盘形凸轮轮廓曲线的画法 教案.docx
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盘形凸轮轮廓曲线的画法教案
课程名称
机构与零件
课题
盘形凸轮轮廓曲线的画法
课时
2学时（90分钟）
授课时间
2009.3.5/3.6
授课班级
高级模具制造0832班
高级数控加工0835班
审批签字
教材
《机构与零件》（第二版）高级工培训教材中国劳动社会保障出版社
教具
投影设备、多媒体课件、以前学生的优秀作品、教师样板图、对心（或偏置）尖顶（或滚子、平底）移动从动件盘形凸轮的模型、三角板、圆规、自评表
教
学
目
标
知识
目标
1、从动件运动规律的分析；2、几种移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线的画法。
能力
目标
1、根据应用条件熟练绘制几种移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线；2、工程项目的需求分析和应用能力；3、交往合作能力和口头表达能力。
德育
目标
1、培养学生的耐心、细心和团结协作意识；2、培养学生严谨细致的工作态度、良好的职业道德和团队互助意识。
重点
对心尖顶移动从动件盘形凸轮的画法。
难点
由位移曲线取点作轮廓曲线。
课
前
分
析
学生分析：
现阶段高级班学生大多是高中毕业生或肄业生，文化基础差距大，没有中级技工的专业基础，对专业基础课认识不足，自我激励意识不够，授课时应采用行之有效的教学方法和手段，创设生动活泼的教学课堂，营造积极进取的学习氛围，利用多媒体课件和模型教具，采用示范操作、项目训练和评价激励等手段，引导学生分析理解相关知识点和技能点、根据需要学习新知、掌握新技术；帮助学生构建理论与实践并重的学习观，通过实践活动认识学习理论知识的重要性和必要性。
教材分析：
所用教材是在学生具备中级工的基础上编写的，对现阶段技校高级班学生来说难度较大，但具有挑战性。
本次课的主要内容是几种盘形凸轮的画法，是本章的关键技能点。
为培养学生的综合职业素质和能力，本人根据学生基础和认知规律，合理设计项目，精心挑选项目实例，精细化项目教学的各个环节，采用示范操作、精讲实例、学生实训提高等方式，充分发挥学生的主观能动性和创造性，启发、引导学生在完成项目任务的过程中主动思考和探究，让学生在训练中掌握技能的习得方法和技巧，体验成功的满足与快乐。
◈调整前的内容结构：
反转法－→教师画对心尖顶移动从动件盘形凸轮－→教师画偏置尖顶移动从动件盘形凸轮－→教师画对心滚子移动从动件盘形凸轮。
◈调整后的内容结构：
反转法－→示范画对心尖顶移动从动件盘形凸轮－→分析偏置从动件盘形凸轮的画法－→布置项目－→学生跟随练习、综合训练和拓展训练。
教学方法
情境教学法、项目教学法、探究式教学法、作品展示法。
授课过程
第一节：
情境设置:
3分钟项目分析:
5分钟项目示范:
32分钟布置项目:
5分钟。
第二节：
项目训练：
38分钟项目评价：
6分钟布置作业：
1分钟。
一、教学准备
1、准备教具：
师生各准备好三角板、圆规、铅笔、橡皮等作图工具；以前学生的优秀作品若干份，对心（或偏置）尖顶（或滚子、平底）移动从动件盘形凸轮的模型五件、自制几种移动从动件盘形凸轮的应用及其作等速（或等加速）运动规律的多媒体课件、自评表人手一份，课前将全班学生分为4组，做好项目教学的一切准备。
2、教学安排：
两节课均安排在多媒体课室进行，检查投影设备的功能是否正常，以项目教学法、情境教学法和示范法等进行探究式项目教学。
二、教学导航
1、教法导航
学生之前已对各种类型的凸轮机构（如尖顶、滚子、平底等）有了感性认识，已熟练掌握其工作过程、运动规律和位移曲线的绘制，但对如何根据应用条件分析其运动规律、画出位移曲线并绘制凸轮轮廓还未掌握。
因此，应采用合适的教学方法，激发学生学习热情，提高课堂参与程度，引导学生获得解决生产实践问题的方法和能力，采用的教法如下：
◈情境教学法
展示以前学生的优秀作品，利用多媒体课件放映各种凸轮机构在实际生产生活中的应用，进行情境教学，使学生明确学习目标，了解所学技能的重要性，产生强烈的学习意愿。
◈项目教学法
