本站小編為你精心準備了機械原理創新教具互動教學思考參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《實驗技術與管理雜志》2016年第二期

摘要：

結合機械原理理論學習和工程實際聯系緊密的特點，以培養學生學習興趣和綜合設計能力為主線，在機械原理教學中教師自創教具，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。

關鍵詞：

機械原理；教具；互動教學；連桿機構；TRIZ

“機械原理”是高等院校機械類專業本專科生必修的一門主干技術基礎課，在學生從基礎理論學習過渡到研究和解決機械工程技術問題的過程中起著關鍵性的橋梁作用［1－2］。近年來教師在講授機械原理的過程中常會被如下2種矛盾現象所困惑：一是課程具有很強的工程性應用性特點，與學生缺乏實踐經驗相矛盾；二是教學課時少，與課程內容多、教學任務量大相矛盾［3］，于是多媒體技術被普遍地應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、掛圖描述清楚的內容非常形象生動地解釋清楚，應用PPT大大節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［4－6］。但其缺點也逐漸地顯現，上課就像放電影，學生反應不過來，沒時間思考也不用想象；教師一勞永逸，創造性的勞動減少［4，7－8］。為此，曹金玲指出：需要將傳統教學與CAI教學有機結合［4］；申燚則提出板書、課件和教具三位一體的教學模式［9］。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。為了彌補傳統的機械原理教具比較少，吳凡研制了多功能平面機構演示儀［10］，古紅星設計了多功能四桿機構組合式教具［11］。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、結構簡單、多功能的、師生都愛不釋手的四桿機構演示教具學具。

1學生自制鉸鏈四桿機構學具

1．1自制鉸鏈四桿學具的實現前一章課程結束時布置每位學生自制一鉸鏈四桿機構，材料不限、自已發掘，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（左邊學生用竹子制作的曲柄搖桿機構最大），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、存在曲柄的條件、急回、死點、傳動角、壓力角和四桿機構的設計等知識學習時，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）對培養學生的工程意識也非常有用。鉸鏈四桿機構中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［12］。而布置在2個平行平面及交錯平面內的都將無法運動。部分學生會發現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）對檢查學生預習的情況十分奏效。沒有要求制作曲柄搖桿機構是有原因的。如果學生自己認真預習，大多做的是曲柄搖桿機構，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）自制學具培養了學生的創新精神。自制的鉸鏈四桿機構可謂五花八門，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，充分發揮了他們的想象力和創造力。（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，雖然制作不復雜，但要運動得順暢，還得制作得盡可能精細。（6）激發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，可以主動地進行發現知識的自學。

2教師自制鉸鏈四桿機構教具

2．1自制鉸鏈四桿教具的實現自制磁性鉸鏈四桿機構教具如圖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的中心相對轉動，作用同鉸鏈，從而構成鉸鏈四桿機構。

2．2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中存在周轉副的桿長條件，換不同桿件為機架可用于曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構的演示，另一種則不滿足該桿長條件，只能是雙搖桿機構。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既轉動又滑動，其運動同鉸接一滑塊，可用于對心曲柄滑塊機構運動演示。（2）不占空間，另有它用。圖4（a）教具每學期只在講這一章內容時才用，絕大多數時間都是收藏狀態，圖4（b）則表示平時不用時的狀態，最小占用空間，且可以當磁釘使用，用于在鐵質器具表面固定一些物品。（3）向學生展示創新的方法。這個設計利用了TRIZ（拉丁文teoriyaresheniyaizobreatatelskikhzadatch的詞頭縮寫，意思是發明問題解決理論）中的機械系統替代的創新原理（順帶簡單地科普一下該理論，此為作者在學校開設的一門公選課），即用磁場聯接代替機械的銷釘等聯接方式，便實現了創新，帶來了諸多的好處。雖然是小改進，但當向學生展示該教具時，學生都睜大眼睛，發出驚訝的聲音，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。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的運動；最后出示從插秧機上拆下的一個分插機構，如圖5所示。學生可以直觀感受曲柄搖桿機構以及所謂的連桿曲線在生產中的應用，了解桿件的結構設計，并思考“為什么”。此教具在動平衡一章中也有應用，曲柄上的平衡塊。（2）摩托車的曲軸活塞總成。曲柄滑塊機構是鉸鏈四桿機構的一種演化，最典型的工程應用應該就是內燃機了。通過一動畫演示四沖程內燃機的工作過程和原理，再向學生展示圖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，并讓學生在課間現場親身把玩，不僅能讓學生理論聯系實際，激發學習興趣，更可以培養他們善于觀察、認真嚴謹的工程素養；還能幫助學生了解結構設計，從而知悉“機械原理”與“機械設計”兩門課程間內在的聯系，機械原理研究機械運動的“靈魂”———機構運動，而機械設計則是賦予機械“肉體”———裝配圖和零件圖，有助于避免傳統教學中兩門課間的割裂和孤立。

4結論

實踐出真知，多媒體教學素材無法取代實物的切身體驗。本文以連桿機構及其設計為例介紹了在“機械原理”教學中教具和學具結合多媒體進行教學的方法和意義。這種教學模式的應用，使學生對機械原理產生了濃厚的興趣，有了興趣就有動力。這種動力是由內而外的，是最可持續的，也是最珍貴的。教師為學生在這種動力的驅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，并將此教學模式應用到機械設計等課程的教學中。

作者：周永清 單位：南京農業大學 工學院