李孔戎

摘 要：鉸鏈四桿機構(gòu)的類型判別是技工學(xué)校機械基礎(chǔ)課程中的重要內(nèi)容。作者在教學(xué)實踐中，探索采用的設(shè)計理念是：以實例為載體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體；以相互交流，動手操作為手段，運用理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式及運用啟發(fā)、引導(dǎo)、動手、實踐、類比等方法進行教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：鉸鏈四桿機構(gòu) 教學(xué)設(shè)計

一、教材及學(xué)情分析

中等職業(yè)學(xué)校機械類機械基礎(chǔ)教學(xué)，教師在講授鉸鏈四桿機構(gòu)內(nèi)容時，如果采用照本宣科式的教學(xué)方法，學(xué)生興趣和積極性很難調(diào)動起來。主要有兩個原因：一是學(xué)生感覺學(xué)習(xí)的內(nèi)容沒有貼近他們的實際生活，內(nèi)容抽象、概念模糊。二是技校的學(xué)生大多來自農(nóng)村，他們文化基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課比較吃力，缺乏主動思維和感性認識，很難調(diào)動學(xué)習(xí)的激情。教材中雖然刪減了數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，結(jié)論性地給出了“曲柄存在的條件”，及表格化的“鉸鏈四桿機構(gòu)三種基本類型的判別方法”而且結(jié)論已經(jīng)非常清晰，但是學(xué)生還是理解不透徹，很難跟實際生活中的典型機械相互對應(yīng)，不能準確把握它們內(nèi)在的關(guān)系。教材中雖然有實例—簡圖—運動分析，并以表格的形式一一對應(yīng)幫助學(xué)生理解，但在教學(xué)中，卻始終很難激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，為此筆者對該章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)過程進行了重新設(shè)計。

二、教學(xué)目標

1.知識目標

熟練掌握“鉸鏈四桿機構(gòu)”三種基本類型的判別方法。

2.能力目標

培養(yǎng)學(xué)生自己動手設(shè)計、制作、協(xié)作學(xué)習(xí)能力，主動探究、觀察、分析及綜合歸納能力。

3.情感目標

教師通過實物動手演示，使學(xué)生對鉸鏈四桿機構(gòu)的性質(zhì)從感性認識上升到理性認識，學(xué)生通過自己分析可獲得發(fā)散性思維并激發(fā)創(chuàng)造的靈感。

三、重點難點

掌握“鉸鏈四桿機構(gòu)”形成條件和運動特征。其難點是三種基本類型的判別方法及在實際生產(chǎn)運用中的指導(dǎo)意義。

四、教法學(xué)法

教師通過習(xí)舊引新—設(shè)疑—學(xué)生制作—各組驗證—教師歸納、總結(jié)—課堂鞏固六個步驟，讓學(xué)生自然過渡到知識的練習(xí)和運用，實現(xiàn)對各知識點的理解和記憶，從而完成該章節(jié)的教學(xué)任務(wù)。

五、教學(xué)過程

1.第一步，習(xí)舊引新

前面，我們學(xué)習(xí)了鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本類型，都是簡單地根據(jù)兩個連架桿是曲柄還是搖桿來劃分的。在日常生活中，我們經(jīng)?？吹皆谝粓龌@球比賽場上，也許是參賽的哪一方，賽場上身材高大挑的隊員有很大優(yōu)勢，但對其中最矮的那位運動員，也千萬不能小看，他一定是很有特點的，不論在組織進攻、掌握比賽節(jié)奏、個人技術(shù)等方面，都會有獨到之處。鉸鏈四桿機構(gòu)中的四根桿，總會有一根桿最短，這一相對的特殊性，最短的這根桿能否引起我們的關(guān)注和興趣，能否根據(jù)最短桿在不同位置時，判別鉸鏈四桿機構(gòu)是屬于哪種類型？各桿都能否做整周運動？

2.第二步，（新課導(dǎo)入）教師設(shè)疑

（1）機構(gòu)中具有整周旋轉(zhuǎn)的條件是什么（曲柄存在的條件）？學(xué)生只有學(xué)會判斷機構(gòu)中有無曲柄存在，教師才能進行下一步教學(xué)。

（2）當最短桿分別處在不同的位置時，請問會出現(xiàn)幾種機構(gòu)類型？

3.第三步，動手實驗

全班分為四個小組，每組完成兩個實驗。

（1）第一個實驗：教師對每組下發(fā)長度分別45mm、100mm、70mm、120mm的兩端有孔的木條，分別讓學(xué)生用螺母和螺栓依次連接，并且在連接點依次標注A、B、C、D。接著學(xué)生以不同長度的桿為機架（試著變換固定桿件），讓其他桿做運動，觀察各桿的運動狀態(tài)，觀察能獲得哪幾種類型的鉸鏈四桿機構(gòu)？并做好記錄。

