机械技能教学中的转化思想

周拥军　顾栋明

摘 要： 学习技能的过程是一个不断学习解决问题的过程。解决问题的过程是一个不断转化的过程。转化思想是问题解决基础、重要的思想方法。专业技能教学要将“授人以鱼，不如授人以渔”的东方教育思想赋予新的时代气息，挖掘机械技能中蕴涵的转化思想方法的素材。在学习技能的过程中学习问题解决的转化思想方法，吮吸使人聪明、终身受益的乳汁，培养具有中国创造能力素质的现代职高学生。

关键词： 机械专业 技能教学 转化思想

成为世界制造大国的中国，要向中国质量、中国创造方向快速发展，中国制造才能在激烈竞争中立于不败之地。职业学校的专业技能教学要适应新常态对我们提出的要求，加速培养一大批高技能人才，他们精于技能应用，善于技能拓展，勇于技能创新，适应时代需求。专业技能教学要将“授人以鱼，不如授人以渔”的东方教育思想赋予新的时代气息，让学生在对技能“精应用、有拓展、能创新”方面接受一定的熏陶。对此，挖掘机械技能中蕴涵的转化思想方法的素材，充分调动其教育功能，不失是一种适宜有效的好方法。

从某种意义上说，学习技能的过程是一个不断学习解决问题的过程。然而，解决问题的过程是一个不断转化的过程。转化是解决问题的一个基础的、重要的思想方法。

转化也称化归，指将未知的、陌生的、复杂的新问题通过演绎归纳转化为已知的、熟悉的、简单的老问题，即将待解问题转化为规范问题，从而使原问题得到顺利解决的思想方法。这里的规范问题指已经具有确定的解决方法、程序的问题。

一

在具体问题解决过程中，因问题不同而转化有多种形式。

（一）问题情境的转化。把需要解决的问题从一个陌生情境转换到熟悉的环境下，实施问题的求解。

面对偏心件的加工时，我们思考的重点是如何将零件的“偏心”转换到与车床主轴不偏心的系统中，于是有了用垫片找准的做法，实现在车床主轴不偏心的熟悉环境下加工。

我们抓住问题情境的相似性，循着这种找正思路，可以顺势研究正方形、正三角形零件中的偏心问题的解决方案；如果把这种问题情境再拓展，就会有不规则图形零件中偏心问题处理方法的继续探究。这里重要的不是方法本身的得到，而是这种学习找正思想的延伸与拓展应用。

（二）一般与特殊的转化。在客观世界里，矛盾既有普遍性又有特殊性，由于矛盾的普遍性寓于矛盾的特殊性之中，人们遇到一个具有一般化特征的新问题时，往往考虑能否把它从原有范围缩小到较小范围、个别情形下或特殊化情形考察、寻求一般问题的解决策略。

（三）复杂向简单的转化。把复杂的问题向简单方向变化，从而实现问题解决。

“残轮测径”是机械行业中传统的基础技能问题。运用切线长定理去考虑，如图所示，若能知切线长PA与两切线的夹角∠APB的值，就有OA=APtan∠APB。据此，设计出一种测量残轮的简易仪器：测径规。A、B是可伸缩的测量脚上的测量触点，能读出其对应刻度值，交叉状的测量脚开口可调节，且开口角度的大小能反映在两测量脚交接处的度数表上，测量操作中，使A、B触点成为切点即可。

能简单一点吗？先进的电子感应技术为我们提供了可能。应用电子感应与芯片技术，A、B靠上残轮成同一平面内的切点，电子表上即显其直径数字。

基此，游标卡尺不也可以制成简单的“电子游标卡尺”吗？

这种复杂向简单的转化是抓住了问题之间的内在联系。因此善于发现问题之间的联系是顺利实现转化的基本条件。

（四）具体向抽象的转化。对生产实践中所遇的具体事物间的关系或者运动过程，用抽象的逻辑关系与数学概念加以描述，即建立起数学模型，使人们更直观地认识问题的本质、准确把握数量关系、深刻地揭露内涵联系，有助于问题的解决。当我们将抽象出来的数学问题解决了，具体问题随之得到解决。

