多舉措提高螺紋聯接教學效果的探討

王鐵慶 楊福增 寇小希 胡國田 譚瑞紅

[摘 要] 針對機械設計課程中關于螺紋聯接部分存在教學效果不理想的問題，對相關教學內容和教學過程進行了研究和探索，提出了在教學中貫穿一個基本指導思想、引入課程思政端正學習態度等多種舉措，以激發學生的學習興趣，提高這部分內容的教學效果。

[關鍵詞] 機械設計;螺紋聯接;教學思路;教學效果

[基金項目] 2017年度西北農林科技大學教學改革與研究項目“《機械設計》創新實驗教學模式研究”（JY1503027）

[作者簡介] 王鐵慶（1980—），男，河北文安人，工學博士，西北農林科技大學機電學院講師（通信作者），主要從事機械設計及理論研究;

楊福增（1966—），男，甘肅會寧人，工學博士，西北農林科技大學機電學院教授、博士生導師，主要從事智能農機關鍵技術研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0286-02? ? [收稿日期] 2019-10-03

機械設計課程是機械類專業的主干核心課程之一，是從基礎課到專業課的過渡性課程，與生產一線的工作聯系緊密，其教學質量直接影響學生的綜合專業素質和就業能力[1]。該課的特點是理論性和實踐性強，可以直接應用于生產，課程涉及的知識面廣、涵蓋的內容多[2-3]。機械設計課程的研究對象是在普通工作條件下一般參數的通用零件和部件，主要包括聯接、傳動和軸系零部件等[3]，其中，螺紋聯接是學生開始接觸具體機械零件設計的一部分教學內容，這部分內容量較大，涉及到的前修課程知識和頭緒比較多，根據以往的教學情況看，學生大多掌握得不好，教學效果不理想。針對這種情況，對這部分內容進行了專門的研究和探索，提出了若干教學措施和思路，經過教學實踐檢驗，這些措施和思路對于激發學生的學習興趣、提高教學效果很有幫助。下面對這些措施和思路進行一些探討。

一、貫穿一個基本指導思想

螺紋聯接屬于機械聯接的一種，機械聯接的強度計算有一個基本指導思想，既要滿足聯接的可靠性要求，又要滿足聯接件和被聯接件的強度要求。這可以用典型的實例來解釋：用扳手擰螺母的體驗，用力太小，螺母擰不緊，聯接不可靠;用力太大，會超出螺栓的強度要求而發生滑絲或者螺栓擰斷現象。所以，對于用扳手擰螺母的力要做出要求，既要保證聯接可靠，還要保證螺栓不會損壞。還可以用過盈聯接的實例來解釋：配合面的過盈量不足，聯接件在外載荷作用下會發生相對滑動而造成聯接不可靠;過盈量過大，聯接件會因為應力超出強度要求而發生破壞。所以，對于過盈量要有一定的要求，既要保證過盈聯接可靠、不滑動，也要保證聯接件不發生損壞。這個指導思想其實是一種“平衡”的思想。

這一基本指導思想與螺紋聯接中的很多教學內容相關：螺紋聯接的結構設計、聯接件的選型、設計計算、裝配等均要符合這一指導思想。在講授螺紋聯接之前，給學生提出這一指導思想，在講授螺紋聯接各部分內容的過程中，始終貫穿這一指導思想，經常給學生提示這一指導思想，學生就能更容易、更深刻地理解并真正掌握螺紋聯接的基本知識和設計計算方法。

二、引入課程思政端正學習態度

在教學中發現，學生對螺紋聯接沒有新鮮感，缺乏興趣，甚至有部分學生感覺“沒意思”。分析其中原因，認為主要在于以下兩點：一是在學習螺紋聯接之前，學生都接觸過螺紋類緊固件或有應用螺紋緊固件的體驗，因為螺紋聯接在人們的生產、生活中應用非常普遍;二是在一些前修課程（如機械制圖、機械原理等）中都學過一些關于螺紋和螺紋聯接件的知識。

針對這種情況，嘗試采取以下兩個措施和思路。第一，給學生講述螺紋的歷史：包括人類最早發現的螺栓、螺母以及發明車螺紋用車床的記載，標準螺紋體制的提出，英國螺紋、US螺紋、SF螺紋、米制螺紋標準等螺紋標準國際化的過程。通過講述螺紋的歷史，可以有效地引起學生的興趣，在此基礎上進一步開展思想政治教育：我們應該了解歷史，要繼承發展和不斷探索。第二，和學生討論螺紋聯接的重要性。某些重要的機器設備中，一旦螺紋聯接出現損壞將會造成嚴重后果。主要通過討論具體實例的方式，例如歷史上由于螺紋聯接失效導致的航天器失事事故、企業反應出的由于螺紋聯接設計或制造不當引起的問題、精密制造領域由于螺紋聯接質量問題造成的嚴重影響、現代新型機械產品對螺紋緊固件的新要求，等等。在此基礎上引入思想政治教育：緊固件雖小，但作用重大。啟示我們要有一顆高度負責的心，對待工作要精益求精，對待學習要認真，對自己的現在和未來要高度負責。通過以上兩個教學措施和思路，結合課程思政教育，可以端正學生的學習態度，以良好的心態對待螺紋聯接的學習。

