01 平面機(jī)構(gòu)自由度-教學(xué)設(shè)計

1、.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計 2014年 6 月 17 日案例名稱第一章 平面機(jī)構(gòu)分析 第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度科目機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)對象大學(xué)二年級課時1課時一、教材內(nèi)容分析機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是一門培養(yǎng)學(xué)生具有一定機(jī)械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)該課程，要求學(xué)生掌握機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)動特性及有關(guān)機(jī)構(gòu)動力學(xué)的基本知識，初步具有分析和設(shè)計基本機(jī)構(gòu)的能力，并對機(jī)械運(yùn)動方案的確定有所了解。同時掌握通用機(jī)械零件的工作原理、特點(diǎn)、選用和設(shè)計計算的基本知識，使學(xué)生初步具有設(shè)計簡單的機(jī)械及普通機(jī)械傳動裝置的能力。并培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 “平面機(jī)構(gòu)分析”這一教學(xué)內(nèi)容是機(jī)械設(shè)

2、計基礎(chǔ)課程中的第一章，后續(xù)的“平面連桿機(jī)構(gòu)”、“凸輪機(jī)構(gòu)”、“齒輪機(jī)構(gòu)”以及“輪系”章節(jié)都是向?qū)W生講授典型機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識，而學(xué)好這些內(nèi)容的前提就是要學(xué)會分析機(jī)構(gòu)，其中一個重要環(huán)節(jié)就是準(zhǔn)確地計算出該機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。平面機(jī)構(gòu)自由度計算的目的是判定一個已有的機(jī)構(gòu)是否正確,確定原動件的個數(shù)。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和受力分析時,必須通過機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析才能進(jìn)行。如果機(jī)構(gòu)的自由度計算不正確,那就無法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動及受力分析。所以,平面機(jī)構(gòu)的自由度計算在機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)、設(shè)計中占有重要地位?！皺C(jī)構(gòu)自由度計算”是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程第一章平面機(jī)構(gòu)分析中第三節(jié)課程的教學(xué)內(nèi)容，在學(xué)生掌握了平面機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)，熟練掌握

3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行教學(xué)的。通過學(xué)習(xí)該節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)會如何準(zhǔn)確的計算出機(jī)構(gòu)的自由度，以及學(xué)會判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動，為已有機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析或創(chuàng)造新的機(jī)構(gòu)提供基本條件。二、教學(xué)目的（知識，技能，情感態(tài)度、價值觀）知識與技能目標(biāo)：1.熟練掌握平面機(jī)構(gòu)、低副和高副等概念。2.熟練掌握機(jī)構(gòu)自由度計算公式。過程與方法目標(biāo)：1.通過提問式方法，總結(jié)歸納出機(jī)構(gòu)自由度計算公式；2.分別用工程中常見的機(jī)構(gòu)作為例題，通過課堂練習(xí)法，帶領(lǐng)學(xué)生鞏固機(jī)構(gòu)自由度計算公式，并對結(jié)果進(jìn)行分析。3.從中培養(yǎng)學(xué)生的觀察、想象能力，發(fā)展學(xué)生的空間觀念，滲透轉(zhuǎn)化的思想。情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和合作能

4、力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。2.培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的意識和創(chuàng)新的精神。讓學(xué)生將學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際生活中。三、學(xué)習(xí)者特征分析本門課面向的對象是大學(xué)二年級、第四學(xué)期的近機(jī)械類學(xué)生。他們在之前的學(xué)期中已經(jīng)學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、工程制圖、理論力學(xué)和材料力學(xué)等相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課。對自由度的概念已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，并能夠讀懂常見的工程圖以及簡圖。大學(xué)二年級的學(xué)生已經(jīng)具有一定的自學(xué)能力，能夠獨(dú)立進(jìn)行思考、發(fā)現(xiàn)、分析問題，所以在學(xué)習(xí)過程中可針對這一特點(diǎn)，適時地以啟發(fā)式教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，激勵他們通過自己的思考、分析解決問題。但這個階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)中難免存在一定的惰性，所以要通過適當(dāng)?shù)姆绞胶褪侄渭ぐl(fā)他們學(xué)習(xí)新事物的興趣。

