《連桿機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算》的教學(xué)設(shè)計(jì)

謝雙義 何嬌 鄭國(guó)秀 侯小琴 張波

摘 要：針對(duì)高職學(xué)生的知識(shí)面及思維特點(diǎn)，對(duì)連桿機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算教學(xué)進(jìn)行了啟發(fā)式的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。在教學(xué)過(guò)程中，讓同學(xué)們帶著問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)，突出學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體作用，加強(qiáng)教師的引導(dǎo)作用，以循序漸進(jìn)的方式讓同學(xué)們牢牢掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：連桿機(jī)構(gòu)；自由度；教學(xué)設(shè)計(jì)

1 緒論

平面連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、儀表和機(jī)電產(chǎn)品中，因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積壓力小，且有利于潤(rùn)滑，故摩擦損失小，同時(shí)較容易獲得高的加工制造精度。而在平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要想其運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合設(shè)計(jì)人員的預(yù)期，其自由度的計(jì)算就尤為重要，同時(shí)該知識(shí)點(diǎn)也是教學(xué)過(guò)程中的一大難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)該知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)也可以為后續(xù)齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等的分析和設(shè)計(jì)奠定一定基礎(chǔ)。

2 教學(xué)目標(biāo)

了解基本的連桿機(jī)構(gòu)概念，并掌握簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)自由度是的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)樂(lè)趣，幫助其構(gòu)建理論與實(shí)際相結(jié)合的思維模式。

3 教學(xué)過(guò)程

教學(xué)設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的參與、探索、歸納、動(dòng)手等多方面的能力，引導(dǎo)他們將理論與實(shí)踐相結(jié)合，本次課的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

舊知復(fù)習(xí)：教師針對(duì)過(guò)往知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問(wèn)。設(shè)置的問(wèn)題既是對(duì)已學(xué)習(xí)知識(shí)的復(fù)習(xí)又可以為本節(jié)課的學(xué)習(xí)提供支撐。

學(xué)生展示與講解：在課前要求學(xué)生利用簡(jiǎn)易材料制作一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，并邀請(qǐng)學(xué)生到講臺(tái)為大家進(jìn)行相應(yīng)的展示和講解。

教師評(píng)價(jià)與總結(jié)：針對(duì)同學(xué)們的演示與講解，教師要給予充分的肯定，并做進(jìn)一步的歸納和總結(jié)。

問(wèn)題引入：讓同學(xué)們觀看三種不同的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，提問(wèn)為什么會(huì)造成這種現(xiàn)象？

教師講解：首先講解何為機(jī)構(gòu)自由度，然后通過(guò)做4個(gè)不同的習(xí)題，讓學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件進(jìn)行自我歸納。

練習(xí)1得出自由度為0，得出靜定桁架概念。

練習(xí)2得出自由度為1，得出超靜定桁架概念。

練習(xí)3得出自由度為1，但是機(jī)構(gòu)被破壞，對(duì)同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)。

通過(guò)練習(xí)4得出自由度為2，但是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定，對(duì)同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)。

學(xué)生總結(jié)：通過(guò)以上例題可以讓同學(xué)們自行歸納什么情況下機(jī)構(gòu)才能有確定運(yùn)動(dòng)？并要求學(xué)生回答本節(jié)課開(kāi)始時(shí)設(shè)置的兩個(gè)問(wèn)題。

教師總結(jié)：教師針對(duì)同學(xué)們的歸納和回答中存在的問(wèn)題進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)正確部分給予肯定。

任務(wù)布置：介紹自由度計(jì)算中的局部自由度、虛約束、復(fù)合鉸鏈等特殊情況，要求學(xué)生課下了解其含義。

4 結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)方法上，整體應(yīng)用了行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，通過(guò)4個(gè)例題及生活中的常見(jiàn)實(shí)例的講解，不僅學(xué)習(xí)了機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過(guò)多媒體及多種教學(xué)方法的使用，為學(xué)生創(chuàng)造求知探索的學(xué)習(xí)氣氛，教師適當(dāng)引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，在今后的教學(xué)中，教師應(yīng)盡量為學(xué)生創(chuàng)造輕松的科學(xué)探究過(guò)程，以促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]付秋林，陳琪，劉家倫.高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)改革實(shí)踐———《曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性》課堂教學(xué)設(shè)計(jì)算[J].科技信息，2011（18）：599600.

[2]http：//baike.baidu.com/link？url=1XXi-UsV3l41D3NYzoiO8cajUNAZ_tx3bs2hqWUG1XFjgCi8R0bJNvd UXCfg2NXnLIP97gDf1Cv7fnbilxIHiK.

[3]胡家秀.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].第2版. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：謝雙義，男，碩士，副教授，專業(yè)負(fù)責(zé)人，主要從事高職課程改革研究。