淺談高職《機(jī)械基礎(chǔ)》中雙螺旋傳動教學(xué)難點的化解

白芙蓉

摘要：在高職《機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)中，雙螺旋傳動是學(xué)生較難理解的教學(xué)難點，如何有效地利用有限的教學(xué)資源，讓學(xué)生直觀感受、清晰分辨中有效掌握該知識點，本文分析該知識點的難點成因，并歸納總結(jié)該知識點在講授時的化解方法，能有效提高學(xué)生思辨能力，以達(dá)到教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：雙螺旋傳動;教學(xué)難點;化解

一、教學(xué)難點形成的原因

1.學(xué)生基礎(chǔ)知識斷節(jié)，學(xué)習(xí)能力較弱

當(dāng)前，課堂教學(xué)在原有的沉悶的以教師“講”為主的“灌輸式”教授方式大大改進(jìn)的基礎(chǔ)上，例如添加多媒體教學(xué)手段，以圖文、視頻形式等直觀展示，但對于工科學(xué)生來講，由于課時量的壓縮，部分具有知識遞進(jìn)關(guān)系的課程不能充分講透徹、講完整，加之學(xué)生原有學(xué)習(xí)能力的欠缺，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)中，學(xué)生聽不懂原理，看不懂機(jī)械圖，最終在像“雙螺旋傳動”這種較難理解的章節(jié)中，學(xué)生更不容易理解知識點。

2.學(xué)生實踐經(jīng)驗嚴(yán)重不足

螺旋傳動雖然是低副傳動，但是兩種運動疊加（回轉(zhuǎn)、直線）的結(jié)果。當(dāng)代大學(xué)生缺乏必要的生活、生產(chǎn)經(jīng)驗，動手能力不足，空間想象力薄弱，導(dǎo)致無法理解螺旋傳動，單螺旋傳動尚且難理解，雙螺旋傳動就更加舉步為艱，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)和教授的難度被加大。

3.教師化解知識難點的主動性、有效性欠缺

在當(dāng)代教育教學(xué)中，映入了諸多較先進(jìn)的教學(xué)手段，例如PPT講義、動畫制作，但限于資源獲取渠道的有償性和涉及知識產(chǎn)權(quán)問題，對外獲取有效教學(xué)資源的實際渠道比較窄;而回歸教師本身，大多數(shù)教師的多媒體制作能力是在提高，但制作3D動畫演示的能力還是欠缺的，例如UG、ProE、inventor等，這些制作軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用需要耗費時間與精力。這就在一些課堂教學(xué)知識點的化解上使得有效性顯得薄弱。

二、教學(xué)知識點分析

螺旋傳動章節(jié)知識點一般分為三層：一是螺旋傳動結(jié)構(gòu)的工作原理;二是螺旋副的分類、參數(shù)等;三是螺旋傳動的運動分析（單螺旋傳動和雙螺旋傳動）。首先，螺旋副傳動是以空間運動形式存在的較特殊的低副，相對于轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋線的形成較難理解，可以在講解中以模型動畫等來直觀講授，同時也啟發(fā)學(xué)生理解螺旋線左右旋向之分，以及線數(shù)、幾何尺寸等基本概念和知識點的學(xué)習(xí)掌握。在此基礎(chǔ)上引入左右手定則，為后續(xù)螺旋傳動的運動分析打好基礎(chǔ)，那么在單螺旋傳動進(jìn)入到雙螺旋傳動中，要預(yù)見性地分析學(xué)生可能產(chǎn)生的幾個知識盲區(qū)：1）雙螺旋傳動較單螺旋傳動最大特點是什么？2）雙螺旋傳動中關(guān)于“復(fù)合傳動”和“差動傳動”的實際意義是什么？3）關(guān)于雙螺旋傳動中活動螺母的實際移動距離公式的深刻理解與靈活應(yīng)用。

三、化解方法及教學(xué)注意的細(xì)節(jié)

1.通過模型3D動畫模擬，由于當(dāng)代高職學(xué)生缺乏空間想象能力、動手能力，導(dǎo)致面對雙螺旋傳動中，可能產(chǎn)生的螺旋判別出現(xiàn)混亂，所以有效而直接的方法就是演示法，從直接的感觀認(rèn)識引領(lǐng)學(xué)生理解雙螺旋傳動并將這種傳動形式，并遷移到生活實際中的相機(jī)調(diào)焦、顯微鏡微調(diào)等等實用實例。

2.建立雙螺旋傳動的概念，對比單一螺旋傳動，從總體上給學(xué)生總結(jié)出1）雙螺旋傳動是包含螺桿與固定螺母、螺桿與活動螺母之間這兩個螺旋副（圖1）;2）螺桿既旋轉(zhuǎn)又移動，活動螺母由于螺桿的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生移動，它的移動分成兩部分：一是螺桿相對固定螺母移動時，帶動活動螺母的直線移動;二是活動螺母自己沿著螺桿的直線移動（第二個螺旋副），即雙螺旋傳動;活動螺母與其配合的螺桿都相對機(jī)架產(chǎn)生位移，由于這兩對螺旋副旋向的異同，形成雙螺旋傳動中的復(fù)合傳動和差動傳動。

