《連桿機構自由度計算》的教學設計

謝雙義 何嬌 鄭國秀 侯小琴 張波

摘 要：針對高職學生的知識面及思維特點，對連桿機構自由度的計算教學進行了啟發式的課堂教學設計。在教學過程中，讓同學們帶著問題進行學習，突出學生在教學過程中的主體作用，加強教師的引導作用，以循序漸進的方式讓同學們牢牢掌握相關知識點。

關鍵詞：連桿機構；自由度；教學設計

1 緒論

平面連桿機構廣泛應用于各種機械、儀表和機電產品中，因為這種機構具有以下優點：運動副單位面積壓力小，且有利于潤滑，故摩擦損失小，同時較容易獲得高的加工制造精度。而在平面連桿機構的設計中，要想其運動規律符合設計人員的預期，其自由度的計算就尤為重要，同時該知識點也是教學過程中的一大難點，經過該知識點的學習也可以為后續齒輪機構和凸輪機構等的分析和設計奠定一定基礎。

2 教學目標

了解基本的連桿機構概念，并掌握簡單機構自由度是的計算。培養學生分析問題和解決問題的能力。激發學生學習樂趣，幫助其構建理論與實際相結合的思維模式。

3 教學過程

教學設計主要強調的是學生的參與、探索、歸納、動手等多方面的能力，引導他們將理論與實踐相結合，本次課的教學設計如圖1 所示。

舊知復習：教師針對過往知識點進行提問。設置的問題既是對已學習知識的復習又可以為本節課的學習提供支撐。

學生展示與講解：在課前要求學生利用簡易材料制作一個連桿機構，并邀請學生到講臺為大家進行相應的展示和講解。

教師評價與總結：針對同學們的演示與講解，教師要給予充分的肯定，并做進一步的歸納和總結。

問題引入：讓同學們觀看三種不同的連桿機構運動，提問為什么會造成這種現象？

教師講解：首先講解何為機構自由度，然后通過做4個不同的習題，讓學生對機構具有確定運動的條件進行自我歸納。

練習1得出自由度為0，得出靜定桁架概念。

練習2得出自由度為1，得出超靜定桁架概念。

練習3得出自由度為1，但是機構被破壞，對同學進行提問。

通過練習4得出自由度為2，但是機構的運動不確定，對同學進行提問。

學生總結：通過以上例題可以讓同學們自行歸納什么情況下機構才能有確定運動？并要求學生回答本節課開始時設置的兩個問題。

教師總結：教師針對同學們的歸納和回答中存在的問題進行點評，對正確部分給予肯定。

任務布置：介紹自由度計算中的局部自由度、虛約束、復合鉸鏈等特殊情況，要求學生課下了解其含義。

4 結語

在教學方法上，整體應用了行動導向教學法，通過4個例題及生活中的常見實例的講解，不僅學習了機構自由度的計算，更重要的是培養學生理論聯系實際的能力。通過多媒體及多種教學方法的使用，為學生創造求知探索的學習氣氛，教師適當引導，培養學生獨立思考的科學態度。同時，在今后的教學中，教師應盡量為學生創造輕松的科學探究過程，以促進學生積極主動的學習。

參考文獻：

[1]付秋林，陳琪，劉家倫.高職機械設計基礎教學改革實踐———《曲柄搖桿機構的運動特性》課堂教學設計算[J].科技信息，2011（18）：599600.

[2]http：//baike.baidu.com/link？url=1XXi-UsV3l41D3NYzoiO8cajUNAZ_tx3bs2hqWUG1XFjgCi8R0bJNvd UXCfg2NXnLIP97gDf1Cv7fnbilxIHiK.

[3]胡家秀.機械設計基礎[M].第2版. 北京： 機械工業出版社，2015.

作者簡介：謝雙義，男，碩士，副教授，專業負責人，主要從事高職課程改革研究。