铰链四杆机构的教学设计与反思

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 铰链四杆机构的教学设计与反思 作者:冀芳 来源:《新课程学习· 下》2014 年第 10 期 摘 要:以铰链四杆机构的基本形式、类型判别和基本特性为例,介绍适用于中职生的几 种创新教学方法,如动画演示、实验探究、游戏引入等,并对教学效果进行反思。 关键词:铰链四杆机构;教学分析;教学内容 一、教学分析 中职学生基础差、底子薄,主观学习的能动性不强,且缺乏学习的自信心,如果按以往的 “粉笔加黑板”的教学方法讲授这部分内容,教学效果不理想。学生无法将所学知识和日常生活 中的实例联系起来,往往是为了应付考试而死记硬背。为了改变这一现状我们必须改革现有的 教学方法,尽量采取直观的、生动的、参与性强的教学方法,并且构建一个轻松愉悦的教学环 境,笔者在这方面做了一些尝试(表 1)。 ■ 二、教学设计 1.动画演示(学习活动 1:铰链四杆机构的基本形式及应用) 这个学习活动要求学生熟悉铰链四杆机构的组成及基本形式,并能对生产生活中的铰链四 杆机构实例进行分析。通过教学模型的演示,学生很快就掌握了铰链四杆机构是由机架、连架 杆和连杆组成的,并且清楚了铰链四杆机构的三种类型,但是光靠模型很难让学生把这四个杆 和生产生活中的实例联系起来,这时候就需要教师播放大量的演示动画,引导学生观察、分 析、得出结论。我以小区中司空见惯的运动器械为例,循环播放工作视频,引导学生先将四个 杆找出来,然后确定机架,分析两连架杆的工作情况,最终确定该机构的类型。明确了机构类 型,又搞清了主、从动件的运动 ■ 路径,学生自然而然地就知道了该机构的功用。这种层层深入的分析方法,将复杂问题简 单化,大大增强了学生的自信心,让学生有处下手,有的放矢。打铁趁热,我开始布置任务, 要求学生仔细观看视频(表 2),认真分析视频中的机构,并给机构分类。布置的任务激发了 学生的兴趣,视频的播放吸引了学生的注意力,学生积极讨论、踊跃发言,在教师的正确引导 下顺利完成了任务。 2.实验探究(学习活动 2:铰链四杆机构的类型判别) 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 这个学习活动要求学生能独立判别铰链四杆机构的类型,并能动手制作简单的四杆机构。 铰链四杆机构类型的判别是教学的重点也是难点,如果直接给出“铰链四杆机构基本类型的判 别条件”,虽然结论清晰,但学生理解并能长期记忆有一定的难度,即使学生掌握了做题方 法,也难于把他和实践工作相联系,造成理论与实践的脱节。动手实践是知识学习的一种循序 渐进的探究过程,为此我对该节内容进行了重新设计。首先,我给每组发放四个长度不同的带 孔木杆,要求学生用教师提供的螺栓作为连接件组装铰链四杆机构。组装完毕后,依次固定一 个杆作为机架,转动或摇动连 架杆,确定此时的机构类型。根据杆长条件不同,每组共进行三次实验。实验结束后要求 学生将杆长条件、杆长、杆件位置以及机构类型记录在表格中(表 3)。 ■ ; ; ;有了数据,我开始有针对性地发问“如果满足 Lmax+LminL′+L″的条件,得到什 么机构?此时哪个杆做机架?”学生通过表格中数据的分析,很容易回答这些问题,其实问题 的答案也就是铰链四杆机构的判别条件。为了验证这一结论,我给出一道例题,引导学生按照 算、看、判三步骤来准确判断铰链四杆机构的类型。当学生熟练掌握类型判别方法之后,我布 置了一个课后拓展的任务,让大家联系生活实际制作颚式破碎机机构。这一环节的设置,既加 深了知识的记忆,又锻炼了学生的动手能力并培养了协作精神,大大丰富了教学内容也提高了 教学效果。 3.游戏引入(学习活动 3:铰链四杆机构的基本特性) 这个学习活动要求学生掌握急回特性和死点位置产生的条件,明确急回特性和死点位置在 实践中的应用。这一部分涵盖的知识点多,理论性较强,对于抽象思维较差的中职生来说是一 个挑战。为了引出新课,同时创造一个轻松、愉悦的学习氛围,授课前我组织大家进行了一个 小小的竞技游戏——运乒乓球。游戏规则是这样的:每组 5 人,每人用球拍托运乒乓球从起点 出发,至终点将球放入桶中,迅速返回,并将球拍交给后一人,后一人继续运球;运球过程中 球不能脱离球拍,若球掉落需捡回放于球拍上继续运球,用时最短组胜出。游戏结束后我会问 大家“每个同学在运球过程中,是运球行程速度快还是返回行程速度快?”不难发现,运球是工 作行程,为了防止乒乓球掉落,大家都小心翼翼,速度会慢些,返回行程是个空行程,为了节 省时间,大家都快速奔跑,显然返回行程的速度要快于工作行程。当学生意识到这一点时,教 师要引出急回现象的概念,导入新课。为了解释急回现象产生的原因,教师让学生演示上节课 制作的曲柄摇杆机构,并提出问题:“曲柄摇杆机构有急回吗?曲柄回转一周与连杆有几次工 线位置?(教师引出极位夹角的概念)指出摇杆在两极限位置往复摆动时曲柄转过的角度?” 根据学生回答的结果,师生共同完成表格的填写,最终推导出产生急回的原因。 这个步骤采取的是提问的形式,鼓励学生大胆说出自己的答案以提高其兴趣,这些答案可 能不一定相同,我会根据情况做适当的引导,整个过程把难点分解了,推导过程循序渐进、逐 步深入。接下来的问题是根据急回产生的原因推导急回产生的条件,为了突出、强化这个重 点,我会引入行程速比的概念,引导学生结合前面表格的数据自行导出 K 值和极位夹角 θ 之间 的关系。经过这一系列的分析,结合牛头刨床的工作视频演示,回想运乒乓球的游戏过程,学 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 生不难发现急回现象是为了节省空回形成的速度,间接提高了生产率。通过这个过程,学生把 课本中的理论知识很快和生产实践结合起来,培养了学生善于观察、懂分析、理论联系实际的 良好学习习惯。死点位置的教学设计和急回特性的类似,这里我就不赘述了。 课程内容学完之后,学生会觉得这节课信息量比较大,为了帮助学生理清条理并加深记 忆,我归纳总结了一个顺口溜:曲

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