平移和旋转教学设计精选(九篇)

第1篇：平移和旋转教学设计范文

关键词：平移 旋转 说明

中图分类号：G622 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）09-0132-01

一、课件内容

《平移、旋转》一课，选自人教版小学数学第四册第三单元第二节。

二、课件设计意图

二年级学生已经积累了一定的生活经验，思维正处于直观向抽象过度的关键时期。对于一些生活中的火车、汽车和游乐项目比较熟悉，重现这些图像是帮助学生学习平移、旋转这两种运动方式，形成空间观念的基础和关键。另外，我根据学生爱玩爱动的心理特点，设计了本节课的教学课件，让学生在生动、活泼、直观形象的教学氛围中师生互动、生生互动、学习新知，发展思维，从而突出了怎样平移、旋转这一教学难点。

三、课件的开发工具及使用

本课件可以在windows98以上操作系统中平稳运行，最佳显示效果为1024×768像素，课件的制作过程使用了power point软件，同时辅助使用了flash和photoshop等软件，界面设计简洁大方，清晰明了，界面以蓝色为主，通过图片和动画的使用具体形象的表明了，平移旋转的现象，有效地激发了学生学习兴趣，改变了教材的呈现方式。

四、课件的具体介绍及说明

根据教学内容的需要，我利用信息技术辅助课堂教学，主要体现在联系实际、引入新知；利用情境、学习新知；巩固练习、强化新知这三部分。

第一环节：联系实际 引入新知

上课伊始，我出示火车和风车图片，让学生观察并动手模仿它们的运动方式。引导学生质疑：它们的运动方式一样吗？从而激发学生的学习欲望，引入新课。

第二环节：利用情境 学习新知（分5步进行）

1.初步感知平移现象。首先出示学生熟悉的生活场景，将这场景归类后指出哪一类是平移现象，哪一类是旋转现象。接着让学生看课件中出示的垂直升降电梯和缆车的运动方式，观察移动方向的不同。然后指出他们的运动是平移现象，最后让学生说一说生活中还见过哪些平移现象。

2.动手操作。首先教师出示方格纸，让学生做小房子搬家的游戏，使学生明确将小房子向任意方向平移了几个格，就是指小房子上的每个顶点都平移了几个格。然后师生共同归纳，只要物体或图形沿着直线移动，就是平移现象，最后让学生背诵内化。

3.初步感知旋转现象。首先教师出示风车、飞机和钟表的图片，指出风扇叶片，螺旋桨和钟的指针的运动都是旋转。请学生观察并模仿图片中摩天轮、旋转木马的运动。然后师生共同探究归纳：物体或图形围绕一个点进行转动，就是旋转现象，最后学生内化新知。

4.判断旋转现象。看课件中钟面指针和风车围绕一点转动，可以判断它们的运动都属于旋转现象。请学生说一说生活中还见过哪些旋转现象，从而将知识拓展延伸。

第三环节：巩固练习 强化新知

利用课件设计智力风帆游戏，游戏分三关：

第一关，填一填。

第二关，涂一涂。

第三关，说一说。

通过以上练习，可以帮助学生有效巩固所学知识。

第2篇：平移和旋转教学设计范文

【关键词】 新课改；新课堂；有效教学；高效课堂；发展思维；自主探究

（教学内容：北师大版实验教科书三年级数学下册第二单元“平移和旋转”. ）

教学片段一 激发兴趣，谈话引入

师：（在课前，大屏幕上已经有“平移和旋转”的字样出现. ）大家好，从你们的眼神里老师已经发现了一个小秘密，今天的学习内容对于你们来说是不是感觉有些简单，简单的就像是一碟小菜，对吗？

生：对！（他们几乎是异口同声，说得斩钉截铁，自信满满. ）

师：噢，谁来说说对于“平移和旋转”，你已经知道了些什么？

生1：平移和旋转，这是两种运动是不同的.

生2：小轿车在马路上在平移，而它的车轮却在旋转.

生3：平移是在水平方向移动，旋转是在转着圈子运动.

师：呵呵，能说说，你是怎么知道这些的吗？

生3：我每次上课前，都要在家里预习一下第二天要学的新内容的. 有时候我忘了，爸爸妈妈也会提醒我的.

师：嗯，预习的确是个好习惯，你的爸爸妈妈也是很懂得怎么学习的好爸爸妈妈. （稍作停顿）刚才几名同学的回答有着不一样的精彩. 还有谁想说说你心目中的平移和旋转呢？

一下子，有那么多的同学都举起了各自的小手.

