鉸鏈四桿機構的教學設計與反思

冀芳

摘 要：以鉸鏈四桿機構的基本形式、類型判別和基本特性為例，介紹適用于中職生的幾種創新教學方法，如動畫演示、實驗探究、游戲引入等，并對教學效果進行反思。

關鍵詞：鉸鏈四桿機構；教學分析；教學內容

一、教學分析

中職學生基礎差、底子薄，主觀學習的能動性不強，且缺乏學習的自信心，如果按以往的“粉筆加黑板”的教學方法講授這部分內容，教學效果不理想。學生無法將所學知識和日常生活中的實例聯系起來，往往是為了應付考試而死記硬背。為了改變這一現狀我們必須改革現有的教學方法，盡量采取直觀的、生動的、參與性強的教學方法，并且構建一個輕松愉悅的教學環境，筆者在這方面做了一些嘗試（表1）。

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二、教學設計

1.動畫演示（學習活動1：鉸鏈四桿機構的基本形式及應用）

這個學習活動要求學生熟悉鉸鏈四桿機構的組成及基本形式，并能對生產生活中的鉸鏈四桿機構實例進行分析。通過教學模型的演示，學生很快就掌握了鉸鏈四桿機構是由機架、連架桿和連桿組成的，并且清楚了鉸鏈四桿機構的三種類型，但是光靠模型很難讓學生把這四個桿和生產生活中的實例聯系起來，這時候就需要教師播放大量的演示動畫，引導學生觀察、分析、得出結論。我以小區中司空見慣的運動器械為例，循環播放工作視頻，引導學生先將四個桿找出來，然后確定機架，分析兩連架桿的工作情況，最終確定該機構的類型。明確了機構類型，又搞清了主、從動件的運動

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路徑，學生自然而然地就知道了該機構的功用。這種層層深入的分析方法，將復雜問題簡單化，大大增強了學生的自信心，讓學生有處下手，有的放矢。打鐵趁熱，我開始布置任務，要求學生仔細觀看視頻（表2），認真分析視頻中的機構，并給機構分類。布置的任務激發了學生的興趣，視頻的播放吸引了學生的注意力，學生積極討論、踴躍發言，在教師的正確引導下順利完成了任務。

2.實驗探究（學習活動2：鉸鏈四桿機構的類型判別）

這個學習活動要求學生能獨立判別鉸鏈四桿機構的類型，并能動手制作簡單的四桿機構。鉸鏈四桿機構類型的判別是教學的重點也是難點，如果直接給出“鉸鏈四桿機構基本類型的判別條件”，雖然結論清晰，但學生理解并能長期記憶有一定的難度，即使學生掌握了做題方法，也難于把他和實踐工作相聯系，造成理論與實踐的脫節。動手實踐是知識學習的一種循序漸進的探究過程，為此我對該節內容進行了重新設計。首先，我給每組發放四個長度不同的帶孔木桿，要求學生用教師提供的螺栓作為連接件組裝鉸鏈四桿機構。組裝完畢后，依次固定一個桿作為機架，轉動或搖動連

架桿，確定此時的機構類型。根據桿長條件不同，每組共進行三次實驗。實驗結束后要求學生將桿長條件、桿長、桿件位置以及機構類型記錄在表格中（表3）。

■ ?； ?； ?；有了數據，我開始有針對性地發問“如果滿足Lmax+LminL′+L″的條件，得到什么機構？此時哪個桿做機架？”學生通過表格中數據的分析，很容易回答這些問題，其實問題的答案也就是鉸鏈四桿機構的判別條件。為了驗證這一結論，我給出一道例題，引導學生按照算、看、判三步驟來準確判斷鉸鏈四桿機構的類型。當學生熟練掌握類型判別方法之后，我布置了一個課后拓展的任務，讓大家聯系生活實際制作顎式破碎機機構。這一環節的設置，既加深了知識的記憶，又鍛煉了學生的動手能力并培養了協作精神，大大豐富了教學內容也提高了教學效果。

