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摘要：

結(jié)合機械原理理論學習和工程實際聯(lián)系緊密的特點，以培養(yǎng)學生學習興趣和綜合設(shè)計能力為主線，在機械原理教學中教師自創(chuàng)教具，學生自制學具，再將教具、學具與視頻、動畫等多媒體素材在課堂融合，用最直觀的方式讓學生參與互動，極大地調(diào)動了學生學習的積極性和主觀能動性，活躍了課堂氣氛，提高了學習效率。

“機械原理”是高等院校機械類專業(yè)本?？粕匦薜囊婚T主干技術(shù)基礎(chǔ)課，在學生從基礎(chǔ)理論學習過渡到研究和解決機械工程技術(shù)問題的過程中起著關(guān)鍵性的橋梁作用。近年來教師在講授機械原理的過程中常會被如下２種矛盾現(xiàn)象所困惑：一是課程具有很強的工程性應(yīng)用性特點，與學生缺乏實踐經(jīng)驗相矛盾；二是教學課時少，與課程內(nèi)容多、教學任務(wù)量大相矛盾，于是多媒體技術(shù)被普遍地應(yīng)用于機械原理課程的教學。運用計算機的文字、聲音、圖片、動畫、影像等多媒體功能，可以將難以用語言、板書、掛圖描述清楚的內(nèi)容非常形象生動地解釋清楚，應(yīng)用ＰＰＴ大大節(jié)省教學過程中如推導公式、畫圖的時間，有限的時間可用來突出重點和突破難點。但其缺點也逐漸地顯現(xiàn)，上課就像放電影，學生反應(yīng)不過來，沒時間思考也不用想象；教師一勞永逸，創(chuàng)造性的勞動減少。為此，曹金玲指出：需要將傳統(tǒng)教學與ＣＡＩ教學有機結(jié)合；申燚則提出板書、課件和教具三位一體的教學模式。將實物教具乃至學具帶進課堂，用具像的、可觸摸的實物操作體驗幫助學生進行形象思維，將有助于對抽象理論的理解，這是動畫或真實場景的視頻都無法替代的。為了彌補傳統(tǒng)的機械原理教具比較少，吳凡研制了多功能平面機構(gòu)演示儀，古紅星設(shè)計了多功能四桿機構(gòu)組合式教具。由于追求功能盡可能多，導致這些教具體積過大，不方便帶入課堂。本文也以四桿機構(gòu)為例，分享我校將系列實物教具及學生自制學具帶進課堂輔以視頻、動畫的實施方法和體會，同時介紹一種便攜、結(jié)構(gòu)簡單、多功能的、師生都愛不釋手的四桿機構(gòu)演示教具學具。

１學生自制鉸鏈四桿機構(gòu)學具

１．１自制鉸鏈四桿學具的實現(xiàn)前一章課程結(jié)束時布置每位學生自制一鉸鏈四桿機構(gòu)，材料不限、自已發(fā)掘，下一次課時請帶到教室。圖１所示是２名學生在展示他們做的四桿機構(gòu)（左邊學生用竹子制作的曲柄搖桿機構(gòu)最大），圖２所示是全班學生操作自制學具。

１．２自制鉸鏈四桿學具的作用（１）首先，是對理論知識的學習有著無可替代的感性認知作用。換機架成不同的機構(gòu)、存在曲柄的條件、急回、死點、傳動角、壓力角和四桿機構(gòu)的設(shè)計等知識學習時，學生自己都可以用手頭學具幫助自己建立感性的認識，所形成的印象會是刻骨銘心的。（２）對培養(yǎng)學生的工程意識也非常有用。鉸鏈四桿機構(gòu)中４根桿件的３種連接方式中只有布置在３個平行平面中才是能正常運動的。而布置在２個平行平面及交錯平面內(nèi)的都將無法運動。部分學生會發(fā)現(xiàn)自己存在這方面問題，動不了。而這在看ｆｌａｓｈ動畫演示時是無法體會到的，只有在“練兵”中才能得“真刀實槍”的體會。（３）對檢查學生預(yù)習的情況十分奏效。沒有要求制作曲柄搖桿機構(gòu)是有原因的。如果學生自己認真預(yù)習，大多做的是曲柄搖桿機構(gòu)，桿件長度是滿足存在曲柄的桿長條件的。而如果沒有有效預(yù)習，靠拍腦袋隨機選定的桿長，則也剛好佐證了要存在曲柄是有條件限制的。（４）自制學具培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神。自制的鉸鏈四桿機構(gòu)可謂五花八門，大小各不相同，材料各不相同，學生充分利用了身邊的硬紙、筆芯、冰棍棒、鐵絲、吸管、塑料板、竹子和木頭等，充分發(fā)揮了他們的想象力和創(chuàng)造力。（５）使學生獲得了自信。每個人拿著自己勞動的成果，臉上都顯露著自信，都顯得充滿活力，雖然制作不復(fù)雜，但要運動得順暢，還得制作得盡可能精細。（６）激發(fā)了學生的學習興趣和求知欲。由圖１和圖２可見學生興致高昂，課堂氛圍活躍，不會死氣沉沉；學生比任何時候都更渴望獲得新知識，可以主動地進行發(fā)現(xiàn)知識的自學。