师：啊，都想说？干脆这样吧，既然你们感觉自己已经知道了平移和旋转，那么，就让老师说几个生活中的运动现象，你们猜一猜它们会是哪种运动好吗？

师：旅游时我们经常能看到缓缓滑过的缆车（学生抢答：平移！）；直升飞机上急速飞转的螺旋桨（旋转！）；小朋友手里迎风转动的大风车（旋转！）……

师：哇，你们真聪明！给自己来点掌声. （同学们一个个都眉飞色舞，显得学习的劲头很足的样子. ）

点评 新课标指出：“数学教学，要紧密联系学生的生活实际，从学生的生活经验和已有知识出发，创设生动有趣的问题情境. ”在这里，教师从学生熟悉的生活现象入手，充分利用学生已有的知识经验，初步感知平移和旋转现象，让学生感觉到数学无处不在，数学就在身边，学身边的数学，这样的学习活动，显得很亲切，很自然，也很轻松，更有利于激发学生的学习兴趣，“兴趣是最好的老师. ”让学生学自己感兴趣的数学，让学生轻松学数学，这样的导入设计，一下子就牢牢地抓住了学生的注意力，吸引着学生去自主探究.

教学片段二 回忆生活中的平移和旋转现象

师：如果只让老师说，你们一定会不高兴的，哪有让学习的主人不说话的道理呀！其实，在我们的生活中，平移和旋转的现象的确还有很多，谁来说说？

生1：在公园里滑滑梯时的运动是平移，摩天轮的运动是旋转.

生2：宾馆里旋转门的运动是旋转，跑道上的飞机在平移.

生3：我家阳台上的推拉门能平移，我家电脑桌前的转椅能旋转.

……

师：你们刚才都已经听到了，在我们的生活中，平移和旋转现象俯拾即是，无处不在，哦，真奇怪，有旋转门还有推拉门，旋转门的运动是旋转，而推拉门却在平移，那么，究竟什么是平移什么是旋转呢？谁能给大家说一下？（这时候学生举手想说的变得寥寥无几. ）

点评 “学起于思，思起于疑. ”学生的思维活动往往是从问题开始的，本节课上，如何从看似简单和平常的日常现象中去引发学生的数学思考呢？这是我在课前就反复思考过的一个问题，当学生的回答由先前的积极踊跃一个个变得犹豫不决的时候，正是他们此时此刻的“困惑不解”让我找到了机会. 《新课标》强调：学生是学习的主人，而教师是数学学习的组织者、引导者和合作者. 在教学中教师如何引导学生去发现问题，如何去唤醒学生的求知欲，如何让学生积极主动地参与到学习活动中去，直接决定着一节课的得失成败. 在这里，老师的巧妙引导就很有利于让学生自己去积极思考，主动探索：“究竟什么是平移？什么是旋转？”

教学片段三 做一做：让学生做一些平移和旋转的动作

师：刚才，我们已经认识了平移和旋转，那么你们能用手势或动作把它们演示一下吗？当然也可以利用自己手中的学具. 学生展示：有推拉窗户的，有移动课桌、板擦、书和铅笔盒的，还有表演旋转的舞蹈动作的……学生的设计可谓是五花八门，精彩纷呈.

第3篇：平移和旋转教学设计范文

一、立足生活素材，初步建构数学概念

要让学生理解抽象的数学概念，需要一个循序渐进的过程。这个过程是学生认知经验的积累，也是自主探究形成理论建构的基础。根据建构主义理论，学生新知的建构并不是空穴来风，而是根据已有经验和已有认知不断探索并最终抽象出来的。教师要立足生活素材本身，帮助学生初步建构数学概念。

例如，在“平移和旋转”的教学中，我先让学生寻找生活中的素材，进行观察、比较、分析、判断，根据空间运动的不同方式来区分旋转和平移，确认这两种运动方式的本质：你喜欢玩的玩具有哪些是平移和旋转的？学生提出有魔方、华容道这样的玩具。那么，这两种玩具的运动方式是一样的吗？为什么？学生认为，魔方是绕着一个中心点进行旋转，因而是旋转的方式；而华容道是移动位置，因而是平移的方式。两者的运动方式完全不一样。根据这个思路，我追问学生：在生活中还有哪些运动方式和这两种相似？学生结合自己的生活经验，再经过认真观察后指出：擦黑板、擦玻璃、擦地板、汽车在路上走、轮船在海上航行，这些都是平移。电风扇在转动，陀螺在转动，风车在转动，这些都是旋转。由此，学生结合生活实际，对平移和旋转有了初步感知，我展开第二个步骤引导学生动手操作：现在我给你一个泡沫棒，你能操作平移和旋转吗？如何做？学生根据初步建构的平移和旋转的感知，进行操作：平移是放置在一张纸上，移动位置就行；旋转则需要绕着一个点转一圈。通过这样的操作实验，学生认识到平移和旋转的基本要素：平移是从一个方向到另一个方向的位置改变，其中包括方向和距离两个要素；旋转是绕着一个中心点，进行全方位的转动，中心点和距离是关键的两个要素。为了让学生更深入地理解平移和旋转，我让学生拿着两支铅笔平移，铅笔1向左边，铅笔2向着右边，学生进行观察并统计：到底移动了几个方格？距离有多远？由此，激发了学生的探究热情，为下一步进行定量分析奠定了基础。