3.游戲引入（學習活動3：鉸鏈四桿機構的基本特性）

這個學習活動要求學生掌握急回特性和死點位置產生的條件，明確急回特性和死點位置在實踐中的應用。這一部分涵蓋的知識點多，理論性較強，對于抽象思維較差的中職生來說是一個挑戰。為了引出新課，同時創造一個輕松、愉悅的學習氛圍，授課前我組織大家進行了一個小小的競技游戲——運乒乓球。游戲規則是這樣的：每組5人，每人用球拍托運乒乓球從起點出發，至終點將球放入桶中，迅速返回，并將球拍交給后一人，后一人繼續運球；運球過程中球不能脫離球拍，若球掉落需撿回放于球拍上繼續運球，用時最短組勝出。游戲結束后我會問大家“每個同學在運球過程中，是運球行程速度快還是返回行程速度快？”不難發現，運球是工作行程，為了防止乒乓球掉落，大家都小心翼翼，速度會慢些，返回行程是個空行程，為了節省時間，大家都快速奔跑，顯然返回行程的速度要快于工作行程。當學生意識到這一點時，教師要引出急回現象的概念，導入新課。為了解釋急回現象產生的原因，教師讓學生演示上節課制作的曲柄搖桿機構，并提出問題：“曲柄搖桿機構有急回嗎？曲柄回轉一周與連桿有幾次工線位置？（教師引出極位夾角的概念）指出搖桿在兩極限位置往復擺動時曲柄轉過的角度？”根據學生回答的結果，師生共同完成表格的填寫，最終推導出產生急回的原因。

這個步驟采取的是提問的形式，鼓勵學生大膽說出自己的答案以提高其興趣，這些答案可能不一定相同，我會根據情況做適當的引導，整個過程把難點分解了，推導過程循序漸進、逐步深入。接下來的問題是根據急回產生的原因推導急回產生的條件，為了突出、強化這個重點，我會引入行程速比的概念，引導學生結合前面表格的數據自行導出K值和極位夾角θ之間的關系。經過這一系列的分析，結合牛頭刨床的工作視頻演示，回想運乒乓球的游戲過程，學生不難發現急回現象是為了節省空回形成的速度，間接提高了生產率。通過這個過程，學生把課本中的理論知識很快和生產實踐結合起來，培養了學生善于觀察、懂分析、理論聯系實際的良好學習習慣。死點位置的教學設計和急回特性的類似，這里我就不贅述了。

課程內容學完之后，學生會覺得這節課信息量比較大，為了幫助學生理清條理并加深記憶，我歸納總結了一個順口溜：曲柄搖桿是基型，機構條理細分清；曲柄主動有急回，曲柄從動死點停；急回特性有K值，極位夾角相對應；死點位置很特殊，從動連桿把線共。

三、教學反思

1.生活實例，激發了學習熱情

書本上的知識是抽象的、理論化的，只有用形象的、生活化的實例來闡釋理論，學生才容易、接受易于理解。授課時教師要密切聯系生活實際，使課堂教學生活化，這個教學單元我所選擇的教學實例大都來源于生活，用這些實例給學生一個理念：“機械”并不是遙不可及的東西，“機械”就在我們身邊，只要我們稍加留意就能發現。生活化的教學大大提高了學生學習機械基礎的興趣。

2.動手實踐，提高了學習效率

動手組裝鉸鏈四桿機構，并在掌握類型判別方法之后動手設計鉸鏈四桿機構，這一教學環節的設計，使學生在動手的同時獲得感性認識，又在后續設計過程中將感性認識上升到理性認識，達到理論與實踐的有效結合，有效地將書本知識化難為易、化繁為簡，變抽象為具體，提高了學生的學習效率。

3.游戲互動，培養了學生的綜合素養

在活潑的游戲教學中，學生思想壓力減輕了，自信心增強了，通過交流合作，增強了競爭意識和團隊協作精神，同時，通過“層層設問，步步鋪墊”的教學過程，也提高了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，學生的探究精神和克服困難的精神也得到了培養。

參考文獻：

侯曉英.機械基礎.鉸鏈四桿機構基本特性說課.中國機械，2013（3）.

編輯 李建軍