鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的教學(xué)設(shè)計與反思

冀芳

摘 要：以鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、類型判別和基本特性為例，介紹適用于中職生的幾種創(chuàng)新教學(xué)方法，如動畫演示、實(shí)驗(yàn)探究、游戲引入等，并對教學(xué)效果進(jìn)行反思。

關(guān)鍵詞：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；教學(xué)分析；教學(xué)內(nèi)容

一、教學(xué)分析

中職學(xué)生基礎(chǔ)差、底子薄，主觀學(xué)習(xí)的能動性不強(qiáng)，且缺乏學(xué)習(xí)的自信心，如果按以往的“粉筆加黑板”的教學(xué)方法講授這部分內(nèi)容，教學(xué)效果不理想。學(xué)生無法將所學(xué)知識和日常生活中的實(shí)例聯(lián)系起來，往往是為了應(yīng)付考試而死記硬背。為了改變這一現(xiàn)狀我們必須改革現(xiàn)有的教學(xué)方法，盡量采取直觀的、生動的、參與性強(qiáng)的教學(xué)方法，并且構(gòu)建一個輕松愉悅的教學(xué)環(huán)境，筆者在這方面做了一些嘗試（表1）。

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二、教學(xué)設(shè)計

1.動畫演示（學(xué)習(xí)活動1：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及應(yīng)用）

這個學(xué)習(xí)活動要求學(xué)生熟悉鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成及基本形式，并能對生產(chǎn)生活中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行分析。通過教學(xué)模型的演示，學(xué)生很快就掌握了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、連架桿和連桿組成的，并且清楚了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種類型，但是光靠模型很難讓學(xué)生把這四個桿和生產(chǎn)生活中的實(shí)例聯(lián)系起來，這時候就需要教師播放大量的演示動畫，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、得出結(jié)論。我以小區(qū)中司空見慣的運(yùn)動器械為例，循環(huán)播放工作視頻，引導(dǎo)學(xué)生先將四個桿找出來，然后確定機(jī)架，分析兩連架桿的工作情況，最終確定該機(jī)構(gòu)的類型。明確了機(jī)構(gòu)類型，又搞清了主、從動件的運(yùn)動

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路徑，學(xué)生自然而然地就知道了該機(jī)構(gòu)的功用。這種層層深入的分析方法，將復(fù)雜問題簡單化，大大增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，讓學(xué)生有處下手，有的放矢。打鐵趁熱，我開始布置任務(wù)，要求學(xué)生仔細(xì)觀看視頻（表2），認(rèn)真分析視頻中的機(jī)構(gòu)，并給機(jī)構(gòu)分類。布置的任務(wù)激發(fā)了學(xué)生的興趣，視頻的播放吸引了學(xué)生的注意力，學(xué)生積極討論、踴躍發(fā)言，在教師的正確引導(dǎo)下順利完成了任務(wù)。

2.實(shí)驗(yàn)探究（學(xué)習(xí)活動2：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型判別）

這個學(xué)習(xí)活動要求學(xué)生能獨(dú)立判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型，并能動手制作簡單的四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別是教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，如果直接給出“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別條件”，雖然結(jié)論清晰，但學(xué)生理解并能長期記憶有一定的難度，即使學(xué)生掌握了做題方法，也難于把他和實(shí)踐工作相聯(lián)系，造成理論與實(shí)踐的脫節(jié)。動手實(shí)踐是知識學(xué)習(xí)的一種循序漸進(jìn)的探究過程，為此我對該節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計。首先，我給每組發(fā)放四個長度不同的帶孔木桿，要求學(xué)生用教師提供的螺栓作為連接件組裝鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。組裝完畢后，依次固定一個桿作為機(jī)架，轉(zhuǎn)動或搖動連

架桿，確定此時的機(jī)構(gòu)類型。根據(jù)桿長條件不同，每組共進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生將桿長條件、桿長、桿件位置以及機(jī)構(gòu)類型記錄在表格中（表3）。

■ ?； ?； ?；有了數(shù)據(jù)，我開始有針對性地發(fā)問“如果滿足Lmax+LminL′+L″的條件，得到什么機(jī)構(gòu)？此時哪個桿做機(jī)架？”學(xué)生通過表格中數(shù)據(jù)的分析，很容易回答這些問題，其實(shí)問題的答案也就是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的判別條件。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，我給出一道例題，引導(dǎo)學(xué)生按照算、看、判三步驟來準(zhǔn)確判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。當(dāng)學(xué)生熟練掌握類型判別方法之后，我布置了一個課后拓展的任務(wù)，讓大家聯(lián)系生活實(shí)際制作顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)。這一環(huán)節(jié)的設(shè)置，既加深了知識的記憶，又鍛煉了學(xué)生的動手能力并培養(yǎng)了協(xié)作精神，大大豐富了教學(xué)內(nèi)容也提高了教學(xué)效果。

