《機(jī)械設(shè)計(jì)》“連桿機(jī)構(gòu)”基于工作過程教學(xué)設(shè)計(jì)案例分析

　　摘 要： 在《機(jī)械設(shè)計(jì)》基礎(chǔ)課程教學(xué)中，作者將課程組織形式與方法按照工作過程來完成，體現(xiàn)工作過程的六個(gè)步驟：“資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評價(jià)”，采用合理的教學(xué)手段，采用多元的人才評價(jià)觀進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)效果良好。
　　關(guān)鍵詞： 《機(jī)械設(shè)計(jì)》基礎(chǔ)課程 “連桿機(jī)構(gòu)” 教學(xué)分析 教學(xué)過程
　　
　　一、教學(xué)分析
　　1.課程介紹。
　　《機(jī)械設(shè)計(jì)》基礎(chǔ)課程是融理論教學(xué)和實(shí)踐技能為一體的課程，它既是一門機(jī)械學(xué)科用于思維體系建立的專業(yè)基礎(chǔ)課，又是面向生產(chǎn)實(shí)際，能夠應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用技術(shù)課。根據(jù)培養(yǎng)服務(wù)于生產(chǎn)第一線的高職高專層次的專門人才的定位，我們以建立學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品的基本思維體系為理論知識要點(diǎn)，以掌握機(jī)構(gòu)分析、故障診斷、零部件設(shè)計(jì)、設(shè)備調(diào)試、維修和高效率的操作使用為技能培養(yǎng)目標(biāo)，對原課程體系和結(jié)構(gòu)作了全面調(diào)整，進(jìn)行了基于工作過程改革探索。
　　在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上，圍繞解決某一項(xiàng)目問題所必需的知識與技能，重構(gòu)課程體系。思路是以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線、以崗位需求為依據(jù)、以工作過程為導(dǎo)向、以勝任企業(yè)工作崗位為目標(biāo)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對機(jī)械設(shè)計(jì)知識的需求，在汲取國內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)教材知識精華的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際案例，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，將授課內(nèi)容分為兩個(gè)大項(xiàng)目：
　　項(xiàng)目一：牛頭刨床機(jī)械系統(tǒng)分析
　　項(xiàng)目二：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
　　項(xiàng)目一以牛頭刨床為切入口，在牛頭刨傳動(dòng)系統(tǒng)中，包含帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)等組成傳動(dòng)系統(tǒng)；刀架和工作臺組成的執(zhí)行裝置；電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力經(jīng)變換和傳遞，一方面使滑枕和刀架作往復(fù)直線移動(dòng)，進(jìn)行刨削，另一方面使工作臺橫向移動(dòng)，完成進(jìn)給。刀架、工作臺的速度和位置靠操縱機(jī)構(gòu)來控制。牛頭刨床中的機(jī)構(gòu)基本上涵蓋了一般機(jī)器設(shè)備中的機(jī)構(gòu)，具有典型性和普遍性要求。學(xué)生通過對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，掌握各種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及工作原理。項(xiàng)目二以帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為切入口，通過計(jì)算帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)、設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸系結(jié)構(gòu)、減速器結(jié)構(gòu)來了解機(jī)械設(shè)計(jì)的全過程。
　　2.教學(xué)內(nèi)容分析。
　　“牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)基本特性分析”是課程項(xiàng)目一中的內(nèi)容，以牛頭刨床驅(qū)動(dòng)滑枕的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)為載體，學(xué)習(xí)平面連桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識。重點(diǎn)了解四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特性及演化型式，學(xué)會分析平面連桿機(jī)構(gòu)壓力角、死點(diǎn)、急回作用等基本特性，理解其傳力性能；提交牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)分析報(bào)告。
　　3.學(xué)生學(xué)情分析。