教师创设生活情境，从生活中进行观察和提炼，根据两种不同的运动方式明确了探究的内容，从而找到了平移和旋转的基本特性，初步建构了概念认知。

二、立足定量分析，辨析概念特质

教师要将抽象和感性结合在一起，既能让学生从感性入手，积累丰富的表象素材，打开抽象思维的大门，又能够让学生一步步探究，从素材中找到抽象的路径，深刻理解数学概念的本质。

例如，当学生已经初步感知到了平移和旋转的概念之后，我让学生观察并操作：将一个三角形放在方格纸上，从左边第一格移动到右边的第三格，看看移动了多少距离？通过这个问题，让学生能够从量上落实把握，掌握平移的方法和原则。学生进行了三次操作和探究，并在每一次操作中都获得了深刻的理解，凸显出数学探究的本质：第一次在数方格的过程中，认识到要数对应线段，数对应点。要数出来就要找好对应点。这个对应点怎么找呢？第二次，学生要数出方格来，就要画出对应的弧线。弧线画得越清晰，就越是能够准确找到平移的距离。于是，学生找到有效的方法，很快投入实践。第三次，学生动手进行操作，画出对应点后观察和平移，看看到底发生了什么变化。学生发现，图形的位置变了，但是大小和形状没有改变。这其中也有一些学生出现了错误认知。经过平移后建构了数学模型，从而实现了数学概念的本质把握。

三、立足实践应用，发展数学能力

数学教学的本质，是要让学生将所学的知识应用于生活中，解决生活中的实际问题。然而很多教师往往将重心放在大量的数学练习中，枯燥的习题训练固然有效，却不能提升学生的思维能力。有鉴于此，教师要立足实践应用，设计多层次的数学活动，让学生经历应用过程，发展数学能力。

例如，学生已经对平移和旋转有了把握之后，我设计了汽车拉力赛活动，答对之后汽车前移一个方格，反之后移一个方格。而后要学生采用涂一涂、数一数、转一转的方式，看看钟摆和电子门、国旗那些是平移，哪些是旋转；再从一些图中平移图形，得到一个菱形；接下来通过数一数的方式，看看蘑菇向左向右平移，会平移多少格，转一转，看如何才能恢复到原来的位置，几个人分组进行操作，让学生对平移和旋转有了深刻的理解。