项目教学法贯穿整个教学过程，通过情境设置，调动学生学习热情；通过项目分析，使学生了解欲学的知识点和技能点及其重要性；通过设置示范项目、练习项目和拓展项目，充实教学内容，进行层次教学；通过项目评价，使学生获得成功的体验和乐趣。
◈示范法
教师示范分析凸轮机构的运动规律、工作过程，示范求作位移曲线和轮廓曲线，直观、亲切的行为示范可增强学生的感性认识，加深理解反转法画凸轮的原因，加强师生互动，根据学生接受能力调整教学方式、方法和进度，达到事半功倍的教学效果。
◈作品展示法
利用前几分钟展示以前学生的优秀作品，教师一边展示解说，设置悬念，设计环节提问，为学生建立范图、树立榜样，加强学生自我激励。
在项目评价阶段展示各组的成果，为学生搭建一个展示自我的平台，增强学生的荣誉感和自信心，充分体验成功的满足与快乐。
◈探究式教学法
将学生分为六组，各组间进行项目探究性竞赛活动，教师适时指导和引领，学生以个人探究完成跟随练习，以小组探究形式完成综合训练和拓展训练中难度不同的实例，参与项目活动的各个环节，达到应用已学知识和技能获取新知识、习得新技能的目的。
2、学法导航
为调动学生积极参与项目探究活动、思考解决问题的办法，让学生在实践中习得技能，探讨绘制凸轮的方法和经验，教师应对学法进行导航，引导学生应用尝试法和发现法学习。
◈尝试法：
学生尝试绘制几种凸轮，暴露错误与不足，如忽略作图比例而使凸轮轮廓不正确，经过老师的巡回指导及时改进，加快作图速度，提升技能水平。
◈发现法：
学生在项目训练中遇到问题，如对偏置凸轮的运动理解不透彻，就会以发现和探究形式进行学习，得出绘制凸轮的技巧，随着画图次数的增加，实践经验得以丰富。
三、教学流程设计
根据技校高级班学生的基础现状、本内容的难度和性质，结合学生的认知规律和技能的习得方式和方法，精心组织教学的各个环节，精挑细选项目的各个实例，灵活运用教学方法和手段，主要教学过程安排如下：
课次
教学环节设计及目的
教学方法
时间分配
第
一
节
课
情境设置
调动学生激情
调节课堂气氛
情境教学法
作品展示法
3分钟
45分钟
项目分析
引导学生分析各种凸轮的应用和运动、所涉及的知识点和技能点。
启发式教学法
情境教学法
5分钟
项目示范
教师示范操作凸轮的作图过程、技巧和技法，树立技能典范，增强感性认识。
示范法
榜样法
32分钟
布置项目
按层次分配练习项目，引导学生确定操作过程和方法，使学生明确技能目标。
层次教学法
5分钟
第
二
节
课
项目训练
激发学生完成示范项目的跟作模仿、练习项目的巩固和拓展项目的探究任务。
探究式教学法
巡回指导法
尝试法、发现法
38分钟
45分钟
项目评价
展示学生刚才的优秀作品，让学生体验成功，组织学生做项目评价和小结。
作品展示法
竞赛激励法
6分钟
布置作业
引导学生学会分析题目的含义和意图。
引导教学法
1分钟
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
情境
设置
（5min）
1、组织教学
赏识教育法
调节学生情绪，活跃课堂气氛，调动学习积极性。
检查学生的出勤、着装和精神状态，师生互相问候，赞扬学生的优良表现。
2、情境教学【看一看，想一想】
演示法
1、播放多媒体课件，让学生了解凸轮机构的应用情况，认识到画凸轮的重要性。
2、模型演示是为了增强学生的感性认识，营造生动活泼、讨论热烈的课堂氛围，引导学生分析和思考。
情境教学法
创设实际应用的教学情境，通过情感共鸣和态度体验，使学生明确本次课的重要性和针对性，激发学习热情，产生认真学习的动力。
（1）多媒体课件播放内燃机配气机构的工作过程，缓慢播放凸轮机构与气阀杆作间歇运动间的联系，边播放边引导学生思考：
该机构属于什么机构？
是什么类型的凸轮？
凸轮与间歇运动之间的关系如何？
间歇运动的关键是什么？
（2）演示附近农村学生利用自家木料做的对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构的模型，展示其运动过程，提问设置悬念：
从动件为什么会运动？
学生边观看演示边思考：
凸轮对转动中心的轮廓半径发生变化引起从动件运动。
教师边演示边提问：
从动件的运动规律由什么决定？
学生：
由凸轮轮廓的变化决定。
教师总结：
设计凸轮时应反其道而行之，需要从动件做什么样的运动就应该将凸轮的轮廓设计成什么样的形状。
