四杆机构教学中学生创新能力的培养

1、四杆机构教学中学生创新才能的培养摘要:通过阐述四杆机构快速搭接实验装置的设计与应用,对四杆机构教学中如何培养学生创新意识、创新才能进展了讨论,强调了机械教学中学生创新意识、创新才能培养的重要性。关键词:四杆机构;创新才能;实验装置;创新意识现代教育越来越强调对学生创新才能的培养。假如在教育教学过程中,不注重培养学生的创新思维和创新精神,所培养的人才就难以适应现代消费技术应用、管理和效劳需要的岗位才能要求,难以在剧烈的市场竞争中立足。在教育教学过程中更好地培养学生的理论动手才能,培养学生的创新意识、创新才能及综合设计才能,是机械设计教学研究的重要课题之一。要更好地培养学生的创新意识、创新才能,就

2、必须对教学情境进展设计,为学生创造相应的学习条件。基于这一点,在四杆机构教学中,我们开发了四杆机构实验装置,并对教学情境进展了重新设置。我们采用了演示实验与机构虚拟设计及实际机构应用并行的教学方式,即:首先在实验装置上完成四杆机构运动研究的演示性实验,再向学生提出设计任务,由学生完成设计方案,并应用axa实体设计软件进展构造设计,最后由老师与学生共同对不同设计方案进展点评总结,并根据成熟的设计方案进展零件加工制造,通过机构组装试验,验证该设计方案的可行性。整个教学过程坚持以学生为主体,突出机械设计主线,侧重实际设计才能训练,注重培养学生探究性学习才能与创新意识、创新才能,使学生从被动承受变为主

3、动探究学习。我们开发的四杆机构实验装置以实际应用为背景,根本构造如图1所示。该实验装置采用了悬臂架构造,通过悬臂架使四杆机构各杆形成空间的平行构造,可有效防止在不同杆长实验状态下机构运动时连架杆与机架发生碰撞,防止机构运动干预的发生。该实验装置机架长度可调,其构造为在工作台面上开导向槽并与悬臂架配合形式,调整机架长度时,只要松开固定螺栓,沿工作台上导向槽挪动悬臂架至工作位置后再固定螺栓即可。在四杆机构教学过程中,首先应用四杆机构实验装置,采用一组固定长度且杆长不同的构件杆组合,完成四杆机构三种类型(曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构)的运动分析,使学生根本掌握四杆机构的组成及工作特性。通过对

4、四杆机构的认知学习,学生理解了这样的结果:四杆机构三种类型变换的关键是各杆长度的变化。那能不能采用一种可无级调节杆长的构造,应用快速搭接方式,在原有实验装置上实现三种不同类型四杆机构的实验呢?这就是我们对学生下达的设计任务。该设计任务要求学生分组自行搜集资料,确定设计方案,并应用axa实体设计软件完成构造设计。该设计任务旨在激发学生的探究思维才能。理论证明:学生通过完成设计任务,不仅进步了综合机械设计才能,纯熟掌握了机械设计软件的应用,还在创新意识、创新才能诸方面得到了锻炼与调高。以下是学生完成的几种典型设计方案。方案一:如图2所示,构造杆设计成前端带槽形式,两侧留有可与滑块装配的槽,使滑块能

5、在构造杆上来回滑动,滑块位置固定由紧定螺钉完成。通过改变滑块位置即可改变销轴位置,实现杆长无级调整。方案二:如图3所示,构造杆设计成了三段形式,两局部构造杆中间采用螺杆连接,螺杆两端分别采用左旋与右旋螺纹。通过旋转螺杆,两端配合的左右旋螺纹同时旋进或旋出,可以方便地实现杆长无级调整。方案三:如图4所示,构造杆采用杆内开槽并与滑块配合构造,滑块定位由盖板用螺钉紧固完成。通过改变滑块位置,可实现杆长无级调整。此外,该构造在构造杆侧边与滑块侧边均开有凹槽,可用于杆长调整后的实际杆长尺寸测量。杆长调整方案很多,各有特点,对学生的设计方案进展分析、讲评、总结,不仅可以进步学生分析问题、解决问题的才能,而

6、且有助于启发学生的思维,更好地培养学生的创新意识、创新才能。不难看出:方案一中滑块挪动导向性较好,杆长调整后的位置精度较高,不过使用侧面螺钉定位滑块位置,定位不可靠,且该构造杆构造尺寸较大。方案二中杆长调整方便,但连接螺杆刚性较差,特别是当调整杆长尺寸较大时,由于螺杆旋入连接杆尺寸较小,杆工作中较易变形,影响机构工作精度。方案三中虽然杆构造较复杂,但具有杆长调整后位置精度高,定位可靠,特别是调整后杆长尺寸可测量等特点,具有较好的构造特性。结合各设计方案特性分析,我们确定了方案三为应用构造,对方案三各零件进展了加工制造,在四杆机构实验装置上组装机构,如图5所示。该机构通过调整四杆机构各杆杆长,可

7、实现四杆机构三种类型转换。实验证明:该设计构造具有较好的应用性,应用该构造可分别实现对四杆机构三种类型的运动分析。以上是我们在四杆机构教学中的一点尝试。我们深深体会到:创新教育是以培养人的创新精神和创新才能为根本价值取向的教育理论。它以培养具有创造欲和创新才能的劳动者为目的,以开掘人的创造潜能,促进人的个性和谐开展为宗旨。人的创新意识、创新才能主要是后天培养和教育的结果。所以,在整个教学过程中,通过科学合理的教学情境设计,采用适当的创新教学方法和技巧,一定可以更好地培养学生的创新意识、创新才能。如何将教学过程和学生创新意识、创新才能的培养有机结合起来,培养知识面广、富有创新才能的人才,值得我们教育工作者共同去讨论,并在理论中不断验证、不断改良、不断优化。参考文献:1谭放鸣.机械设计根底.北