在车圆锥的实际问题中，只要使车刀走刀方向与锥体素线平行，工件就能车削成为要求锥度的圆锥。于是要转动小滑板一个确定的角度。这个圆锥半角如何求得呢？

对圆锥中的相关元素，赋予不同符号或规定：圆锥大端直径D、圆锥小端直径d、圆锥长度L、锥度C（圆锥大小端直径差与长度之比，即C=）、在通过圆锥轴线的截面内，两条素线之间的夹角α称为圆锥角、圆锥素线与其轴线的夹角称为圆锥半角，显然等于圆锥角之半为。

这就是车圆锥实际问题中的数学模型。用它可以模式化地求得小滑板转动的具体角度：圆锥的半角，然后用称为转动小滑板法的方法加工圆锥。

借助这数学模型，能迁移产生偏移尾座法、仿形法、宽刃刀法等车圆锥的方法。再迁移可以得到在平板上加工斜孔的方法。

二

转化还有其他形式，但不管形式如何，都遵循以下基本原则。

（一）熟悉化原则。将陌生的问题转化为熟悉的问题，以利于我们运用熟知的知识、经验和问题来解决。

研究正方形、正三角形零件中的偏心问题，就是基于对圆的偏心问题处置的熟悉，使其向它靠拢。

（二）和谐化原则。不管问题形式如何转化，其实质始终在统一和协调中、推理严谨一直在无矛盾性中。

像前述的残轮测径有多种方法。有用千分卡测量法，测得弦长L及对应弓高h，则圆径R=，千分卡法适合于较小工件；有丁字尺测量法，从“垂直平分弦的直线必定经过圆心”角度考虑，适当放置丁字尺两个位置，其交点即为圆心，丁字尺测量法适合于较大工件；有曲尺测量法，从相似三角形角度考虑，将曲尺一边AC靠在残轮上，成相切关系，切点为A，曲尺另一边的端点B紧顶在残轮边沿上，注意曲尺放置平面要与残轮所在平面相一致。设曲尺直角顶点为C，测得AC=m，BC=n，则残轮直径AD=。等等。

不论采用何种方法，都统一在利用圆形工件的残缺部分所给出的有效信息中，针对残轮的不同状况及测量工具的选择可能，择优方法，实现问题解决。

（三）简单化原则。将复杂的问题化归为简单问题，通过对简单问题的解决，达到解决复杂问题的目的，或获得某种解题的启示和依据。注意随时扬弃转化的反向运动，即向更复杂化、增加困难的方向发展。如偏心件加工迁移到正三角形研究时，受处理正方形偏心件的影响，产生爪上垫V形垫块的较繁方法，这时将考察方向转换到边的方向上，有不必装V形垫块、较简单地解决问题的方法。

（四）直观化原则。将一些含糊的、抽象的、深奥的问题转化为具体的、直观的、浅显的问题来解决。如焊制以直角形式对接、半径为R的两圆管，在平面板材上如何画线？我们可以建立适当的坐标系，把接缝面为45°倾角的斜面圆管设想沿母线剪开展平，转化到平面上，得到接缝面曲线的轨迹方程是：y=Rcos，0≤x≤2Rπ，将画线问题转化为主要是作y=Rcos的余弦曲线问题。对较难的一类相贯线问题，都可借鉴这种方法给予解决。

（五）正难则反原则。当问题正面讨论遇到困难时，可考虑问题的反面，设法从问题的反面探求，使问题获解。

在普车上，车刀的进给方向分别与车床主轴方向一致或成一角时，则被车削工件分别车成圆柱、圆锥。看来要它加工椭圆是一个不能的事？由于我们知道：圆柱的斜截面是椭圆；反之，椭圆柱的斜截面是圆。据此，将车刀、工件的装夹位置交换，且车刀与车床主轴线成α角、以a为半径、作圆周运动成为斜截面，被车削工件其投影方向的柱体、即在飞刀法切削下被加工成椭圆柱体（或椭圆孔）。α由cosα=确定，a、b分别是车削椭圆长半轴、短半轴的长。

这一原理用到镗床上，在立铣头转过α角（即镗刀回转轴线与孔中心线的夹角）后，利用工作台垂向进给，就能镗出一个椭圆孔。

在学习技能的过程中，学习问题解决转化思想方法，吮吸使人聪明、终身受益的乳汁，培养具有创造性能力的人才 。