铰链四杆机构的教学设计与反思
2014-10-21冀芳
冀芳
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）。
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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
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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）
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+Lmin
3.游戏引入（学习活动3：铰鏈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：曲柄摇杆是基型，机构条理细分清；曲柄主动有急回，曲柄从动死点停；急回特性有K值，极位夹角相对应；死点位置很特殊，从动连杆把线共。
三、教学反思
1.生活实例，激发了学习热情
书本上的知识是抽象的、理论化的，只有用形象的、生活化的实例来阐释理论，学生才容易、接受易于理解。授课时教师要密切联系生活实际，使课堂教学生活化，这个教学单元我所选择的教学实例大都来源于生活，用这些实例给学生一个理念：“机械”并不是遥不可及的东西，“机械”就在我们身边，只要我们稍加留意就能发现。生活化的教学大大提高了学生学习机械基础的兴趣。
2.动手实践，提高了学习效率
动手组装铰链四杆机构，并在掌握类型判别方法之后动手设计铰链四杆机构，这一教学环节的设计，使学生在动手的同时获得感性认识，又在后续设计过程中将感性认识上升到理性认识，达到理论与实践的有效结合，有效地将书本知识化难为易、化繁为简，变抽象为具体，提高了学生的学习效率。
3.游戏互动，培养了学生的综合素养
在活泼的游戏教学中，学生思想压力减轻了，自信心增强了，通过交流合作，增强了竞争意识和团队协作精神，同时，通过“层层设问，步步铺垫”的教学过程，也提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，学生的探究精神和克服困难的精神也得到了培养。
参考文献：
侯晓英.机械基础.铰链四杆机构基本特性说课.中国机械，2013（3）.
编辑 李建军
