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1、平面四杆机构曲柄存在条件教学设计案例名称平面四杆机构曲柄存在条件科目机械原理教学对象机械专业课时40分钟设计者一、设计理念多元智能理论的学习观认为几乎每个人都是聪明的，但聪明的范畴和性质呈现出差异。学生的差异性不应该成为教育上的负担，相反，是一种宝贵的资源。我们要改变以往的学生观，用赏识和发现的目光去看待学生，改变以往用一把尺子衡量学生的标准，要重新认识到每位学生都是一个天才，只要我们正确的引导和挖掘他们，每个学生都能成才。按照多元智能理论，我们要考虑个体差异，因材施教；要关注学生差异，善待学生的差异，在教学中，根据学生的差异，运用多样化的教学模式，促进学生潜能的开发，最终促进每个学生都成为自
2、己的优秀。因此，我们教师备课、上课不能再像以往那样仅仅为了完成教学大纲的要求，而是更多地从关注学生，开发学生潜能，促进学生全面发展方面去考虑问题。我们要采用多种方式和手段呈现用“多元智能”来教学的策略，实现为“多元智能而教”的目的，改进教学的形式和环节，努力培养学生的多种智能。在教学形式上采用小组讨论，以利于人际智能的培养；在重点内容的学习上通过动手操作、观察及推理，促进学生数理逻辑智能的发展；在课后作业上设置多种类型，使学生可以根据自身特点任意选择，实现不同智能的培养。二、前期分析（1）内容分析：本节课内容选自高教出版社出版的由孙桓主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械原理（第七版）
3、第八章第二节。本节课主要阐述了平面四杆机构的类型及曲柄存在的条件，四杆机构类型的判断，这部分内容是机械原理非常重要的知识模块。在此之前学习了机构的结构分析、组成原理及机构自由度分析等关于机构的普遍特性，本节课是这些内容的具体应用；同时，只有在掌握四杆机构的类型基础上，才能进行后续关于四杆机构结构设计重要知识点的学习。所以，该部分内容具有承上启下的作用。在教材内容上，对平面四杆机构三种基本类型组成条件结论，从内容上看很精炼，但是学生理解起来却比较困难。根据以往的教学经验，如果照本宣科地讲授，作一般性推论，师生均感到“概括无据、推论无理”，而且学生对双摇杆机构两种不型本质区别缺乏必要的理解。所以在
4、实际授课的时候，通过实物演示来引入新课，利用实物教具，通过小组讨论加深学生的理解。（2）学情分析：授课的对象是我校机械专业二年1班学生。就本班实际学情，有如下特点： 知识储备：学生已学过理论力学、机械制图等专业基础课程，具备了一定的机械零件识图和绘图的能力；同时，经过初、高等数学的学习，具备了一定的逻辑推理能力；此外，通过前边对机构的组成原理、结构分析的学习，对机构特点有一定的了解。 能力特点：具有一定的合作交流、计算机操作及查阅文献资料能力、且活泼好动精力充沛、富有一定的创新精神，对实践技能性强的内容有较强的好奇心，但理论学习兴趣不高，学习比较被动。三、教学目标（知识，能力，发展） 知识、能
5、力目标：通过本课学习，能分析归纳出平面四杆机构曲柄存在的条件，学会判断平面四杆机构的类型。通过平面四杆机构类型、判断方法的演示及讨论，提高分析、判断、解决问题的能力。 发展目标：通过四杆机构实物模型的动手操作、分组讨论，学会分析问题和解决问题的方法，体验成功的感受。通过小组协作、总结、推理及反思等环节学习，能发展语言、逻辑、人际交往等多种智能。四、教学重难点本节课的内容包括曲柄、摇杆等概念，平面四杆机构的类型，曲柄存在的条件以及四杆机构类型的判断。通过动画及实物模型演示，学生很容易直观理解曲柄、摇杆的概念及四杆机构的三种类型。而曲柄存在的条件及四杆机构类型的判断需要观察、分析、推理，在形成结论
6、前要进行理论推导。此外，该内容为后续平面四杆机构设计的前期基础，故确定本节课的重难点如下： 重点：平面四杆机构曲柄存在条件。 难点：四杆机构类型与杆长关系。五、教学方法及策略 教学方法具体有演示法、任务驱动法、讨论法、启发引导法、小组协作法。在引入新课中采用直观演示法，通过在黑板上展示汽车雨刷机构学生自制实物模型，播放并联机床、工业机器人视频使学生获得直观的感性认识；在学习平面四杆机构曲柄存在条件环节中采用任务驱动与小组协作教学方法，以小组为单位进行分析、讨论；在课堂练习中采用练习法，分析如何判断机构类型；在如何判断四杆机构类型环节，采用启发引导法，通过老师引导使学生产生联想，深化理解记忆。
7、教学手段：多媒体演示+实物模型展示+Flash动画+板书六、教学环境及资源准备 学生准备：1、 提前预习，基本了解平面四杆机构组成、分类等相关内容。2、 查阅日常生活中常用的四杆机构，以备课堂上交流。（养成学生良好的学习习惯，培养学生搜集资料、整理资料的能力。 教师准备：1、 准备在课堂上播放的多媒体文件2、准备课堂展示及分组讨论的实物模型七、教学安排教学过程师生活动设计意图环节一：视频导入。（2分钟） PPT播放连杆机构运动轨迹动画，学生积极思考、回顾连杆机构的传动特点：面接触，压强小,承受大载荷；可实现各种不同的轨迹要求。 图1 连杆机构运动轨迹 图2 四足机器人 视频播放并联数控机床，图
