淺談高職《機械基礎》中雙螺旋傳動教學難點的化解

白芙蓉

摘要：在高職《機械基礎》教學中，雙螺旋傳動是學生較難理解的教學難點，如何有效地利用有限的教學資源，讓學生直觀感受、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，并歸納總結該知識點在講授時的化解方法，能有效提高學生思辨能力，以達到教學目的。

關鍵詞：雙螺旋傳動;教學難點;化解

一、教學難點形成的原因

1.學生基礎知識斷節，學習能力較弱

當前，課堂教學在原有的沉悶的以教師“講”為主的“灌輸式”教授方式大大改進的基礎上，例如添加多媒體教學手段，以圖文、視頻形式等直觀展示，但對于工科學生來講，由于課時量的壓縮，部分具有知識遞進關系的課程不能充分講透徹、講完整，加之學生原有學習能力的欠缺，導致在學習中，學生聽不懂原理，看不懂機械圖，最終在像“雙螺旋傳動”這種較難理解的章節中，學生更不容易理解知識點。

2.學生實踐經驗嚴重不足

螺旋傳動雖然是低副傳動，但是兩種運動疊加（回轉、直線）的結果。當代大學生缺乏必要的生活、生產經驗，動手能力不足，空間想象力薄弱，導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，最終導致學習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

在當代教育教學中，映入了諸多較先進的教學手段，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權問題，對外獲取有效教學資源的實際渠道比較窄;而回歸教師本身，大多數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，這些制作軟件的學習和應用需要耗費時間與精力。這就在一些課堂教學知識點的化解上使得有效性顯得薄弱。

二、教學知識點分析

螺旋傳動章節知識點一般分為三層：一是螺旋傳動結構的工作原理;二是螺旋副的分類、參數等;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，同時也啟發學生理解螺旋線左右旋向之分，以及線數、幾何尺寸等基本概念和知識點的學習掌握。在此基礎上引入左右手定則，為后續螺旋傳動的運動分析打好基礎，那么在單螺旋傳動進入到雙螺旋傳動中，要預見性地分析學生可能產生的幾個知識盲區：1）雙螺旋傳動較單螺旋傳動最大特點是什么？2）雙螺旋傳動中關于“復合傳動”和“差動傳動”的實際意義是什么？3）關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用。

三、化解方法及教學注意的細節

1.通過模型3D動畫模擬，由于當代高職學生缺乏空間想象能力、動手能力，導致面對雙螺旋傳動中，可能產生的螺旋判別出現混亂，所以有效而直接的方法就是演示法，從直接的感觀認識引領學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調焦、顯微鏡微調等等實用實例。

2.建立雙螺旋傳動的概念，對比單一螺旋傳動，從總體上給學生總結出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）螺桿既旋轉又移動，活動螺母由于螺桿的旋轉產生移動，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架產生位移，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，這種運動的復合性，給學生在分析中設置了一些障礙，所以對這種復合性運動要分解講解，利用已經學過的單螺旋傳動，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，螺桿回轉發生直線位移的運動，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雜一些，可以引導學生將既轉動又移動的螺桿看作原位轉動，而將螺桿上的活動螺母看作是與螺桿轉動方向相反的方向轉動并移動，根據左右手定則，學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，讓學生化繁為簡，認知度有了，學習的獲得感就有了，學習興趣自然就提高了。

4.復合傳動與差動的形象比喻講解

當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.注意的細節

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，引導學生區別性對待，例如“+”的選擇應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=螺桿導程—活動螺母的導程，這里要給學生講清楚，出現的結果是三種：①如果螺桿的導程S1>活動螺母導程S2則，結果為“﹢”，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（即導程S2小），最終被電梯帶著同向而行;②如果螺桿的導程S1<活動螺母導程S2，則結果為“-”，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（即導程S2大），最終還是與電梯反向而行;③結果為0，此時螺桿的導程S1=活動螺母導程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計算結果來判斷。

四、實際應用中的突破口

在雙螺旋傳動的具體分析計算中，有些學生還是會犯糊涂，不知從何下手分析，那么在教師講解中要有總結性地給學生梳理出在實際應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中結果，要具體分析。

綜上所述，在雙螺旋傳動中，有效的分析教學內容，進行分析、化解、形象化，對學生的教學指導會更加有效，使學生進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難點化解的方法，會收獲較好的教學效果。

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