《连杆机构自由度计算》的教学设计

谢双义 何娇 郑国秀 侯小琴 张波

摘 要：针对高职学生的知识面及思维特点，对连杆机构自由度的计算教学进行了启发式的课堂教学设计。在教学过程中，让同学们带着问题进行学习，突出学生在教学过程中的主体作用，加强教师的引导作用，以循序渐进的方式让同学们牢牢掌握相关知识点。

关键词：连杆机构；自由度；教学设计

1 绪论

平面连杆机构广泛应用于各种机械、仪表和机电产品中，因为这种机构具有以下优点：运动副单位面积压力小，且有利于润滑，故摩擦损失小，同时较容易获得高的加工制造精度。而在平面连杆机构的设计中，要想其运动规律符合设计人员的预期，其自由度的计算就尤为重要，同时该知识点也是教学过程中的一大难点，经过该知识点的学习也可以为后续齿轮机构和凸轮机构等的分析和设计奠定一定基础。

2 教学目标

了解基本的连杆机构概念，并掌握简单机构自由度是的计算。培养学生分析问题和解決问题的能力。激发学生学习乐趣，帮助其构建理论与实际相结合的思维模式。

3 教学过程

教学设计主要强调的是学生的参与、探索、归纳、动手等多方面的能力，引导他们将理论与实践相结合，本次课的教学设计如图1 所示。

旧知复习：教师针对过往知识点进行提问。设置的问题既是对已学习知识的复习又可以为本节课的学习提供支撑。

学生展示与讲解：在课前要求学生利用简易材料制作一个连杆机构，并邀请学生到讲台为大家进行相应的展示和讲解。

教师评价与总结：针对同学们的演示与讲解，教师要给予充分的肯定，并做进一步的归纳和总结。

问题引入：让同学们观看三种不同的连杆机构运动，提问为什么会造成这种现象？

教师讲解：首先讲解何为机构自由度，然后通过做4个不同的习题，让学生对机构具有确定运动的条件进行自我归纳。

练习1得出自由度为0，得出静定桁架概念。

练习2得出自由度为1，得出超静定桁架概念。

练习3得出自由度为1，但是机构被破坏，对同学进行提问。

通过练习4得出自由度为2，但是机构的运动不确定，对同学进行提问。

学生总结：通过以上例题可以让同学们自行归纳什么情况下机构才能有确定运动？并要求学生回答本节课开始时设置的两个问题。

教师总结：教师针对同学们的归纳和回答中存在的问题进行点评，对正确部分给予肯定。

任务布置：介绍自由度计算中的局部自由度、虚约束、复合铰链等特殊情况，要求学生课下了解其含义。

4 结语

在教学方法上，整体应用了行动导向教学法，通过4个例题及生活中的常见实例的讲解，不仅学习了机构自由度的计算，更重要的是培养学生理论联系实际的能力。通过多媒体及多种教学方法的使用，为学生创造求知探索的学习气氛，教师适当引导，培养学生独立思考的科学态度。同时，在今后的教学中，教师应尽量为学生创造轻松的科学探究过程，以促进学生积极主动的学习。

参考文献：

[1]付秋林，陈琪，刘家伦.高职机械设计基础教学改革实践———《曲柄摇杆机构的运动特性》课堂教学设计算[J].科技信息，2011（18）：599600.

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

[3]胡家秀.机械设计基础[M].第2版. 北京： 机械工业出版社，2015.

作者简介：谢双义，男，硕士，副教授，专业负责人，主要从事高职课程改革研究。