摘要:本文针对液压缸的特点,深入分析教学的内涵,选择合理的教学方法,抓住教学活动中压力和流速的关键知识,突出素质教育的理念。 关键词:液压缸;教学;理念 中图分类号:G642文章编识码:A文章编号:1003-2851(2010)03-0155-02
液压缸是液压系统中的执行元件,它能将液压能转换为直线运动形式的机械能,输出运动速度和力,且结构简单、工作可靠。在教学实践中,本文针对液压缸的特点,深入分析教学的内涵,选择合理的教学方法,抓住教学活动中压力和流速的关键知识,突出素质教育的理念。
一、教材剖析
(一)教材内涵
本节课选自《机械基础》第十四章第四节,是液压系统基本回路的重要组成部分。液压缸差动连接是普通液压缸应用形式的延伸和拓展,在实际中有着较为广泛的应用。通过对液压缸及连接形式的学习,培养学生理论联系实际,学以致用的能力,理解问题的转化过程,掌握学习新知识的方法和规律。
(二)教学目标定位
根据大纲要求和学生的认知能力,综合教学内容、教学任务、教学对象三方面的因素,科学合理地确定教学目标。
一是认知目标:掌握液压缸的名称、图形符号、应用特点,能正确地辨别液压缸的类型,能正确地画出液压缸的简图,并对相应类型进行分析和计算,解决相关问题。二是能力目标:通过类比、启发,提高学生的识图技巧和抽象思维能力,锤炼学生思维的严谨性,培养学生从特殊到一般,从具体到抽象的研究问题的方法。三是教育目标:教师在课堂上引导学生养成兢兢业业、刻苦钻研的良好学风,重视非智力因素在人格中的作用,挖掘学生的聪明才智,激发创新思维,促使学生掌握获取知识的方法和应用知识的技巧。
(三) 教学重点和难点
认真分析学生掌握的知识和技能,仔细揣磨理论教学和直观演示的联系特点,确定本节课的重点是压力、流量、速度的定性定量分析,难点是液压缸差动连接的定量分析,解决实际问题。
(四)教材处理
教师对教学要胸有成竹,对教材作适度的调整,将学习内容精心安排,使教学环节顺畅衍接,这样学生易于消化理解,达到事半功倍的效果。教师认真准备练习材料和教学软件,提高教学效率和质量。在教学过程中,通过边问、边想、边学的教学环节,激发学生的求知欲望,使学生在较短时间内理解和掌握液压缸差动连接,并能学以致用,增强他们的自信心。
二、教学设计
(一)教学理念
教师要深刻理解和发挥学生主体在课堂教学中的作用,积极组织学生开展多向的思维活动,倡导学生主动摸索、发现学习的规律性,善于给学生创设问题的氛围,培养学生敢于提出问题的意识,以问题为纽带,在质疑、讨论的教学情境中催发创新思维的萌芽,并适时解答学生提出的问题,从而形成新的认知结构和体系。
(二)教法
目标教学法为教学理论提供了课堂学习策略的指导体系,教师在课堂教学实践中,以讲授为主走向多维互动的课堂教学,实现学生的主动发展,本课遵循具体―抽象―具体的原则,以设疑―讲解―实训―达标为明线,以讨论―辅导―理解―掌握为辅线,将学习内容有机地分解在各个教学环节,对教学内容缜密演绎,使学生理解、掌握每个概念,同时灵活应用知识解决实际问题。
(三)学法
在教学的过程中,遵循循序渐进、层层深入的原则,注意教学对象的共性和个性,普遍性和特殊性,激发学生的兴奋点,逐步进行研究性学习的渗透。
一是主体性。采用实物、投影等直观教学手段,为教学提供具体生动的模型,发挥形象思维的协同作用,积极发挥学生的主体作用,让他们扮演主角,引导他们利用实物、演示等手段,加深理解和记忆,激发他们学习兴趣,使学生认识到学习不是索然无味的,可以用科学的方法理解和识记。二是启发性。教师分析学生各自的学习特点,灵活利用提问、讨论、思考的形式,调动学生的积极性,让学生独立判断。教师穿针引线,让学生自己来逐步探索学习的规律,主动参与到知识形成的过程来,学生就会感受到学习成功的喜悦,就有信心去分析钻研。三是实践性。精讲精练,举一反三,提高学习效率,讲授和启发融为一体,突出分析问题、解决问题的规律性的演绎,使他们消化、理解、掌握,把感性认识上升为理性认识,将知识转化为学生的能力,达到触类旁通的教学目的。
三、教学程序
(一)复习导入
