機(jī)械原理課程探究式教學(xué)改革與探索

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1、機(jī)械原理課程探究式教學(xué)改革與探索機(jī)械原理課程探究式教學(xué)改革與探索［摘要］針對(duì)機(jī)械原理課程進(jìn)行探究式教學(xué)改革與探索，我們可以提出機(jī)械原理課程教學(xué)中探究的內(nèi)容與探究式教學(xué)的一般步驟,并以機(jī)構(gòu)自由度分析與設(shè)計(jì)為例介紹探究式教學(xué)的實(shí)施過(guò)程。教學(xué)0標(biāo)檢驗(yàn)與學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)估證實(shí)，通過(guò)探究式教學(xué)可以取得滿意的學(xué)習(xí)效果。［關(guān)鍵詞］機(jī)械原理教學(xué)改革探究式教學(xué)［中圖分類號(hào)］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2014）09-0141-03機(jī)械原理課是機(jī)械工程專業(yè)的主干課，是學(xué)習(xí)機(jī)械工程專業(yè)所必須要掌握的重要課程，國(guó)內(nèi)外高校的機(jī)械工程專業(yè)對(duì)這門課也相當(dāng)重視。［1］針對(duì)機(jī)械原理的教學(xué)

2、現(xiàn)狀，基于探究式教學(xué)原理對(duì)本課程實(shí)施探究式教學(xué)［2］［3］［4］,探究本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在機(jī)理、聯(lián)系與應(yīng)用以及機(jī)構(gòu)學(xué)的學(xué)術(shù)前沿，將有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更好地理解、掌握與應(yīng)用本課程知識(shí)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的目標(biāo)，也有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。一、機(jī)械原理探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)思路在課程教學(xué)過(guò)程中，市于時(shí)間、教師自身對(duì)知識(shí)的把握能力、學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、學(xué)習(xí)素材等條件的限制，不可能對(duì)所有的內(nèi)容進(jìn)行探究式教學(xué)與學(xué)習(xí)。因此，我們采用有所選擇的原則，實(shí)行部分教學(xué)內(nèi)容探究，主要圍繞知識(shí)點(diǎn)探究、知識(shí)的內(nèi)在機(jī)理探究、分析設(shè)計(jì)方法，基于問(wèn)題或者基于項(xiàng)目探究進(jìn)行教學(xué)。（一）機(jī)械原

3、理教學(xué)中探究的內(nèi)容1.知識(shí)點(diǎn)的探究。主要探究機(jī)械結(jié)構(gòu)自由度分析及應(yīng)用、自鎖的利用、齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)、桿傳動(dòng)特點(diǎn)、機(jī)構(gòu)死點(diǎn)的應(yīng)用。2.知識(shí)點(diǎn)內(nèi)在機(jī)理的探究。主耍探究常見(jiàn)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)形式以及優(yōu)缺點(diǎn)、常見(jiàn)的輸入為移動(dòng)輸出為轉(zhuǎn)動(dòng)、輸入為轉(zhuǎn)動(dòng)輸出為移動(dòng)、輸入為移動(dòng)輸出為移動(dòng)以及輸入為轉(zhuǎn)動(dòng)輸出為轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式、不平衡產(chǎn)生的原因及后果。3?分析設(shè)計(jì)方法的探究。連桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的圖解法與解析法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例探究數(shù)值優(yōu)化法的優(yōu)勢(shì)。（二）機(jī)械原理探究式教學(xué)的一般步驟1.提出問(wèn)題。借鑒項(xiàng)目陳述式思路介紹問(wèn)題的背景，目的是提高學(xué)綸的興趣與積極性。2?相關(guān)資料查詢與分析