　　學(xué)生在前階段的學(xué)習(xí)中，已對牛頭刨床進(jìn)行了拆裝，認(rèn)識了牛頭刨床的組成，但對其工作原理還不甚了解?！芭ｎ^刨床機(jī)構(gòu)是如何帶動(dòng)刨刀作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的？”“牛頭刨床刨刀為什么在切削時(shí)速度慢，而在返回時(shí)速度快？”“牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性能否滿足切削力的要求？”學(xué)生對探索這些問題的答案有著極高的興趣，為學(xué)好本部分內(nèi)容打下了基礎(chǔ)。
　　4.教學(xué)目標(biāo)分析。
　?。?）知識目標(biāo)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型；平面四桿機(jī)構(gòu)的演化；平面四桿機(jī)構(gòu)的特性。
　?。?）技能目標(biāo)：繪制牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)示意圖；分析牛頭刨床傳力特性；撰寫牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)特性分析報(bào)告。
　?。?）態(tài)度目標(biāo)：團(tuán)隊(duì)合作；理論聯(lián)系實(shí)際上；獨(dú)立思考、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度。
　　5.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析。
　　重點(diǎn)是平面四桿機(jī)構(gòu)的類型與運(yùn)動(dòng)特性；難點(diǎn)是平面四桿機(jī)構(gòu)的演化；分析報(bào)告的撰寫。
　　6.教學(xué)資源。
　　任務(wù)單、學(xué)習(xí)工作頁、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)及圖書館資源、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、多媒體教室、各連桿機(jī)構(gòu)模型。
　　二、教學(xué)過程
　　課程組織形式與方法按照工作過程來完成，采用合理的教學(xué)手段，采用多元的人才評價(jià)觀進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。具體步驟如下。
　　1.資訊階段。
　?。?）此階段一般在課前課外完成，由學(xué)習(xí)委員負(fù)責(zé)發(fā)放或告知學(xué)習(xí)資料：學(xué)習(xí)工作頁、《評價(jià)體系》及評價(jià)表。布置學(xué)生課前自學(xué)課程內(nèi)容，獨(dú)立思考并初步完成學(xué)習(xí)工作頁引導(dǎo)題。小組討論分析疑難問題，網(wǎng)上搜集平面連桿機(jī)構(gòu)相關(guān)信息。
　?。?）課外現(xiàn)場觀察牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)；參觀設(shè)計(jì)室各種連桿機(jī)構(gòu)模型；觀看電教片。
　?。?）告知完成本次工作任務(wù)的安排，提出學(xué)習(xí)工作要求。
　　①準(zhǔn)確說出BC6050E牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)的具體名稱；
　?、诶L出牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，計(jì)算其自由度，分析該機(jī)構(gòu)是如何演化而得到的；
　　③計(jì)算對應(yīng)滑枕最大行程時(shí)的導(dǎo)桿夾角；
　?、芾L圖說明導(dǎo)桿夾角大?。ɑ硇谐蹋┑恼{(diào)整方法；
　?、葑珜態(tài)C6050E牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)基本特性分析報(bào)告。
　　2.計(jì)劃、決策。
　　小組組織活動(dòng)，分析任務(wù)，進(jìn)行分工，提交小組工作計(jì)劃，填寫小組工作計(jì)劃任務(wù)分工表。
　　3.實(shí)施。
　　（1）預(yù)習(xí)抽查。教師上課首先抽查學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，通過預(yù)習(xí)學(xué)生應(yīng)掌握本內(nèi)容的基本知識，計(jì)入課外任務(wù)完成情況考核。主要培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、概括分析能力。抽查中對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)和歸納，達(dá)到掌握知識的目的。抽查結(jié)果記錄為“關(guān)鍵能力”的平時(shí)考核評價(jià)之一。抽查內(nèi)容如：何謂平面連桿機(jī)構(gòu)？平面四桿機(jī)構(gòu)由哪幾部分組成？陳述平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)；陳述平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有幾種基本類型？何謂曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，陳述其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)；如何判斷鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型？四桿機(jī)構(gòu)的演化途徑有幾種？含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)有哪幾個(gè)類型？牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有無急回特性？分析牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角大小，陳述其傳力特性，等等。
　?。?）課堂技能訓(xùn)練。此部分內(nèi)容計(jì)入練習(xí)結(jié)果的正確性進(jìn)行考核。訓(xùn)練題如：