8、片展示ABB最新焊接工业机器人，连杆机构的实际应用。 图3 并联机床 图4 ABB工业机器人 通过汽车雨刷实物模型动态演示。提出疑问，实际应用中怎么样设计满足实际运动要求的连杆机构？学生在老师的启发下，思考应用中首先明确连杆机构的类型，怎样设计尺寸，进而引入新课。（1）理论联系实际，反映学科发展新成果，激发学生学习兴趣；（2）导入新课，创立问题情景，激发思维，促使学生带着问题有目的地参与课堂教学活动，新课学习环节二：自制模型动态展示，理解四杆机构结构及组成（6分钟） 自制实物教具及模型动态展示，引导学生思考组成四杆机构的各个构件有什么区别？学生认真观察、讨论，得出构件、运动副连接方式、运动形式
9、不同，从而引出连架杆、连杆、周转副、摆转副、曲柄、摇杆等概念。图5 四杆机构结构简图通过直观演示法使学生对四杆机构组成直观感性认识，设置疑问引发学生思考，加深对四杆机构结构组成特点的理解。环节三：实物教具与动画演示，区分四杆机构类型（3分钟） 提出疑问：四杆机构有几种基本类型？学生思考、讨论。根据连架杆有两种形式：曲柄和摇杆，总结四杆机构的基本类型有三种，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构以及双摇杆机构。通过实物教具与动画演示三种机构，学生认真观察，加深理解。图6 四杆机构三种基本类型设置疑问引发学生思考，通过模型演示，加深对四杆机构类型的理解。环节四：分组讨论（10分钟） 以搅拌机构为例，提出实际应
10、用中应该如何设计相应的四杆机构来实现特定的功能要求。 分发实物模型教具，进行分组讨论、陈述。讨论问题： 1、以杆1、2、3、4组成四杆机构，分别以1、2、3、4为机架，机构是什么类型？2、以杆2、3、4、5组成四杆机构，以任意杆为 机架，机构是什么类型？3、分析产生的原因？采用任务驱动与小组协作教学方法，以小组为单位进行分析、讨论，培养学生的人际交往、语言智能。环节五：推导曲柄存在条件（10分钟） 总结各小组陈述，利用实物教具，和学生共同分析BD长度的变化，找到BD两个极限位置，根据三角形边长关系，进行曲柄存在条件的理论推导。图7曲柄运动极限位置简图板书：曲柄（或周转副）存在条件推导过程。，
11、将(1)+(2)，(2)+(3)，(3)+(1)若设ad,且以d为机架，同理可导出：（1）老师总结学生陈述，通过讲评，达到鼓励、引导学生的效果。（2）利用板书进行理论推导，强化学生对重要知识点理解。环节六：总结判断四杆机构类型方法（3分钟） 学生分组归纳总结判断四杆机构类型的流程。教师和学生一起通过流程图总结四杆机构类型判断步骤。图8 四杆机构类型判定流程图（1）通过小结使提升教学效果，培养学生分析、总结、归纳问题的能力。（2）理清本节课的知识点，揭示本节课的重、难点。环节七：课堂讨论练习（3分钟） 教师介绍关于四杆机构最新应用，学生了解学科发展前沿成果。 图9 荷兰特温特大学研制并行机器人课
12、堂讨论练习判断下图四杆机构的类型。学生分组讨论。图10 课堂练习例题（1）联系学科发展新新成果，激发学生学习兴趣；（2）教学反馈，强化练习，及时巩固。环节八：布置作业（2分钟）。 设计不同类型的课后作业，学生根据自身特点任选其一。1. P144 8-6。(理论推导，数理逻辑智能) 2. 写一篇不少于600字的课堂学习反思。（内省智能）3.设计一个折叠式小凳子，要求：给出各杆长度。(小组讨论，语言智能) 4使机构（图10）成为曲柄摇杆机构时a=x的取值范围。(理论推导，数理逻辑智能)5.制作一个曲柄摇杆机构。(动手操作，身体运动智能)6.设计可实现搬运加持机械手。(小组合作，人际交往智能)（1）
13、巩固本节课所学知识，理论联系实际，学以致用。（2）考虑个体差异，因材施教。通过不同类型题目，实现培养“多元智能”目的。环节九：布置预习内容（1分钟）。 观察动画演示，分析偏心曲柄滑块机构运动特点。布置预习铰链四杆机构的急回特性和行程速比系数内容。激发学生对下节课新知识学习的渴望。八、板书设计1、平面四杆机构的分类2、曲柄存在的条件（1）若设ad，同理可得：2课堂练习（解题过程）九、总结反馈在整个教学过程中，主要是采用了任务驱动式教法，以教师为主导，学生为主体，合作交流、动手操作为手段，能力提高为目的。突出了启发、引导、动手实践等多种教学方法的，通过课件动态与实物演示，为学生创造条件，使学生掌握铰链四杆机构的类型判别并能进行简单制作；强调了实践的重要性。培养学生的观察、动手的能力和小组合作的精神，激发学生学习机械专业课的兴趣，提高学生的综合能力。
