔中心線的夾角）后，利用工作臺垂向進(jìn)給，就能鏜出一個(gè)橢圓孔。

在學(xué)習(xí)技能的過程中，學(xué)習(xí)問題解決轉(zhuǎn)化思想方法，吮吸使人聰明、終身受益的乳汁，培養(yǎng)具有創(chuàng)造性能力的人才 。