　?、倥袆e下列四桿機(jī)構(gòu)是什么機(jī)構(gòu)？為什么？（圖見課件）
　?、谝阎ｎ^刨床滑枕導(dǎo)軌與擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心距離為L=800mm，大斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心與擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心距離為l=400mm。繪出牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，計(jì)算其自由度。分析它是如何演化而獲得的機(jī)構(gòu)。
　　③畫出牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖、極限位置圖，確定其工作夾角。
　　④計(jì)算對應(yīng)滑枕最大行程Smax=500mm時(shí)的導(dǎo)桿工作擺角ψmax和極位夾角θ，求曲柄長度r。繪圖說明滑枕行程（導(dǎo)桿夾角大小）的調(diào)整方法。
　　（以上2、3、4題針對實(shí)際牛頭刨床進(jìn)行計(jì)算與分析）
　?。?）小組活動(dòng)。通過小組討論，得出結(jié)論，可以增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，深入理解課程內(nèi)容。此部分內(nèi)容計(jì)入能力控制點(diǎn)檢查考核。如：
　　①小組討論形成整轉(zhuǎn)副的條件；
　?、谛〗M討論四桿機(jī)構(gòu)的演化過程；
　　③討論牛頭刨床傳力性能；
　?、苡懻撊绾巫珜態(tài)C6050E牛頭刨床連桿機(jī)構(gòu)基本特性分析報(bào)告。
　　（4）學(xué)業(yè)水平測試。用15—20分鐘時(shí)間對本部分內(nèi)容進(jìn)行測試，以考查學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度。測完后馬上讓小組互換評閱試卷。結(jié)果計(jì)入知識點(diǎn)掌握情況進(jìn)行考核。
　　4.檢查
　　5.評價(jià)。
　　由小組長統(tǒng)計(jì)自評分和小組分，交學(xué)習(xí)委員統(tǒng)計(jì)總分。
　　6.作業(yè)。
　　獨(dú)立完成學(xué)習(xí)工作頁中第1—6題；小組討論后，獨(dú)立撰寫牛頭刨床導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析報(bào)告。（將電子稿發(fā)至老師郵箱，并隨時(shí)注意老師反饋的信息）
　　三、教學(xué)反思
　　1.積極倡導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，學(xué)生對照學(xué)習(xí)工作頁中的問題進(jìn)行自學(xué)，不懂的問題小組成員可互相討論，既增強(qiáng)了學(xué)生的自學(xué)意識、自學(xué)能力，又增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。
　　2.針對具體的牛頭刨床中測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，讓學(xué)生覺得所學(xué)即所用，大大提高了學(xué)習(xí)本課程的興趣。
　　3.教師的歸納引導(dǎo)要把握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，用較短的時(shí)間讓學(xué)生掌握應(yīng)該掌握的知識。
　　4.學(xué)生進(jìn)行課堂訓(xùn)練時(shí)，教師要巡回指導(dǎo)，并注意對學(xué)生進(jìn)行考核。
　　5.小組討論時(shí)，小組長應(yīng)積極引導(dǎo)后進(jìn)生積極參與。安排工作任務(wù)時(shí)也要讓后進(jìn)生做相對較容易的工作，以期調(diào)動(dòng)所有同學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。
　　6.總體而言教學(xué)效果良好，同學(xué)們很喜歡這種學(xué)習(xí)方式，也感覺到真正掌握了這部分知識。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］郭景輝.項(xiàng)目教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)中的應(yīng)用.職業(yè)，2010，02，（46）.
　?。?］馬英，葉安英，黃繼明.基于完整工作過程的高職.機(jī)械設(shè)計(jì).教學(xué)探索［J］.中國成人教育，2008，14，（103）.
　?。?］汪禾清.高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)探討［J］.科技信息，2007，（27）：224.
　?。?］韓樹明.高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程項(xiàng)目化教學(xué)模式探微［J］.職業(yè)教育研究，2008，（11）：118.
　　［5］梁永政，趙亞東.機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討［J］.安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，04，（14）.
　　［6］崔大偉.機(jī)械設(shè)計(jì).教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng).濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，02，（10）.
　　
　　基金項(xiàng)目：湖南省教育科學(xué)十一五規(guī)劃課題“基于工作過程的高職項(xiàng)目課程開發(fā)研究與實(shí)踐”（XJK08BZC009）。