5、四、教學(xué)思想主要體現(xiàn)在主體性教學(xué)思想和反思性教學(xué)思想上五、教學(xué)策略和方法本節(jié)課采用啟發(fā)式和主動參與式教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題并解決問題。為了完成本節(jié)課的知識技能、情感態(tài)度、價值觀方面的目標(biāo)，我使用的教學(xué)方法有：談話法、觀察法、演示法。談話法：談話法又叫問答法，在教學(xué)過程中我一直用談話法，與學(xué)生交流，讓學(xué)生感到輕松的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的思維活動；培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和語言表達(dá)能力；喚起和保持學(xué)生的注意力和興趣。觀察法：采用機(jī)構(gòu)動畫演示的方式，讓學(xué)生通過觀察，發(fā)現(xiàn)問題所在，并引導(dǎo)其獨(dú)立思考解決問題的方法。演示法：通過對實(shí)際工程案例的演示，引起學(xué)生的注意力，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。六、教學(xué)

6、分析（內(nèi)容、重難點(diǎn)）教學(xué)內(nèi)容：1）平面機(jī)構(gòu)基本概念2）低副和高副等概念和約束等概念3）機(jī)構(gòu)自由度計算公式教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1）機(jī)構(gòu)自由度計算公式2）平面低副和高副的識別與數(shù)目的確定。七、教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備1.以自制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動動畫做演示，能直觀的展示抽象數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，使學(xué)生更好的理解。避免學(xué)生對抽象數(shù)據(jù)充分理解的欠缺。需用到電腦與投影儀等現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備。2.教師的講解配合板書，并采用多媒體的現(xiàn)代化教學(xué)手段作輔助，及時總結(jié)本課的知識點(diǎn)，加強(qiáng)鞏固。八、教學(xué)安排教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖及資源準(zhǔn)備一、組織教學(xué)同學(xué)們好，現(xiàn)在開始上課！停止說話，準(zhǔn)備上課用洪亮的聲音吸引學(xué)生的注意力，讓他盡快進(jìn)入上課狀態(tài)二、

7、復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)上次課學(xué)過的主要內(nèi)容：1機(jī)械、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件等基本概念。2.機(jī)構(gòu)的組成原理。強(qiáng)調(diào)掌握每一概念的重要性。學(xué)生回憶該部分的知識溫故而知新，復(fù)習(xí)前次課的重要內(nèi)容，對于本次課的學(xué)習(xí)有至關(guān)重要的作用三、導(dǎo)入新課1、 機(jī)械由機(jī)器和機(jī)構(gòu)組成，機(jī)器由一個或多個機(jī)構(gòu)組成，機(jī)構(gòu)由構(gòu)件組成，構(gòu)件由零件組成。2、 因?yàn)樵诠こ讨?，要面對、分析以甚至設(shè)計眾多復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，所以要準(zhǔn)確分析機(jī)械產(chǎn)品的組成情況。3、構(gòu)件是運(yùn)動的單元，機(jī)構(gòu)是構(gòu)件組成的傳遞運(yùn)動動力的系統(tǒng)4、構(gòu)件中間是如何相連組成機(jī)構(gòu)的呢？下面學(xué)習(xí)運(yùn)動副的基本概念。5、機(jī)構(gòu)是如何運(yùn)動的呢？下面學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)自由度的基本概念以及求解計算機(jī)構(gòu)自由度的計算公式。學(xué)生