（3）教师提示：
画凸轮前，应对从动件的运动规律进行分析，分析凸轮机构的工作过程，每段工作过程分别作什么样的运动。
3、作品展示
作品展示法
使学生体验到教师对学生的关爱之情和寄予的厚望之托。
展示以前学生的优秀作品，有对心尖顶、偏置尖顶、对心滚子、对心平底移动从动件的盘形凸轮，边展示边说明作品的作者、所在班级及优秀之处等。
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
项目
分析
（3min）
1、导入主题
演示法
明确项目目标，通过强化凸轮机构的工作过程，使学生努力搜索所学知识和技能，产生“我要学好”的动力。
（1）引出本次课主题：
根据已知条件画移动从动件盘形凸轮（对心尖顶、偏置尖顶、对心滚子、对心平底）的轮廓曲线。
（2）告知学生：
这是一项综合性较强的技能训练，需要灵活运用前面所学的知识和技能。
（3）再次演示对心尖顶移动从动件凸轮机构的工作过程，对照凸轮的几种应用场合，引导学生分析各种凸轮的运动情况和结构特点，以及设计该凸轮所需的知识和技能。
2、学前复习
启发式教学法
巩固已学知识和技能，加强旧知与新知的联系，引导学生进行项目分析。
（1）复习相关知识点：
按形状分，凸轮机构有哪几种？
按从动件的端部结构形状分，凸轮机构有哪几种？
其运动情况有何不同？
凸轮机构的常用运动规律有哪几种？
凸轮机构完整的工作过程有几段？
（2）复习相关技能点：
怎样区分对心与偏置尖顶移动从动件凸轮？
如何分析凸轮机构的工作过程？
如何作从动件的位移曲线？
各段位移曲线是什么形状？
项目
示范
（32min）
1、准备新知
演示法
同时播放左边的两个动画，让学生对比思考相对反转原理，理解“运用反转法作图”的原因和方法。
实际的凸轮机构是凸轮作回转运动，从动件作直线往复运动。
假设机构中的凸轮静止不动，从动件除保持原来的直线运动外，还绕着凸轮的回转中心作反向转动。
根据位移曲线图用找点法找到从动件与凸轮表面的接触点，将多个接触点光滑连接即可得到凸轮轮廓。
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
项目
示范
（32min）
2、分析已知条件
启发式教学法
利用对应挂图，边讲解边启发学生思考，授之于渔，让学生了解作图的步骤和方法。
已知：
一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的基圆半径r0=20mm，以等角速度ω逆时针回转，从动件的运动规律为：
凸轮转过120°，从动件等速上升30mm；凸轮转过30°，从动件停止不动；凸轮转过60°，从动件等速下降回原位；凸轮转过剩余的150°，从动件停止不动。
求作凸轮轮廓。
分析：
（1）该机构从动件的直线运动方向通过凸轮的回转中心；
（2）机构的工作过程有升程、远停程、回程和近停程等四个，位移曲线有四段，轮廓曲线也有四段。
（3）四段位移曲线分别是什么形状？
结论：
由分析得出作图步骤，先作位移曲线图，利用反转法在位移曲线上取点，在各对应转角的基圆向径上描点，光滑连接所描各点即得轮廓曲线。
3、示范作图
示范法
1、教师作图示范，学生理解作图原理、步骤和方法，为跟随练习打基础。
2、教师边示范作图边提问学生，引导学生掌握分析的思路和方法。
（1）选取作图比例：
一般长度比例为1mm/5mm或1mm/2mm，前者用于较大凸轮，后者用于较小凸轮；角度比例为1mm/6°或1mm/3°，长度比例与角度比例的大小无关。
（温馨提示：
比例越大，作图越准确。
）
（2）画位移曲线图：
按已知条件分段描出起点和终点，连接各段的起点和终点即可画出四段位移曲线。
（技巧提示：
先判断位移曲线形状，再决定各段曲线的作图方法。
）
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
项目
示范
（32min）
（3）拓展思维：
假设第二段工作过程为等加速上升，则位移曲线应是什么线，因此以取点法和描点法画位移曲线。
（4）画轮廓曲线：