２教師自制鉸鏈四桿機構(gòu)教具

自制鉸鏈四桿教具的實現(xiàn)自制磁性鉸鏈四桿機構(gòu)教具如圖３所示。它是由桿件１、桿件２、桿件３和桿件４組成，每根桿件的首尾兩端同一表面各固定一塊圓形磁鐵６，首尾圓形磁鐵６依次相互吸合后，各桿件相對鄰接的桿件可繞它們吸合的圓形磁鐵６的中心相對轉(zhuǎn)動，作用同鉸鏈，從而構(gòu)成鉸鏈四桿機構(gòu)。

自制鉸鏈四桿教具的作用（１）它可以用于理論知識學習時的教學演示。圖３所示的兩種方案，其一滿足鉸鏈四桿機構(gòu)中存在周轉(zhuǎn)副的桿長條件，換不同桿件為機架可用于曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)的演示，另一種則不滿足該桿長條件，只能是雙搖桿機構(gòu)。桿件１上在其兩端兩塊圓形磁鐵６之間沿桿長方向可固定一長條形磁鐵５，長條形磁鐵５的長度不小于桿２兩端兩塊圓形磁鐵６中心距的兩倍，且長條形磁鐵５的一端到靠近它的端部圓形磁鐵６之間的距離不大于桿件４上兩圓形磁鐵６中心距與桿２上兩圓形磁鐵６中心距的差值，按圖４（ａ）所示方式吸合各磁鐵，桿４端與條形磁鐵吸合的圓形磁鐵６將沿條形磁鐵５既轉(zhuǎn)動又滑動，其運動同鉸接一滑塊，可用于對心曲柄滑塊機構(gòu)運動演示。（２）不占空間，另有它用。（ａ）教具每學期只在講這一章內(nèi)容時才用，絕大多數(shù)時間都是收藏狀態(tài)，（ｂ）則表示平時不用時的狀態(tài)，最小占用空間，且可以當磁釘使用，用于在鐵質(zhì)器具表面固定一些物品。（３）向?qū)W生展示創(chuàng)新的方法。這個設(shè)計利用了ＴＲＩＺ（拉丁文ｔｅｏｒｉｙａｒｅｓｈｅｎｉｙａｉｚｏｂｒｅａｔａｔｅｌｓｋｉｋｈｚａｄａｔｃｈ的詞頭縮寫，意思是發(fā)明問題解決理論）中的機械系統(tǒng)替代的創(chuàng)新原理（順帶簡單地科普一下該理論，此為作者在學校開設(shè)的一門公選課），即用磁場聯(lián)接代替機械的銷釘?shù)嚷?lián)接方式，便實現(xiàn)了創(chuàng)新，帶來了諸多的好處。雖然是小改進，但當向?qū)W生展示該教具時，學生都睜大眼睛，發(fā)出驚訝的聲音，并表示回去后自己也做個這樣的留作紀念，本人則鼓勵學生進一步創(chuàng)新。

３其他典型教具

３．１其他典型教具進課堂（１）水稻插秧機四桿分插機構(gòu)。首先播放一段插秧機插秧時的視頻，初步了解其功能；再通過一段利用Ｐｒｏ／Ｅ自制的仿真動畫觀察分插機構(gòu)的運動；最后出示從插秧機上拆下的一個分插機構(gòu)，如圖５所示。學生可以直觀感受曲柄搖桿機構(gòu)以及所謂的連桿曲線在生產(chǎn)中的應(yīng)用，了解桿件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并思考“為什么”。此教具在動平衡一章中也有應(yīng)用，曲柄上的平衡塊。（２）摩托車的曲軸活塞總成。曲柄滑塊機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)的一種演化，最典型的工程應(yīng)用應(yīng)該就是內(nèi)燃機了。通過一動畫演示四沖程內(nèi)燃機的工作過程和原理，再向?qū)W生展示圖６所示的摩托車用曲軸活塞總成。同樣，此教具在動平衡一章中也有應(yīng)用，曲軸平衡塊。

３．２其他典型教具進課堂的作用選擇典型的、大小適合的教具在課堂上適時地展示給學生，并讓學生在課間現(xiàn)場親身把玩，不僅能讓學生理論聯(lián)系實際，激發(fā)學習興趣，更可以培養(yǎng)他們善于觀察、認真嚴謹?shù)墓こ趟仞B(yǎng)；還能幫助學生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而知悉“機械原理”與“機械設(shè)計”兩門課程間內(nèi)在的聯(lián)系，機械原理研究機械運動的“靈魂”———機構(gòu)運動，而機械設(shè)計則是賦予機械“肉體”———裝配圖和零件圖，有助于避免傳統(tǒng)教學中兩門課間的割裂和孤立。

４結(jié)論

實踐出真知，多媒體教學素材無法取代實物的切身體驗。本文以連桿機構(gòu)及其設(shè)計為例介紹了在“機械原理”教學中教具和學具結(jié)合多媒體進行教學的方法和意義。這種教學模式的應(yīng)用，使學生對機械原理產(chǎn)生了濃厚的興趣，有了興趣就有動力。這種動力是由內(nèi)而外的，是最可持續(xù)的，也是最珍貴的。教師為學生在這種動力的驅(qū)使下所取得的進步感到高興，今后還將進一步豐富機械原理的教具、學具，并將此教學模式應(yīng)用到機械設(shè)計等課程的教學中。

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