多举措提高螺纹联接教学效果的探讨

王铁庆 杨福增 寇小希 胡国田 谭瑞红

[摘 要] 针对机械设计课程中关于螺纹联接部分存在教学效果不理想的问题，对相关教学内容和教学过程进行了研究和探索，提出了在教学中贯穿一个基本指导思想、引入课程思政端正学习态度等多种举措，以激发学生的学习兴趣，提高这部分内容的教学效果。

[关键词] 机械设计;螺纹联接;教学思路;教学效果

[基金项目] 2017年度西北农林科技大学教学改革与研究项目“《机械设计》创新实验教学模式研究”（JY1503027）

[作者简介] 王铁庆（1980—），男，河北文安人，工学博士，西北农林科技大学机电学院讲师（通信作者），主要从事机械设计及理论研究;

杨福增（1966—），男，甘肃会宁人，工学博士，西北农林科技大学机电学院教授、博士生导师，主要从事智能农机关键技术研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0286-02    [收稿日期] 2019-10-03

机械设计课程是机械类专业的主干核心课程之一，是从基础课到专业课的过渡性课程，与生产一线的工作联系紧密，其教学质量直接影响学生的综合专业素质和就业能力[1]。该课的特点是理论性和实践性强，可以直接应用于生产，课程涉及的知识面广、涵盖的内容多[2-3]。机械设计课程的研究对象是在普通工作条件下一般参数的通用零件和部件，主要包括联接、传动和轴系零部件等[3]，其中，螺纹联接是学生开始接触具体机械零件设计的一部分教学内容，这部分内容量较大，涉及到的前修课程知识和头绪比较多，根据以往的教学情况看，学生大多掌握得不好，教学效果不理想。针对这种情况，对这部分内容进行了专门的研究和探索，提出了若干教学措施和思路，经过教学实践检验，这些措施和思路对于激发学生的学习兴趣、提高教学效果很有帮助。下面对这些措施和思路进行一些探讨。

一、贯穿一个基本指导思想

螺纹联接属于机械联接的一种，机械联接的强度计算有一个基本指导思想，既要满足联接的可靠性要求，又要满足联接件和被联接件的强度要求。这可以用典型的实例来解释：用扳手拧螺母的体验，用力太小，螺母拧不紧，联接不可靠;用力太大，会超出螺栓的强度要求而发生滑丝或者螺栓拧断现象。所以，对于用扳手拧螺母的力要做出要求，既要保证联接可靠，还要保证螺栓不会损坏。还可以用过盈联接的实例来解释：配合面的过盈量不足，联接件在外载荷作用下会发生相对滑动而造成联接不可靠;过盈量过大，联接件会因为应力超出强度要求而发生破坏。所以，对于过盈量要有一定的要求，既要保证过盈联接可靠、不滑动，也要保证联接件不发生损坏。这个指导思想其实是一种“平衡”的思想。

这一基本指导思想与螺纹联接中的很多教学内容相关：螺纹联接的结构设计、联接件的选型、设计计算、装配等均要符合这一指导思想。在讲授螺纹联接之前，给学生提出这一指导思想，在讲授螺纹联接各部分内容的过程中，始終贯穿这一指导思想，经常给学生提示这一指导思想，学生就能更容易、更深刻地理解并真正掌握螺纹联接的基本知识和设计计算方法。

二、引入课程思政端正学习态度

在教学中发现，学生对螺纹联接没有新鲜感，缺乏兴趣，甚至有部分学生感觉“没意思”。分析其中原因，认为主要在于以下两点：一是在学习螺纹联接之前，学生都接触过螺纹类紧固件或有应用螺纹紧固件的体验，因为螺纹联接在人们的生产、生活中应用非常普遍;二是在一些前修课程（如机械制图、机械原理等）中都学过一些关于螺纹和螺纹联接件的知识。

针对这种情况，尝试采取以下两个措施和思路。第一，给学生讲述螺纹的历史：包括人类最早发现的螺栓、螺母以及发明车螺纹用车床的记载，标准螺纹体制的提出，英国螺纹、US螺纹、SF螺纹、米制螺纹标准等螺纹标准国际化的过程。通过讲述螺纹的历史，可以有效地引起学生的兴趣，在此基础上进一步开展思想政治教育：我们应该了解历史，要继承发展和不断探索。第二，和学生讨论螺纹联接的重要性。某些重要的机器设备中，一旦螺纹联接出现损坏将会造成严重后果。主要通过讨论具体实例的方式，例如历史上由于螺纹联接失效导致的航天器失事事故、企业反应出的由于螺纹联接设计或制造不当引起的问题、精密制造领域由于螺纹联接质量问题造成的严重影响、现代新型机械产品对螺纹紧固件的新要求，等等。在此基础上引入思想政治教育：紧固件虽小，但作用重大。启示我们要有一颗高度负责的心，对待工作要精益求精，对待学习要认真，对自己的现在和未来要高度负责。通过以上两个教学措施和思路，结合课程思政教育，可以端正学生的学习态度，以良好的心态对待螺纹联接的学习。