在位移曲线的横坐标上适当等分，并过等分点作垂直线，得各点的位移；以O为圆心，以r0=20mm为半径作基圆，画出对心尖顶移动从动件，标注逆时针转向ω；以最低点为起点，与角速度ω相反的方向，将基圆分成12等分，每一等分为30°，按照位移曲线图横坐标上各角度的位移值，在基圆各对应角度标示出各半径增加点；将各点光滑连接即可得到凸轮的轮廓曲线，如右图所示。
培养学生严谨细致的工作态度，耐心、细心和团结协作意识；
4、总结作图技巧
教师总结作图方法和经验，为学生树立楷模。
（1）远停程和近停程对应的凸轮轮廓半径不变；
（2）从动件有位移则说明凸轮轮廓半径有变化；
（3）要使轮廓半径发生变化，在取各点时就应延长各向径，在与ω相反方向基圆半径的基础上加上各段对应位移。
布置
项目
（5min）
第一关：
跟随练习，闯过此关的学生得80分。
熟悉凸轮的绘制，掌握基本的知识和技能，为深入学习打基础。
每个学生独立确定操作过程和方法，完成教师所示范的项目，所需时间越短、图形效果越好，掌握的程度就越好。
第二关：
综合训练，闯过此关的学生加20分。
启发式教学法
增加对凸轮轮廓曲线绘制技能的熟练程度，对知识进行初步迁移，对技能进行初步深化，为灵活运用打基础。
项目条件：
选择较大难度的对心滚子（或对心平底）移动从动件盘形凸轮的画法作为练习项目，学生只要做好其中一个即可得100分。
练习试题：
一对心滚子（或对心平底）移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的基圆半径r0=20mm，滚子半径rg=5mm，以等角速度ω逆时针回转，从动件的运动规律为：
凸轮转过120°，从动件等速上升30mm；凸轮转过30°，从动件停止不动；凸轮转过60°，从动件等速下降回原位；凸轮转过剩余的150°，从动件停止不动。
求作凸轮轮廓。
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
布置
项目
（5min）
工程项目的需求分析和应用能力、交往合作能力和口头表达能力。
第三关：
拓展训练，闯过此关的学生再加20分。
启发式教学法
启发学生理解对心滚子（对心平底、偏置尖顶、偏置滚子）移动从动件盘形凸轮机构的工作原理，能灵活运用所学知识和技能解决实际问题。
项目条件：
选择有较高难度的偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮的画法作为拓展训练事体，学生只要做其中一个，总分即为120分。
拓展试题：
一偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的基圆半径r0=20mm，滚子半径rg=5mm，偏距e=8mm，以等角速度ω逆时针回转，从动件的运动规律为：
凸轮转过120°，从动件等速上升30mm；凸轮转过30°，从动件停止不动；凸轮转过60°，从动件等速下降回原位；凸轮转过剩余的150°，从动件停止不动。
求作凸轮轮廓。
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
项目
训练
（38min）
1、学生分组
为项目训练中的分组竞赛做好准备，培养学生的集体荣誉感和社会责任感。
全班学生共38人，根据性格和文化基础层次分成四组，每组9~10人，选一名热于助人、学习认真、负责感强的学生做组长，要求组织组内成员积极讨论、探索训练项目中的疑难问题和解题思路和方法，协作学习，共同进步。
2、跟随练习【练一练】
尝试法
学生模仿作图，跟作学习，通过亲身尝试，体验整个过程的每个细节，摸索作图方法，积累作图经验。
（1）要求：
所有学生必做。
（2）学生：
完成教师所示范的项目试题，重点在于理解作图原理，熟悉作图步骤，消化和吸收教师所传授的知识和技能，掌握作图方法和技巧。
（3）教师：
巡回指导并答疑，督促进展较慢的学生尽快完成任务。
3、综合训练【练一练，想一想】
分层教学法
探究式教学法
激发不同层次的学生积极完成综合训练，加深对对心滚子（或对心平底）移动从动件盘形凸轮机构的认识，巩固基础知识和技能，培养学生的综合职业素质和能力。
（1）要求：
优等生必做两题，中等生必做一题，差生选做一题。
（2）学生：
根据对心尖顶移动从动件盘形凸轮的画法，学生自学相关知识，掌握对心滚子（或对心平底）移动从动件盘形凸轮机构的工作原理，综合运用所学技能，灵活处理滚子包络线和平底包络线的绘制，完成对心滚子（或对心平底）移动从动件盘形凸轮的画法。
