01 平面機構(gòu)自由度-教學設(shè)計

1、.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學設(shè)計 2014年 6 月 17 日案例名稱第一章 平面機構(gòu)分析 第二節(jié) 平面機構(gòu)的自由度科目機械設(shè)計基礎(chǔ)教學對象大學二年級課時1課時一、教材內(nèi)容分析機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門培養(yǎng)學生具有一定機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過學習該課程，要求學生掌握機械中常用機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理、運動特性及有關(guān)機構(gòu)動力學的基本知識，初步具有分析和設(shè)計基本機構(gòu)的能力，并對機械運動方案的確定有所了解。同時掌握通用機械零件的工作原理、特點、選用和設(shè)計計算的基本知識，使學生初步具有設(shè)計簡單的機械及普通機械傳動裝置的能力。并培養(yǎng)學生運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 “平面機構(gòu)分析”這一教學內(nèi)容是機械設(shè)

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

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

4、力，養(yǎng)成良好的學習習慣。2.培養(yǎng)學生自學的意識和創(chuàng)新的精神。讓學生將學到的知識運用到實際生活中。三、學習者特征分析本門課面向的對象是大學二年級、第四學期的近機械類學生。他們在之前的學期中已經(jīng)學習了高等數(shù)學、工程制圖、理論力學和材料力學等相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課。對自由度的概念已經(jīng)有了一定的認識，并能夠讀懂常見的工程圖以及簡圖。大學二年級的學生已經(jīng)具有一定的自學能力，能夠獨立進行思考、發(fā)現(xiàn)、分析問題，所以在學習過程中可針對這一特點，適時地以啟發(fā)式教學方法進行教學，激勵他們通過自己的思考、分析解決問題。但這個階段的學生在學習中難免存在一定的惰性，所以要通過適當?shù)姆绞胶褪侄渭ぐl(fā)他們學習新事物的興趣。

5、四、教學思想主要體現(xiàn)在主體性教學思想和反思性教學思想上五、教學策略和方法本節(jié)課采用啟發(fā)式和主動參與式教學策略，引導(dǎo)學生發(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，我使用的教學方法有：談話法、觀察法、演示法。談話法：談話法又叫問答法，在教學過程中我一直用談話法，與學生交流，讓學生感到輕松的學習氛圍，激發(fā)學生的思維活動；培養(yǎng)學生的獨立思考能力和語言表達能力；喚起和保持學生的注意力和興趣。觀察法：采用機構(gòu)動畫演示的方式，讓學生通過觀察，發(fā)現(xiàn)問題所在，并引導(dǎo)其獨立思考解決問題的方法。演示法：通過對實際工程案例的演示，引起學生的注意力，提高他們的學習興趣。六、教學

6、分析（內(nèi)容、重難點）教學內(nèi)容：1）平面機構(gòu)基本概念2）低副和高副等概念和約束等概念3）機構(gòu)自由度計算公式教學重點及難點1）機構(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、教學環(huán)境及資源準備1.以自制的機構(gòu)運動動畫做演示，能直觀的展示抽象數(shù)據(jù)的特點，使學生更好的理解。避免學生對抽象數(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)代化教學手段作輔助，及時總結(jié)本課的知識點，加強鞏固。八、教學安排教學過程教師活動學生活動設(shè)計意圖及資源準備一、組織教學同學們好，現(xiàn)在開始上課！停止說話，準備上課用洪亮的聲音吸引學生的注意力，讓他盡快進入上課狀態(tài)二、

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

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

9、構(gòu)成運動副后，對運動的限制叫約束 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、一個做平面運動的自由構(gòu)件有3個自由度，即有3個獨立運動參數(shù)。9、如果機構(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) 就是機構(gòu)的自由度數(shù)公式為：F=3n-2pl-ph也就是機構(gòu)具有獨立運動參數(shù)的數(shù)目。學生認真聽講并思考學生呼應(yīng)學生認真聽講并思考學生深刻領(lǐng)會學生在下面回答學生想，回答；學生積極參與到老師的細致講解中，并會在老師的帶動下隨聲附和學生認真積極回應(yīng)老師學生認真作答，并積極回應(yīng)老師學生認真聽講并思考。在教學過程中，以學生為主題，以前學過的知識都讓學生

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