三、适当补强基础

在进行螺纹联接的结构原理、强度计算的教学时，会用到螺纹的基本知识，有些学生对此显得较为生疏，影响教学的效率和效果。其原因主要是学生对前修课程中的相关知识有些遗忘，以及部分学生对于之前学过的内容并未真正掌握。在讲授螺纹联接之前，为了获得更好的教学效果，给学生适当补强基础是必要的。补强的基础内容主要包括：螺纹的类型与应用、图样表达、主要参数、精度及其他基本常识。螺纹的基础知识比较简单，加上以前的课程中学过，因此只需占用很少的时间即可达到补强的目的。

四、以结构原理为重要抓手

从课后的考察、考试结果中了解到，很多学生对于螺栓（组）联接的受力分析和设计计算掌握得较差，经过分析认为，这种情况与学生对螺纹联接的结构原理掌握得不好有较大关系。因为螺纹联接的结构原理、应用特点与螺纹联接的图样表达、失效形式、设计计算准则、强度计算以及提高螺纹联接强度的措施均直接相关。因此，在讲授螺纹联接的失效形式、设计计算等内容之前，以螺纹联接的结构原理为重要抓手，对于螺纹联接的结构类别、工作原理、应用特点进行重点讲授，不但从正面讲解，还要从反面、错误的结构、应用方面结合实例分析，再要求学生完成一定的手绘螺纹联接结构图的作业以加深印象。通过这样的措施，使学生对螺纹联接的结构原理掌握扎实，学生再学习后续的受力分析、失效形式、设计计算时，就显得比较轻松，理解也会比较深刻，进而提高这些内容的教学效果。

五、融入“聯系”的哲学思维

课程知识不是孤立的，一般都是互相联系的，符合哲学中普遍联系的规律，在教学中也应遵循这一规律。螺纹联接的拧紧这部分内容，主要包括拧紧的作用、拧紧螺纹时的受力分析、拧紧力矩的确定和控制。螺纹联接的拧紧与联接的防松、失效形式、受力分析、设计计算以及联接的装配等均是有联系的。根据经验，在讲授螺纹拧紧这部分内容时，把拧紧与防松的关系、拧紧对失效形式的影响、拧紧与螺栓设计计算的关联等内容与学生展开讨论，能够取得不错的效果，有助于学生系统化和整体化地掌握螺纹联接的知识，同时提高分析和设计能力。

六、联系当下科技及需求

机械设计课程虽然是一门实践性较强的课程，其研究内容已经从理论层面过渡到实际层面，但很多时候仍然难免给学生一种内容“呆板”“陈旧”的感觉，缺乏新鲜感，致使学生兴趣不足。在这种情况下，若有意识地将课本知识与当下的科技现状、现实需求或存在的问题联系起来，就能迅速引起学生的兴趣和好奇心，使学生产生“学有所用”的感受，进而增强学习的动力。例如关于螺纹联接的防松问题，其基本内容包括防松原理、防松类别、防松装置或方法，在课本知识教学的基础上，联系互联网上关于“永不松动的螺母”的相关报道，例如日本哈德洛克工业株式会社的永不松螺母、瑞典的洛帝牢X系列防松垫圈、中国的自紧螺母，等等，对其结构、原理、应用和影响进行探讨，就能迅速地引起学生的兴趣和思考，感觉所学课本知识立即变得“鲜活”起来，增强了学习的动力。

实践表明，在螺纹联接的教学中采用以上教学措施和思路，能够明显地激发学生的学习兴趣，提高这部分内容的教学效果。

参考文献

[1]王铁庆，杨福增.机械设计教学中的“学有所用”与“思维转变”[J].中国农机化，2011（1）：134-136.

[2]王玉娟，杨决宽，毕可东.基于机械设计类课程培养学生的创新能力探讨[J].机械设计，2018（S2）：54-56.

[3]邱宣怀，郭可谦，吴宗泽，等.机械设计[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