3.運動分解講解

在雙螺旋傳動中，由于固定螺母和活動螺母兩部分共用一個螺桿，這種運動的復(fù)合性，給學(xué)生在分析中設(shè)置了一些障礙，所以對這種復(fù)合性運動要分解講解，利用已經(jīng)學(xué)過的單螺旋傳動，將雙螺旋傳動分解為固定螺母和活動螺母兩部分，每一個部分作為普通單螺旋傳動分析，首先看固定螺母部分，是螺母不動，螺桿回轉(zhuǎn)發(fā)生直線位移的運動，直接可以用左右手定則，大拇指方向就是移動的螺桿是直線位移方向;第二部分是活動螺母和螺桿部分，這里與固定螺母和螺桿的運動比較要復(fù)雜一些，可以引導(dǎo)學(xué)生將既轉(zhuǎn)動又移動的螺桿看作原位轉(zhuǎn)動，而將螺桿上的活動螺母看作是與螺桿轉(zhuǎn)動方向相反的方向轉(zhuǎn)動并移動，根據(jù)左右手定則，學(xué)生就能較快地判斷出活動螺母和螺桿旋向相同的情況下，直線移動方向相反;反之亦然。這樣將教材中看似隱匿的知識點顯性化，讓學(xué)生化繁為簡，認(rèn)知度有了，學(xué)習(xí)的獲得感就有了，學(xué)習(xí)興趣自然就提高了。

4.復(fù)合傳動與差動的形象比喻講解

當(dāng)兩對螺旋副旋向不同時，由左右手定則，可以判定出，以圖2為例，固定螺母右旋，活動螺母左旋，活動螺母與活動螺桿移動方向一致，此處，可以將螺桿直線移動方向想象成電梯，將活動螺母想象成電梯上與電梯同向移動的人，如圖3;此時，人的位移=人自身的移動+電梯帶動人的位移，這就體現(xiàn)了在活動螺母位移公式中同“-”異“+”，即L=（S1±S2）N。

如果活動螺母與固定螺母旋向相同，假設(shè)固定螺母、活動螺母均右旋，情況剛好相反，固定螺母和活動螺桿移動方向相反，如圖4，依然按照復(fù)合傳動的比喻和示例，此時，人的位移=電梯帶動人的位移-人自身的移動（如圖5）。

5.注意的細(xì)節(jié)

在利用“同-異+”這個雙螺旋傳動中活動螺母位移的公式中，要辨別差異，引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別性對待，例如“+”的選擇應(yīng)用是活動螺母和固定螺母（螺桿）旋向相反決定的，“-”的選擇是由活動螺母和固定螺母（螺桿）旋向相同確定的。而在實際計算中，很多學(xué)生容易在移動方向的判斷上容易受到干擾，尤其在差動傳動中，由于活動螺母直線移動距離=螺桿導(dǎo)程—活動螺母的導(dǎo)程，這里要給學(xué)生講清楚，出現(xiàn)的結(jié)果是三種：①如果螺桿的導(dǎo)程S1>活動螺母導(dǎo)程S2則，結(jié)果為“﹢”，意味著活動螺母最終移動的位移方向與螺桿同向，或者簡言之，人移動方向雖然與電梯移動方向相反，但是速度小于電梯的速度（即導(dǎo)程S2小），最終被電梯帶著同向而行;②如果螺桿的導(dǎo)程S1<活動螺母導(dǎo)程S2，則結(jié)果為“-”，意味著活動螺母最終移動的方向與螺桿反向，簡言之，人的移動方向雖然與電梯移動方向相反，但是速度大于電梯的速度（即導(dǎo)程S2大），最終還是與電梯反向而行;③結(jié)果為0，此時螺桿的導(dǎo)程S1=活動螺母導(dǎo)程S2，活動螺母相對于螺桿靜止，即人相對于電梯是靜止的。所以具體情況還要具體根據(jù)計算結(jié)果來判斷。

四、實際應(yīng)用中的突破口

在雙螺旋傳動的具體分析計算中，有些學(xué)生還是會犯糊涂，不知從何下手分析，那么在教師講解中要有總結(jié)性地給學(xué)生梳理出在實際應(yīng)用題中對雙螺旋傳動分析解決問題的突破口：

找出三個重要組成部分：螺桿、活動螺母和固定螺母。

分析兩處螺旋副的旋向，確定計算公式。

在差動螺旋傳動中，特別注意得出的3中結(jié)果，要具體分析。

綜上所述，在雙螺旋傳動中，有效的分析教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行分析、化解、形象化，對學(xué)生的教學(xué)指導(dǎo)會更加有效，使學(xué)生進(jìn)一步加深對雙螺旋傳動的理解和掌握。相信抓住以上幾點教學(xué)難點化解的方法，會收獲較好的教學(xué)效果。

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