浅谈高职《机械基础》中双螺旋传动教学难点的化解

白芙蓉

摘要：在高职《机械基础》教学中，双螺旋传动是学生较难理解的教学难点，如何有效地利用有限的教学资源，让学生直观感受、清晰分辨中有效掌握该知识点，本文分析该知识点的难点成因，并归纳总结该知识点在讲授时的化解方法，能有效提高学生思辨能力，以达到教学目的。

关键词：双螺旋传动;教学难点;化解

一、教学难点形成的原因

1.学生基础知识断节，学习能力较弱

当前，课堂教学在原有的沉闷的以教师“讲”为主的“灌输式”教授方式大大改进的基础上，例如添加多媒体教学手段，以图文、视频形式等直观展示，但对于工科学生来讲，由于课时量的压缩，部分具有知识递进关系的课程不能充分讲透彻、讲完整，加之学生原有学习能力的欠缺，导致在学习中，学生听不懂原理，看不懂机械图，最终在像“双螺旋传动”这种较难理解的章节中，学生更不容易理解知识点。

2.学生实践经验严重不足

螺旋传动虽然是低副传动，但是两种运动叠加（回转、直线）的结果。当代大学生缺乏必要的生活、生产经验，动手能力不足，空间想象力薄弱，导致无法理解螺旋传动，单螺旋传动尚且难理解，双螺旋传动就更加举步为艰，最终导致学习和教授的难度被加大。

3.教师化解知识难点的主动性、有效性欠缺

在当代教育教学中，映入了诸多较先进的教学手段，例如PPT讲义、动画制作，但限于资源获取渠道的有偿性和涉及知识产权问题，对外获取有效教学资源的实际渠道比较窄;而回归教师本身，大多数教师的多媒体制作能力是在提高，但制作3D动画演示的能力还是欠缺的，例如UG、ProE、inventor等，这些制作软件的学习和应用需要耗费时间与精力。这就在一些课堂教学知识点的化解上使得有效性显得薄弱。

二、教学知识点分析

螺旋传动章节知识点一般分为三层：一是螺旋传动结构的工作原理;二是螺旋副的分类、参数等;三是螺旋传动的运动分析（单螺旋传动和双螺旋传动）。首先，螺旋副传动是以空间运动形式存在的较特殊的低副，相对于转动副、移动副、螺旋线的形成较难理解，可以在讲解中以模型动画等来直观讲授，同时也启发学生理解螺旋线左右旋向之分，以及线数、几何尺寸等基本概念和知识点的学习掌握。在此基础上引入左右手定则，为后续螺旋传动的运动分析打好基础，那么在单螺旋传动进入到双螺旋传动中，要预见性地分析学生可能产生的几个知识盲区：1）双螺旋传动较单螺旋传动最大特点是什么？2）双螺旋传动中关于“复合传动”和“差动传动”的实际意义是什么？3）关于双螺旋传动中活动螺母的实际移动距离公式的深刻理解与灵活应用。

三、化解方法及教学注意的细节

1.通过模型3D动画模拟，由于当代高职学生缺乏空间想象能力、动手能力，导致面对双螺旋传动中，可能产生的螺旋判别出现混乱，所以有效而直接的方法就是演示法，从直接的感观认识引领学生理解双螺旋传动并将这种传动形式，并迁移到生活实际中的相机调焦、显微镜微调等等实用实例。

2.建立双螺旋传动的概念，对比单一螺旋传动，从总体上给学生总结出1）双螺旋传动是包含螺杆与固定螺母、螺杆与活动螺母之间这两个螺旋副（图1）;2）螺杆既旋转又移动，活动螺母由于螺杆的旋转产生移动，它的移动分成两部分：一是螺杆相对固定螺母移动时，带动活动螺母的直线移动;二是活动螺母自己沿着螺杆的直线移动（第二个螺旋副），即双螺旋传动;活动螺母与其配合的螺杆都相对机架产生位移，由于这两对螺旋副旋向的异同，形成双螺旋传动中的复合传动和差动传动。