4、。查詢相關(guān)的資料，了解所探尋問(wèn)題的外在表象與內(nèi)在機(jī)理。（1）推測(cè)與假設(shè)。對(duì)所探究問(wèn)題進(jìn)行推測(cè)假設(shè)，尋找可能的原因以及解決問(wèn)題的辦法。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)所研究的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，進(jìn)行探索分析。（3）尋求證實(shí)。通過(guò)分析或者實(shí)驗(yàn)探索，驗(yàn)證推測(cè)與假設(shè)的合理性。（4）信息和數(shù)據(jù)處理。處理探究過(guò)程中產(chǎn)生的信息與數(shù)據(jù)。（5）結(jié)論與表達(dá)。形成研究問(wèn)題的結(jié)論。二、機(jī)械原理探究式教學(xué)實(shí)施過(guò)程與教學(xué)目標(biāo)檢驗(yàn)本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)Z—是掌握平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析能力。因此，在探究式教學(xué)中以機(jī)械結(jié)構(gòu)自由度計(jì)算公式為切入點(diǎn)，探究機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算及現(xiàn)狀。針對(duì)課堂教學(xué)中講述知識(shí)點(diǎn)吋學(xué)半不感興趣、講述知識(shí)點(diǎn)

5、的用途及現(xiàn)狀時(shí)學(xué)山往往很感興趣的現(xiàn)象，我們把機(jī)械原理探究式教學(xué)講述思路調(diào)整如下：1?提出問(wèn)題。機(jī)構(gòu)自由度分析是機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的基木工具，完成機(jī)械裝備的開(kāi)發(fā)首先要根據(jù)功能的需求完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。2?知識(shí)點(diǎn)的講述與推導(dǎo)。以書(shū)本上的內(nèi)容為基礎(chǔ)介紹平面機(jī)構(gòu)與空間機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式，解釋公式的各個(gè)要素的組成。3.知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用及現(xiàn)狀。通過(guò)對(duì)平面機(jī)構(gòu)與空間機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式的學(xué)習(xí)，分析普通平面機(jī)構(gòu)與簡(jiǎn)單空間機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)本課程中有關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)。4.教學(xué)目標(biāo)檢驗(yàn)。布置開(kāi)放性作業(yè)題目，檢驗(yàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。具體的探究過(guò)程如下。（一）提出問(wèn)題什么條件下機(jī)構(gòu)具

6、有確定的運(yùn)動(dòng)？機(jī)械裝置需要驅(qū)動(dòng)器的數(shù)目是多少？機(jī)械系統(tǒng)自由度分析在這一問(wèn)題中所起到的作用是什么？機(jī)構(gòu)自由度分析是機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的基本工具，完成機(jī)械裝備的開(kāi)發(fā)首先要根據(jù)功能的需求完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。1.分析現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)冃與驅(qū)動(dòng)器數(shù)冃的關(guān)系，分析其中的原因。（1）四連桿機(jī)構(gòu)需要安裝一個(gè)電機(jī)。（2）五連桿機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)電機(jī)。2?說(shuō)明機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。（二）相關(guān)資料查詢與分析布置任務(wù)查閱資料，經(jīng)過(guò)查閱資料分析，所探究的問(wèn)題屬于機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計(jì)問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的途徑為機(jī)械自由度分析與設(shè)計(jì)。1.機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式。平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=3n-（2pl+pn）空間

7、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=6n-（5p5+4p4+3p3+2p2+pl）。解釋：n活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，P運(yùn)動(dòng)副數(shù)，下標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)副級(jí)數(shù)即約束數(shù)。探究自由度公式推導(dǎo)。（1）平面機(jī)構(gòu)自由度公式構(gòu)成要素。①自由不受約束的構(gòu)件在平面上具有3個(gè)自由度，2移動(dòng)+1轉(zhuǎn)動(dòng)。②運(yùn)動(dòng)副的作用是將機(jī)械系統(tǒng)引入約束，約束構(gòu)件只能完成特定的運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)副限制機(jī)構(gòu)只能沿某…轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)副限制機(jī)構(gòu)只能沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)。③平面機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目二活動(dòng)構(gòu)件自由度數(shù)目-運(yùn)動(dòng)副提供的約束數(shù)目。（2）空間機(jī)構(gòu)自由度公式構(gòu)成要素。①自由不