3.游戲引入（學(xué)習(xí)活動3：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性）

這個學(xué)習(xí)活動要求學(xué)生掌握急回特性和死點(diǎn)位置產(chǎn)生的條件，明確急回特性和死點(diǎn)位置在實(shí)踐中的應(yīng)用。這一部分涵蓋的知識點(diǎn)多，理論性較強(qiáng)，對于抽象思維較差的中職生來說是一個挑戰(zhàn)。為了引出新課，同時創(chuàng)造一個輕松、愉悅的學(xué)習(xí)氛圍，授課前我組織大家進(jìn)行了一個小小的競技游戲——運(yùn)乒乓球。游戲規(guī)則是這樣的：每組5人，每人用球拍托運(yùn)乒乓球從起點(diǎn)出發(fā)，至終點(diǎn)將球放入桶中，迅速返回，并將球拍交給后一人，后一人繼續(xù)運(yùn)球；運(yùn)球過程中球不能脫離球拍，若球掉落需撿回放于球拍上繼續(xù)運(yùn)球，用時最短組勝出。游戲結(jié)束后我會問大家“每個同學(xué)在運(yùn)球過程中，是運(yùn)球行程速度快還是返回行程速度快？”不難發(fā)現(xiàn)，運(yùn)球是工作行程，為了防止乒乓球掉落，大家都小心翼翼，速度會慢些，返回行程是個空行程，為了節(jié)省時間，大家都快速奔跑，顯然返回行程的速度要快于工作行程。當(dāng)學(xué)生意識到這一點(diǎn)時，教師要引出急回現(xiàn)象的概念，導(dǎo)入新課。為了解釋急回現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，教師讓學(xué)生演示上節(jié)課制作的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，并提出問題：“曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有急回嗎？曲柄回轉(zhuǎn)一周與連桿有幾次工線位置？（教師引出極位夾角的概念）指出搖桿在兩極限位置往復(fù)擺動時曲柄轉(zhuǎn)過的角度？”根據(jù)學(xué)生回答的結(jié)果，師生共同完成表格的填寫，最終推導(dǎo)出產(chǎn)生急回的原因。

這個步驟采取的是提問的形式，鼓勵學(xué)生大膽說出自己的答案以提高其興趣，這些答案可能不一定相同，我會根據(jù)情況做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，整個過程把難點(diǎn)分解了，推導(dǎo)過程循序漸進(jìn)、逐步深入。接下來的問題是根據(jù)急回產(chǎn)生的原因推導(dǎo)急回產(chǎn)生的條件，為了突出、強(qiáng)化這個重點(diǎn)，我會引入行程速比的概念，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前面表格的數(shù)據(jù)自行導(dǎo)出K值和極位夾角θ之間的關(guān)系。經(jīng)過這一系列的分析，結(jié)合牛頭刨床的工作視頻演示，回想運(yùn)乒乓球的游戲過程，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)急回現(xiàn)象是為了節(jié)省空回形成的速度，間接提高了生產(chǎn)率。通過這個過程，學(xué)生把課本中的理論知識很快和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來，培養(yǎng)了學(xué)生善于觀察、懂分析、理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。死點(diǎn)位置的教學(xué)設(shè)計和急回特性的類似，這里我就不贅述了。

課程內(nèi)容學(xué)完之后，學(xué)生會覺得這節(jié)課信息量比較大，為了幫助學(xué)生理清條理并加深記憶，我歸納總結(jié)了一個順口溜：曲柄搖桿是基型，機(jī)構(gòu)條理細(xì)分清；曲柄主動有急回，曲柄從動死點(diǎn)停；急回特性有K值，極位夾角相對應(yīng)；死點(diǎn)位置很特殊，從動連桿把線共。

三、教學(xué)反思

1.生活實(shí)例，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情

書本上的知識是抽象的、理論化的，只有用形象的、生活化的實(shí)例來闡釋理論，學(xué)生才容易、接受易于理解。授課時教師要密切聯(lián)系生活實(shí)際，使課堂教學(xué)生活化，這個教學(xué)單元我所選擇的教學(xué)實(shí)例大都來源于生活，用這些實(shí)例給學(xué)生一個理念：“機(jī)械”并不是遙不可及的東西，“機(jī)械”就在我們身邊，只要我們稍加留意就能發(fā)現(xiàn)。生活化的教學(xué)大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械基礎(chǔ)的興趣。

2.動手實(shí)踐，提高了學(xué)習(xí)效率

動手組裝鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，并在掌握類型判別方法之后動手設(shè)計鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，這一教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，使學(xué)生在動手的同時獲得感性認(rèn)識，又在后續(xù)設(shè)計過程中將感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，達(dá)到理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，有效地將書本知識化難為易、化繁為簡，變抽象為具體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.游戲互動，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素養(yǎng)

在活潑的游戲教學(xué)中，學(xué)生思想壓力減輕了，自信心增強(qiáng)了，通過交流合作，增強(qiáng)了競爭意識和團(tuán)隊協(xié)作精神，同時，通過“層層設(shè)問，步步鋪墊”的教學(xué)過程，也提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，學(xué)生的探究精神和克服困難的精神也得到了培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

侯曉英.機(jī)械基礎(chǔ).鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本特性說課.中國機(jī)械，2013（3）.

編輯 李建軍