3.运动分解讲解

在双螺旋传动中，由于固定螺母和活动螺母两部分共用一个螺杆，这种运动的复合性，给学生在分析中设置了一些障碍，所以对这种复合性运动要分解讲解，利用已经学过的单螺旋传动，将双螺旋传动分解为固定螺母和活动螺母两部分，每一个部分作为普通单螺旋传动分析，首先看固定螺母部分，是螺母不动，螺杆回转发生直线位移的运动，直接可以用左右手定则，大拇指方向就是移动的螺杆是直线位移方向;第二部分是活动螺母和螺杆部分，这里与固定螺母和螺杆的运动比较要复杂一些，可以引导学生将既转动又移动的螺杆看作原位转动，而将螺杆上的活动螺母看作是与螺杆转动方向相反的方向转动并移动，根据左右手定则，学生就能较快地判断出活动螺母和螺杆旋向相同的情况下，直线移动方向相反;反之亦然。这样将教材中看似隐匿的知识点显性化，让学生化繁为简，认知度有了，学习的获得感就有了，学习兴趣自然就提高了。

4.复合传动与差动的形象比喻讲解

当两对螺旋副旋向不同时，由左右手定则，可以判定出，以图2为例，固定螺母右旋，活动螺母左旋，活動螺母与活动螺杆移动方向一致，此处，可以将螺杆直线移动方向想象成电梯，将活动螺母想象成电梯上与电梯同向移动的人，如图3;此时，人的位移=人自身的移动+电梯带动人的位移，这就体现了在活动螺母位移公式中同“-”异“+”，即L=（S1±S2）N。

如果活动螺母与固定螺母旋向相同，假设固定螺母、活动螺母均右旋，情况刚好相反，固定螺母和活动螺杆移动方向相反，如图4，依然按照复合传动的比喻和示例，此时，人的位移=电梯带动人的位移-人自身的移动（如图5）。

5.注意的细节

在利用“同-异+”这个双螺旋传动中活动螺母位移的公式中，要辨别差异，引导学生区别性对待，例如“+”的选择应用是活动螺母和固定螺母（螺杆）旋向相反决定的，“-”的选择是由活动螺母和固定螺母（螺杆）旋向相同确定的。而在实际计算中，很多学生容易在移动方向的判断上容易受到干扰，尤其在差动传动中，由于活动螺母直线移动距离=螺杆导程—活动螺母的导程，这里要给学生讲清楚，出现的结果是三种：①如果螺杆的导程S1>活动螺母导程S2则，结果为“﹢”，意味着活动螺母最终移动的位移方向与螺杆同向，或者简言之，人移动方向虽然与电梯移动方向相反，但是速度小于电梯的速度（即导程S2小），最终被电梯带着同向而行;②如果螺杆的导程S1<活动螺母导程S2，则结果为“-”，意味着活动螺母最终移动的方向与螺杆反向，简言之，人的移动方向虽然与电梯移动方向相反，但是速度大于电梯的速度（即导程S2大），最终还是与电梯反向而行;③结果为0，此时螺杆的导程S1=活动螺母导程S2，活动螺母相对于螺杆静止，即人相对于电梯是静止的。所以具体情况还要具体根据计算结果来判断。

四、实际应用中的突破口

在双螺旋传动的具体分析计算中，有些学生还是会犯糊涂，不知从何下手分析，那么在教师讲解中要有总结性地给学生梳理出在实际应用题中对双螺旋传动分析解决问题的突破口：

找出三个重要组成部分：螺杆、活动螺母和固定螺母。

分析两处螺旋副的旋向，确定计算公式。

在差动螺旋传动中，特别注意得出的3中结果，要具体分析。

综上所述，在双螺旋传动中，有效的分析教学内容，进行分析、化解、形象化，对学生的教学指导会更加有效，使学生进一步加深对双螺旋传动的理解和掌握。相信抓住以上几点教学难点化解的方法，会收获较好的教学效果。

参考文献：

[1]王生宁.关于《机械基础》课程教学方法的探索[J].职业教育研究，2006（09）：100-101

[2]徐淑涛.谈如何提高技工院校机械基础教学的实效性[J].课程教育研究2019（14）：29.

[3]赵婷婷.《机械基础》课“差动螺旋传动”的教法探究[J].职业教育研究，2006（09）：99-100.

[4]王丽娟.机械基础螺旋传动教学简析[J].商，2012（12）：172