（2）第二個實驗：教師對每組下發(fā)長度分別為130mm、150mm、175mm、200mm的兩端有孔的木條，分別讓學(xué)生用螺母和螺栓依次連接，并且在連接點依次標注A、B、C、D。接著學(xué)生以不同長度的桿為機架（試著變換固定桿件），讓其他桿做運動，觀察各桿的運動狀態(tài)，觀察能獲得哪幾種類型的鉸鏈四桿機構(gòu)？并做好記錄。

實驗結(jié)束：各組學(xué)生寫出實驗結(jié)論、推薦小組發(fā)言人。

4.第四步，小組驗證

教師請各小組發(fā)言人，拿著自制的鉸鏈四桿機構(gòu)走上講臺，明確回答兩大疑問并驗證本組的結(jié)論（要求板書且標注小組編號）：一是展示中哪一組機構(gòu)存在曲柄？曲柄存在的條件是什么？二是當最短桿處在不同位置時，機構(gòu)類型是如何確定的？

5.第五步，教師歸納總結(jié)

（1）第一個實驗結(jié)論，以桿長之和的不同為前提。一是曲柄的存在必須同時具備兩個條件。第一，最短桿與最長桿的長度之和不大于其他兩桿長度之和。第二，連架桿和機架中必有一桿是最短桿（在第二個實驗中不能滿足第一個條件，所以不存在曲柄；分別演示兩個實驗）。二是當最短桿與最長桿的長度之和不大于其他兩桿長度之和時有下列三種情況。根據(jù)最短桿所處的位置判別：第一，最短桿為機架——雙曲柄機構(gòu)。第二，最短桿為連架桿——曲柄搖桿機構(gòu)。第三，最短桿為連桿——雙搖桿機構(gòu)。

（2）第二個實驗結(jié)論，以桿長之和的不同為前提。在最短桿與最長桿的長度之和大于其他兩桿長度之和時，無論哪個桿為機架都只能是雙搖桿機構(gòu)且曲柄不存在。

6.第六步，課堂鞏固練習(xí)

圖

舉例：AB=150mm、BC=200mm、CD=175mm、AD=210mm，如上圖所示。

如以AB為機架，或以CD為機架時，請問如何判斷是什么機構(gòu)？說出必要的判斷過程。

解：（1）∵最短桿+最長桿之和，AB+AD=150+210=360（mm） 不大于其余兩桿之和 BC+DC=200+175=375（mm）

∴最短桿AB為機架時為雙曲柄機構(gòu)（同時滿足曲柄存在的兩個條件）。

（2）∵最短桿+最長桿之和AB+AD=150+210=360（mm）不大于其余兩桿之和 BC+DC=200+175=375（mm）。當CD為機架時，最短桿必然處在連桿位置上。

∴最短桿是連桿時為雙搖桿機構(gòu)（不能同時滿足曲柄存在的兩個條件）。

教師提示：依次類推，舉一反三；當最短桿+最長桿之和大于其余兩桿之和時會是什么機構(gòu)類型？跟哪根桿為機架有關(guān)系嗎？

課堂鞏固目的，一是學(xué)生能熟練地掌握“曲柄存在條件”二是充分運用“最短桿”的這個特點準確判別鉸鏈四桿機構(gòu)的類型。在講授中，教師必須講清“鉸鏈四桿機構(gòu)中必有一個是最短桿，且最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和”這個大前提。且通過教具演示，讓學(xué)生理解在這個大前提下所得出的三個結(jié)論：①取最短桿為連桿時，構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。②取最短桿為機架時，構(gòu)成雙曲柄機構(gòu)。③取最短桿為連桿時，構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。若這個大前提不存在，即當鉸鏈四桿機構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿之和時，則曲柄不存在，只能構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)且跟哪根桿為機架無關(guān)。

六、教學(xué)感受

在精心設(shè)計安排下，教師讓學(xué)生帶著問題在實驗中尋找答案、驗證結(jié)論。這種教學(xué)模式能夠真正提升學(xué)生的主體定位，充分展示個性，放手去探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。這樣學(xué)生靠勤于動手、樂于探究獲取新知識和能力的訓(xùn)練，為今后面對實際工作培養(yǎng)了解決問題的能力。

七、課后反思

在教學(xué)過程中，由于學(xué)生在積極參與中，時間掌控難度較大。又因?qū)W生基礎(chǔ)不同，各組完成的時間差距較大。所以教師分組時要把動手能力強、善于發(fā)表自己觀點和喜歡“較真”的學(xué)生適當?shù)鼐鶆虼钆?，這樣學(xué)習(xí)效果會更好。

（作者單位：柳州市技工學(xué)校）