新型積木式機械教具設計

陸棟青 曹建波 張 瑜 董晨旭 顏鳳嬌

(浙江師范大學工學院，浙江 金華321004)

0 引言

隨著現代信息技術的發展，多媒體技術越來越多的引入到課堂教學中，改變了傳統教學的“一張嘴、一本書、一支粉筆、一塊黑板”單調局面。多媒體課件優勢十分明顯，音頻、視頻文件的交叉使用能夠讓學生聽得更清楚、看得更明白，多媒體課件對提高課堂質量起了重要作用。然而，學生在學習過程中經常有一個愿望，那就是除了視頻之外，還非常想見到實物，而且最好能自己動手，能觸摸。實物教具與多媒體教具相比有著更真實更直觀的特點，其真實性是多媒體教學不可替代的。

1 問題的提出

在現實教學中，一般老師逐漸地用多媒體代替了教具，本文通過研究得出，其中一個重要原因是實物教具體積大，重量重，攜帶不方便。通過分析不難發現，大部分桿件機構教具的重量主要集中在機架上。

2 新型積木式機械教具設計

對于復雜多樣和應用廣泛的連桿機構中，對機構的組成和傳動特點進行認知是非常重要的，因此“平面連桿機構及其設計”是機械類核心課程《機械原理》課中的重要內容。考慮到在上課時，同學們非常渴望看到實物，更渴望自己去親手組裝的心愿。開發相應的連桿機構教具，對于豐富課堂教學內容，進行相應的實驗研究是十分必要的，本文是在分析現有的連桿機構教具和試驗臺的基礎上，開發的在課堂上搭建的平面連桿機構教具，通過實物的制作和組合，完成了雙搖桿機構、偏心輪機構、虛約束演示機構等多種機械教具，具體實例如圖1所示。該類教具具有以下優點：

（1）固定機構：利用吸盤吸住桌面或者黑板，進而使平面連桿機構固定在平面上，在課堂上更好的演示，擺置方便；

（2）連接機構：兩桿的連接中，利用鉚釘連接，快捷的組裝拆卸是最大的優點；

（3）軌跡生成機構：軌跡生成機構由精雕機雕出大小各異的孔，在各個桿件上可以安裝鉛筆或者粉筆，裝夾的筆就會在紙上繪制出運動的軌跡。

該教具可以輕松放入工具箱中，方便攜帶。相對于傳統教具，這一教具更加直觀，還可以進行師生之間的互動，活躍課堂氣氛。能夠演示機械原理中許多個平面連桿機構，可根據自己的想象，搭建出不同的機構。

目前在桌面上使用的教具少之又少，本成果的出現彌補了該領域的空白，它的便攜特點、設計巧妙和講解直觀使之在將來必獲得廣泛的應用。因此，本成果設計的作品將有廣闊的市場。

圖1 雙搖桿機構與偏心輪機構

3 結論

本文對新型積木式機械教具進行了外觀結構設計和研究，通過使用精雕機，對亞克力板進行加工，完成了實物制作。積木式教具具有方便、快捷、結構簡單等優點，未來擁有很好的市場前景。

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