平面连杆机构教法探析

摘 要: 本文对铰链四杆机构的教学内容、教学目标、重点、难点等等进行了教学分析,阐述了实现教学目标的行之有效的若干教学方法。

关键词: 曲柄; 存在条件; 急回特性; 死点

中图分类号: G424.1 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0114-01

一、平面连杆机构的教学分析

1. 平面连杆机构在实践中和在教材中的地位。平面连杆机构是由一些刚性构件用低副相互连接而组成的平面机构。由于低副是面接触,具有承载能力强、耐磨损、容易获得较高的制造精度等特点。因此,连杆机构在各种机械中应用广泛,如缝纫机、搅拌机、内燃机、牛头刨床、港口起重机、曲柄压力机等机器设备的主体机构均为连杆机构。

在生产中得到广泛应用的“平面连杆机构”,也是劳动版技工学校通用教材《机械基础》中重点章节之一。作为将来从事机械行业的技校生来说,学好这一章是至关重要的。

2. 教学内容分析。本章的教学内容分为三个部分:一、铰链四杆机构的基本形式;二、铰链四杆机构的基本性质;三、铰链四杆机构的演化形式。其中第二部分是本章的核心内容,重点、难点都在这一部分。

3. 教学目标分析。知识目标主要通过直观教学和演绎推理使学生了解和掌握教学大纲所规定的知识要点,本章的知识目标是了解四杆机构的基本形式及其特征、掌握曲柄存在的条件和四杆机构基本形式的组成条件、掌握急回运动特性、死点的概念、顺利通过方法及死点的利用;熟悉铰链四杆机构的演化形式及其演化过程。

能力目标:通过提问、模型演示、启发、推理、总结等教学形式,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力。通过讲与练的结合,培养学生灵活运用知识的能力。本章的能力目标是熟练地运用铰链四杆机构基本性质的知识要点进行机构类型、急回特性及死点位置的分析、判断。

4. 重点难点分析。铰链四杆机构的性质是平面连杆机构的灵魂,只有透彻地理解和熟练地掌握四杆机构的基本性质,才能为后续的专业课的学习和生产实践提供有力的帮助。因此这一部分是本章的重点。它包括三个内容:一、曲柄存在的条件;二、急回运动特性;三、死点位置。其中曲柄存在条件既是重点又是难点,因为只有掌握好曲柄存在的条件,才能进一步推导出四杆机构基本形式的组成条件,从而为学习四杆机构的演化打下基础。而曲柄存在条件的推导要用到初中数学三角形的知识,逻辑性较强,对于基础较差的技校生来说,分析能力、理解能力、归纳总结能力都有些捉襟见肘,因此学生学习这一部分有一定的难度。

二、教学方法的运用

1. 鼓励参与,激发兴趣。技校的学生往往对实践教学较为感兴趣,而对干巴巴的理论则提不起精神。针对这一特点,理论教学也应尽量让学生动起来,调动其学习的积极性。因此在本章教学之前就给学生布置任务:自制铰链四杆机构模型。由于不限制四杆的长度,各杆的尺寸由学生自定,所以做出来的模型有曲柄摇杆机构,有双曲柄机构,也有双摇杆机构。模型虽然简易,但很能说明问题。上课时互相交换观察,并结合学校现有的模型,师生共同得出本节课的第一个结论:四杆机构的形式有三种,即曲柄摇杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构。这样,第一个知识点轻松拿下。

2. 创设情境,启发教学。对于技校学生而言,初中毕业,从学校进学校,对机械知识一片空白,在教学过程中,教师要特别注意通过模型、实物、多媒体课件演示,并运用联想类比、巧妙设问等等,创设富有趣味性,能够激发学生学习动机与好奇心的情景,牵引学生跟着自己的思路走,让台上台下互动,积极创造活跃的课堂气氛,唤起并保持学生的学习兴趣,将被动地接受变成主动地学习。在本章教学中我通过flas演示连杆机构在缝纫机、牛头刨床、飞机起落架等等机器设备中应用。通过曲柄滑块机构模型延伸讲解到单缸内燃机、曲柄压力机及活塞式空气压缩机的工作原理。引导学生兴趣盎然地进入本章重点--铰链四杆机构基本性质的学习。

3. 讲练结合,事半功倍。平面连杆机构的基本性质是本章的重点和难点,不仅要让学生知其然,还要让其知所以然。在课堂上一定要将知识点讲深讲透,使学生深刻的理解,以便于灵活地运用。教学中可借助模型、flas的演示,用启发式的语言在黑板上演绎推理出曲柄存在的条件及其推论(即:四杆机构三种形式的组成条件)。对于急回运动特性必须讲清急回特性、急回特性系数及极位夹角的概念。讲清机构出现急回运动的先提条件以及急回运动的判断依据。对“死点”位置,要讲清“死点”的概念、“死点”出现的条件、表现、原因、具置,讲清机构有无“死点”的判断依据,还要讲清机构顺利通过“死点”的方法和“死点”位置的利用。

判断如下四杆机构的形式。学生当堂完成作业,并得到积极的、恰当的评价,使学生能立刻看到自己的学习成果,并及时得到矫正性反馈信息,进一步调整自己的学习。这样讲、练、评相结合,符合学生的认知规律和教学规律,对加强教学效果和树立学生学习的信心无疑是个有力的推动。有的教师认为现在课时很少的情况下,教师课堂上尽量多讲,学生课外再练,既充分利用了课堂时间,又充分利用了学生的课外时间。因此,挤掉学生课堂上独立作业与反馈的时间用于讲授,以为这样能提高教学效率。实际上是欲速不达,这样只能使学生“懂”,而达不到“会”。除此之外,本章的其他两个重点内容急回运动特性和“死点”位置均须在课堂上安排练习。

课堂时间是非常有限的,因此课后再做少量的具有代表意义的习题,可以进一步巩固所学的知识,但是又不要过多地增加学生的负担,这就需要教师在选题上多下功夫。所选习题要涵盖基本概念和基础知识,又要有一定的灵活性,让学生在课后练习中对基本概念加深理解和记忆,在运用知识解决问题的过程中又获得了解题技巧和技能。所以,选题并不是简单地去掉几道题,而是要精心设计,达到最优化习题选配。

由此,通过合理分配课堂上讲、练时间的比例及合理、及时安排课后练习,使教学活动紧凑、高效地进行,使教学目标顺利地达到。

4. 归纳总结,指导记忆。在演绎推理的基础之上还应做好归纳总结、理清思路。归纳总结出简洁、易记的结论以便于学生记忆。

记忆是积累知识的必由之路,只有将知识深刻理解,牢固记忆,才能灵活应用,才能使学好机械基础为专业课的学习和将来的生产实践服务不成为一句空话。为此,归纳总结,指导学生科学有效的记忆也是教学活动的重要一环。

三、结束语

在本章的教学活动中,本人采用多元化的教学方法,取得了良好的教学效果,总结起来不外乎五个字,即启发式教学。教学中充分调动学生的积极主动性,处处体现出学生的主体地位,而教师的作用在于引导学生沿着教师精心设计的教学路线直达教学目标。

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