三、適當補強基礎

在進行螺紋聯接的結構原理、強度計算的教學時，會用到螺紋的基本知識，有些學生對此顯得較為生疏，影響教學的效率和效果。其原因主要是學生對前修課程中的相關知識有些遺忘，以及部分學生對于之前學過的內容并未真正掌握。在講授螺紋聯接之前，為了獲得更好的教學效果，給學生適當補強基礎是必要的。補強的基礎內容主要包括：螺紋的類型與應用、圖樣表達、主要參數、精度及其他基本常識。螺紋的基礎知識比較簡單，加上以前的課程中學過，因此只需占用很少的時間即可達到補強的目的。

四、以結構原理為重要抓手

從課后的考察、考試結果中了解到，很多學生對于螺栓（組）聯接的受力分析和設計計算掌握得較差，經過分析認為，這種情況與學生對螺紋聯接的結構原理掌握得不好有較大關系。因為螺紋聯接的結構原理、應用特點與螺紋聯接的圖樣表達、失效形式、設計計算準則、強度計算以及提高螺紋聯接強度的措施均直接相關。因此，在講授螺紋聯接的失效形式、設計計算等內容之前，以螺紋聯接的結構原理為重要抓手，對于螺紋聯接的結構類別、工作原理、應用特點進行重點講授，不但從正面講解，還要從反面、錯誤的結構、應用方面結合實例分析，再要求學生完成一定的手繪螺紋聯接結構圖的作業以加深印象。通過這樣的措施，使學生對螺紋聯接的結構原理掌握扎實，學生再學習后續的受力分析、失效形式、設計計算時，就顯得比較輕松，理解也會比較深刻，進而提高這些內容的教學效果。

五、融入“聯系”的哲學思維

課程知識不是孤立的，一般都是互相聯系的，符合哲學中普遍聯系的規律，在教學中也應遵循這一規律。螺紋聯接的擰緊這部分內容，主要包括擰緊的作用、擰緊螺紋時的受力分析、擰緊力矩的確定和控制。螺紋聯接的擰緊與聯接的防松、失效形式、受力分析、設計計算以及聯接的裝配等均是有聯系的。根據經驗，在講授螺紋擰緊這部分內容時，把擰緊與防松的關系、擰緊對失效形式的影響、擰緊與螺栓設計計算的關聯等內容與學生展開討論，能夠取得不錯的效果，有助于學生系統化和整體化地掌握螺紋聯接的知識，同時提高分析和設計能力。

六、聯系當下科技及需求

機械設計課程雖然是一門實踐性較強的課程，其研究內容已經從理論層面過渡到實際層面，但很多時候仍然難免給學生一種內容“呆板”“陳舊”的感覺，缺乏新鮮感，致使學生興趣不足。在這種情況下，若有意識地將課本知識與當下的科技現狀、現實需求或存在的問題聯系起來，就能迅速引起學生的興趣和好奇心，使學生產生“學有所用”的感受，進而增強學習的動力。例如關于螺紋聯接的防松問題，其基本內容包括防松原理、防松類別、防松裝置或方法，在課本知識教學的基礎上，聯系互聯網上關于“永不松動的螺母”的相關報道，例如日本哈德洛克工業株式會社的永不松螺母、瑞典的洛帝牢X系列防松墊圈、中國的自緊螺母，等等，對其結構、原理、應用和影響進行探討，就能迅速地引起學生的興趣和思考，感覺所學課本知識立即變得“鮮活”起來，增強了學習的動力。

實踐表明，在螺紋聯接的教學中采用以上教學措施和思路，能夠明顯地激發學生的學習興趣，提高這部分內容的教學效果。

參考文獻

[1]王鐵慶，楊福增.機械設計教學中的“學有所用”與“思維轉變”[J].中國農機化，2011（1）：134-136.

[2]王玉娟，楊決寬，畢可東.基于機械設計類課程培養學生的創新能力探討[J].機械設計，2018（S2）：54-56.

[3]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤，等.機械設計[M].北京：高等教育出版社，1997：1-10.

Discussion on Improving the Teaching Effect of Thread Connection by Multiple Measures

WANG Tie-qing，YANG Fu-zeng，KOU Xiao-xi，HU Guo-tian，TAN Rui-hong

（College of Mechanical and Electronic Engineering，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi 712100，China）

Abstract：Aiming at the unsatisfactory teaching effect of "Thread Connection" in Mechanical Design course，the relevant content and teaching process were studied and explored.A variety of measures were proposed to stimulate students' interest in learning and improve the teaching effect of this part of the course.

Key words：Mechanical Design;"Thread Connection";teaching ideas;teaching effect