（3）教师：
积极巡回指导，引导学生发现问题、探索未知知识和技能，鼓励学生在动手实践中体验方法和技巧。
4、拓展训练【试一试】
分层教学法
探究式教学法
鼓励不同层次的学生在延展知识和技能的过程中完善自身专业知识的结构体系，为实际工作积累经验和方法。
（1）要求：
优等生选做一题，时间充裕则可做两题；中等生选做一题。
（2）学生：
根据对心尖顶移动从动件盘形凸轮的画法，学生自学相关知识，拓展所学技能，灵活处理偏距圆切线的绘制，完成偏置滚子（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮的画法。
（3）教师：
鼓励优等生尽可能完成其中一个拓展训练，积极巡回指导，引导学生对比分析、思考对策，协助学生解决实际难题。
教学环节
教学过程及内容
教学方法及目的
项目
评价
（6min）
1、学生展示作品
作品展示法
进一步激励学生努力学习、认真细致地作图，鼓励学生自信，树立战胜困难的决心。
（1）由组长收集本组成员的作品及对本项目所有练习试题的客观看法。
（2）由组长在全班学生面前轮流展示各组的优秀作品。
（3）展示作品的同时，简要介绍自己在本项目训练中的的收获和感想。
2、学生自评【评一评】
赏识教育法
通过认识自我，激励学生改正错误，弥补不足，完善自我。
（1）发给学生人手一份自评用表，对照评分标准检查自己每一项的作图情况，要求客观、公正地给每一项打分。
（2）学生在自评过程中会有一些疑问，教师要解释学生不理解或错误较多的地方，并适当配合画图解析。
3、教师评价【评一评】
归纳法
为学生总结经典的方法和经验，加强学生德育教育和情感教育。
（1）教师根据学生在项目训练过程中的优良表现、学生的闪光点以及作品展示情况和学生自评情况，给予充分的肯定和表扬。
（2）教师指明学生的常犯错误、技能训练中的疏漏之处并分析产生的原因及改进的措施和方法，对学生自己总结的方法和经验予以推广示范，以发挥榜样模范效应。
（3）教师发表自己的体会和感想，将自己的切身作图经验、技巧和技法传授给学生，寄予学生重望。
布置
作业
（1min）
1、【练一练】完成教材P33页第九题和第十题，每一个凸轮机构占据一页作业纸，要求绘制和标注“转动中心、从动件、机架和偏距”。
2、【做一做】要求附近农村学生利用自家木料，自制一个对心尖顶（对心滚子、对心平底或偏置尖顶）移动从动件盘形凸轮机构的模型。
注：
利用后续课时间展示学生自制的凸轮机构。
发挥学生的主观能动性和创造性，加深感性认识，使他们在动手制作模型的过程中体验设计工作的艰辛与要求。
九、板书设计
十、座位编排
十、教学后记
1、从作业情况看，学生的自学能力较强，因第十题为“摆动滚子从动件盘形凸轮的绘制”，0832班有5人没有做对该题，0835班有3人，原因是学生对此类型凸轮机构的理解还欠缺，以及在课堂上没有接触过这种类型的作图。
2、附近农村学生做的几种移动从动件盘形凸轮机构的模型能正常工作，制作效果好。
附件1学生自评用表
姓名
组号
组长
总分
评分标准
准备工作20分
位移曲线30分
轮廓曲线40分
线型运用5分
总体效果5分
作图比例的选用，转动中心、机架与从动件的作图。
纵横坐标与原点的标注，每段位移曲线的正确度。
凸轮回转方向的标注，每段位移曲线对应的轮廓曲线的正确度。
线型运用正确，等分转动角度的选取，尺寸标注规范。
布局合理，图与图间的距离匀称，图面清洁。
得分
得分
得分
得分
得分
自评意见
附件2作品展示顺序表
组员号
组次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
第1组
1
5
9
13
17
21
25
29
33
37
第2组
2
6
10
14
18
22
26
30
34
第3组
3
7
11
15
19
23
27
31
35
38
第4组
4
8
12
16
20
24
28
32
36
说明：
本班共38个学生，每组的1号为本组第一个展示者，依次类推，1～38为展示顺序。
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