引入生活中的“消防云梯”的实例,创设教学情境,活跃学习气氛。以双作用单活塞杆式液压缸为例,复习压力、流量、流速的概念、公式、计算,强调帕斯卡原理的内涵及其应用,能熟练应用原理解决实际问题。
双作用单活塞杆式液压缸也有两种安装方式:缸体固定(活塞杆带动工作台移动)和活塞杆固定(缸体带动工作台移动),如图所示。
(上接155页)
一是引导学生剖析液压缸的工作特点。以图a为例,设活塞与活塞杆的直径分别为D和d。当压力油输入无杆腔,工作台向有杆腔方向(右)运动时,其速度为v1则有:v1=qv/A1=4qv/?仔D2 ,v1=qv/A1=4qv/?仔D2当压力油输入有杆腔,工作台向无杆腔方向(右)运动时,其速度为v1,则有:
v1=qv/A1=4qv/?仔(D2-d2),因为A1>A2,所以v2>v1。
二是活塞两方向的作用力不相等当压力油输入无杆腔时,油液对活塞的作用力(克服较大的外负载)为F1,则有:F1=pA1=p?仔D2/4,当压力油输入有杆腔时,油液对活塞的作用力(克服摩擦力的作用)为F2,则有: F2=A2=p?仔(D2-d2)/4。 因为F1>F2,所以双作用单活塞杆式液压缸在工作中,工作台慢速运动时,活塞获得的推力大;工作台快速运动时,活塞获得的推力小。
(二)学习新课
1.推导公式 作为液压缸连接的推广,除普通液压缸外,液压缸其特殊例子,为差动连接液压缸。(如图所示)。
可作差动连接时,当压力油同时进入液压缸的左、右腔时,由于活塞两端的有效面积不等,作用于活塞两端的液压力也不等(F1-F2),新产生的推力F3的作用下,活塞产生差动运动,获得速度v3,工作台向有杆腔方向(右)运动。这时,液压缸有杆腔排出的油液进入液压缸无杆腔:qv1=qv+qv2,qv1=A1v3 。
在推导过程中,精确把握流量的合成,准确判定缸体的受力方向,正确运用数学技能缜密推导。在应用具体的公式时应正确无误,准确地推导出差动连接的公式。教师要重视学生提出的各种问题,帮助他们解决过程的问题,在课堂上营造充满活力的教学气氛,形成良好的教学互动,推导过程和结果如下:
qv2=A2v3,
A1 v3= qv+A2v3,
v3= qv/( A1 -A2)= qv/ A3
F3=F1-F2=p(A1-A2)=pA3(N)
A3=A1-A2=?仔 d2/4
式中A3为活塞两端有效作用面积之差。
2. 讨论交流。通过富有启发性的问题,迸发思维火花,驱动学生积极地进行思索,利于唤醒创新意识。在完成任务后,需认真总结,深刻反思,才能从中吸取经验和教训,寻求更佳的途径和方法;同时熟能生巧需要一个过程,通过反复练习,才能信手拈来;再者,借鉴正反馈原理,对学习中信息,反馈到各个阶段以利学习。教师要收集反馈信息,仔细剖析学生在理论学习和教学实践中的收获和问题并及时纠正调整,形成良性循环。通过学习“差动连接”,不但可以使学生进一步加深对课堂所学知识的理解,同是也能调动学生主动参与学习的积极性,优化思维过程。
(二)归纳总结,学以致用。教师和学生互动总结,教学气氛较为轻松、融洽。一是检验学生接受的程度,二是加深学生记忆,锻炼他们归纳总结的能力。教师利用教学软件演示,配合学生共同完成这一环节,并扼要指出讲解的思路和技巧。
如图为液压缸差动连接速度换接回路,利用液压缸差动连接获得快速运动。图示用一个二位三通电磁换向阀来控制快慢速度的转换。在不增加液压泵输出流量的情况下,来提高工作部件运动速度的一种快速回路,其实质是改变了液压缸的有效作用面积。它结构简单,适用于要求运动速度较快的液压系统中。
每个环节,教师、学生、教材融为一体,教师遵循知识传授和吸收理解的规律,逻辑推理,教会学生如何学习,授人以“渔”,引导学生独立分析问题,使教学难点和重点迎刃而解。
参考文献:
[1]孙大俊 . 机械基础[M] . 北京:中国劳动社会保障出版社,2007
[2]闫旭青. 创设地理教学情境激发学生学习兴趣[J] . 宁夏:宁夏教育,2009,3
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