8、思考，積極回應(yīng)學(xué)生認(rèn)真聽講 學(xué)生認(rèn)真作答，并積極回應(yīng)老師學(xué)生認(rèn)真思考學(xué)生認(rèn)真記筆記巧妙入境，通過對舊知識的復(fù)習(xí)，用工程實(shí)例作為例題，以提問的方式來鞏固舊知，調(diào)動學(xué)生的積極性，導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生對新課的好奇心。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動參與到學(xué)習(xí)中來。四、新課講授1、 由動畫引出構(gòu)件的基本定義（板書：一、構(gòu)件）2、 結(jié)合多媒體課件講解運(yùn)動副的基本概念（板書：二、運(yùn)動副）3、 結(jié)合多媒體課件講解構(gòu)件之間的接觸情況引出運(yùn)動副元素的基本概念。（板書：三、運(yùn)動副元素）4、根據(jù)點(diǎn)線面接觸引出運(yùn)動副類型（學(xué)生注意，重點(diǎn)部分的到來）（板書：三、運(yùn)動副分類）5、講解高副和低副的基本概念高副：點(diǎn)線接觸低副：面接觸6

9、構(gòu)成運(yùn)動副后，對運(yùn)動的限制叫約束 結(jié)合板書講解： 7、構(gòu)成高副有一個約束，構(gòu)成低副有2 個約束結(jié)合板書及動畫講解8、一個做平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有3個自由度，即有3個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)。9、如果機(jī)構(gòu)有n個活動構(gòu)件，有pl低副，ph高副，動構(gòu)件的自由度總數(shù)減去約束總數(shù) 就是機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)公式為：F=3n-2pl-ph也就是機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目。學(xué)生認(rèn)真聽講并思考學(xué)生呼應(yīng)學(xué)生認(rèn)真聽講并思考學(xué)生深刻領(lǐng)會學(xué)生在下面回答學(xué)生想，回答；學(xué)生積極參與到老師的細(xì)致講解中，并會在老師的帶動下隨聲附和學(xué)生認(rèn)真積極回應(yīng)老師學(xué)生認(rèn)真作答，并積極回應(yīng)老師學(xué)生認(rèn)真聽講并思考。在教學(xué)過程中，以學(xué)生為主題，以前學(xué)過的知識都讓學(xué)生

10、自行回答，鞏固舊知，引入新知，學(xué)生積極配合，用自制的教具，直觀的展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生更容易接受抽象圖形的特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效果。對學(xué)生的正確回給予表揚(yáng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。做課后習(xí)題，及時鞏固新知，讓學(xué)生學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際中。做一遍例題，引導(dǎo)學(xué)生求自由度的方法，再計算結(jié)果10、做第二道例題，求如板書所示的桿機(jī)構(gòu)的自由度讓學(xué)生學(xué)以致用，將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合（一邊板書一邊仔細(xì)講解）11、分析自由度結(jié)果：大于或等于1，如果等于零，則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動。學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械機(jī)構(gòu)的背景歷史學(xué)生認(rèn)真聽講，思考學(xué)生認(rèn)真記錄學(xué)生認(rèn)真聽課并記錄學(xué)生認(rèn)真思考學(xué)生根據(jù)以往制圖基礎(chǔ)亦附和老師學(xué)生回答出結(jié)論，并認(rèn)真聽課、記錄學(xué)生認(rèn)真作答，并積極回應(yīng)老師詳細(xì)講解，從聽覺與視覺兩方面加強(qiáng)對學(xué)生的刺激，加深知識的記憶。及時讓學(xué)生做課后習(xí)題，將他們學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際解題中，鞏固新知，在多種題型中得到鍛煉。為以后解各種類型題打好基礎(chǔ)。及時對學(xué)生解過的題進(jìn)行仔細(xì)講解，以免學(xué)生解題期間出現(xiàn)的問題得不到解決。讓學(xué)生做題，提高其應(yīng)變能力。并培養(yǎng)學(xué)生積極做題。五、鞏固新課 課堂小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了計算機(jī)構(gòu)自由度方法，通過學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)在計算自由度時，應(yīng)先判斷機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件、低副和高復(fù)的數(shù)目，再進(jìn)行做題！學(xué)生積極配合