第4篇：平移和旋转教学设计范文

3.2 齐次变换

授课顺序

7

教学目的及要求

掌握旋转和平移的齐次变换

教学重点与难点

重点：平移和旋转齐次变换

难点：平移和旋转齐次变换

主要教学方法与手段

讲授法、启发互动式

教学内容

教学过程与设计备注

一、复习提问

齐次坐标的表示方法以及坐标的移动和旋转的公式？

二、引入新课

对于一个刚体的位姿描述是需要表示其位置和方向，如果用3×4矩阵无法进行描述，因此需要引入4×4齐次矩阵，用其变换进行描述坐标的姿态变换。

三、讲授新课

3.2 齐次变换

3.2.1 齐次变换矩阵

对于位姿的复合变换可用 表示。

将一个矢量描述从一个坐标系变换到另一个坐标系。采用是4×4的方阵，称为齐次变换矩阵；综合地表示了平移变换和旋转变换。用矩阵形式表示上式：

例1： 已知坐标系{B}，它绕坐标系{A}的z轴旋转 ，沿xA平移12个单位，再沿yA平移6个单位。已知 ，用齐次变换法求。

3.2.2 平移的齐次变换

算子左右乘规则

若相对固定坐标系进行变换，则算子左乘；若相对动坐标系进行变换，则算子右乘。

例2：坐标系F沿参考坐标系的X轴移动2个单位，沿y轴移动7个单位，沿Z轴移动5个单位。求新的坐标系位置。其中

3.2.3 旋转的齐次变换

点A（x，y，z）绕Z 轴旋转θ角后至A′（x′，y′，z′），A与A′之间的关系为：

也可简写为a′=Rot（z，θ）a

（1）点在空间直角坐标系中绕坐标轴的旋转变换

例3：坐标系绕Z轴转90度后，再绕X轴转60度，求矢量U=6i+7j+2k的原矢量坐标。

（2）点在空间直角坐标系中绕过原点任意轴一般旋转变换

3.2.3 复合变换

平移变换和旋转变换可以组合在一个齐次变换中，称为复合变换。

例4：已知坐标系中U的位置矢量u= [7 3 2 1]T，将此点绕Z轴旋转90°，再绕Y轴旋转90°后得到点W，点W再作4i-3j+7k的平移得到E点，求变换后所得的点E的列阵表达式。

四、巩固练习

练习：固连在刚体的坐标系上的点 u=5i+2j+3k，将u绕参考坐标系x轴旋转90°得到点v，再将点v绕参考坐标系y轴旋转90°得到点w，求点v、w的坐标；在此基础上再平移（5，-4，7）得到f。

五、小结

1. 平移齐次变换

2. 旋转齐次变换

3. 复合变换

六、课后作业

P84页 坐标变换类型题、3.2、3.6。

复习提问以及互动探究了解并接受新知识 5分钟

讲授齐次变换矩阵的定义及运用方法 15分钟

讲授平移齐次变换及方法15分钟

讲授旋转的齐次变换及运用方法25分钟

讲授复合变换20分钟

实例进行巩固练习15分钟

课堂小结及作业布置

5分钟

七、板书设计

第3章 机器人运动学

3.2 齐次变换

3.2 齐次变换

3.2.1 齐次变换矩阵

对于可以变成齐次表示。

例1：解

代入齐次变换式可得：

3.2.2 平移的齐次变换

算子左右乘规则：相对固定坐标系进行变换，则算子左乘；相对动坐标系进行变换，则算子右乘。

例2：解

3.2.3 旋转的齐次变换

1. 旋转齐次坐标变换

点A（x，y，z）绕Z 轴旋转θ角后至A′（x′，y′，z′），A与A′之间的关系为：

也可简写为a′=Rot（z，θ）a

例3：解

2. 通用旋转变换

3.2.3 复合变换

例4：解

练习题：

小结

1. 平移齐次变换

2. 旋转齐次变换

3. 复合变换

参考资料

1.刘极峰.机器人技术基础[M]（第三版）.北京:高等教育出版社,2019.

第5篇：平移和旋转教学设计范文

关键词：行星轮系 内摆线轨迹 滑移齿轮 旋转舞台 教具

中图分类号：TH132.4 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0119-01

引言

在实际机械中，为了获得大传动比或变速、变向，往往需要用若干对齿轮组成轮系来实现。根据轮系运转时各齿轮的几何轴线位置相对于机架是否固定，轮系被分为定轴轮系、周转轮系和混合轮系[1]。这些轮系不但在机械设备中有广泛的应用，也是《机械原理》类课程的重点内容。但是长久以来，在课堂上讲解这些传动机构原理时，教师往往仅凭借一张张机构简图向学生作介绍，抽象而不直观，不便于学生理解。虽然很多高校都针对课程内容购买了相应的教具，但是总的来说形式单一、缺乏趣味性，难以激发学生的学习兴趣。因此，设计并制作了一种以旋转舞台为表现形式的新式轮系教具。

一、“旋转舞台”教具的结构原理

旋转舞台教具的基本原理是当一个动圆内切于一个定圆，动圆沿定圆内做纯滚动时，动圆上任意一点的轨迹曲线称为内摆线[2～4]。例如，当定圆直径与动圆直径之比为3：1时，两圆切点的轨迹曲线如图1所示。

一对标准内啮合齿轮就可以看作是小齿轮在大齿轮上做纯滚动，此时小齿轮分度圆上的点就可以走出内摆线轨迹如图2（a）所示，而且选取小齿轮上不同点，能够得到千变万化的运动轨迹。例如：如果选定的点在分度圆以外，则该点走出的轨迹称作长幅内摆线，如图2（b）所示；如果选定的点在分度圆以内，则该点走出的轨迹称作短幅内摆线，如图2（c）所示。

根据行星轮系的上述特点，结合旋转舞台的表现效果，设计由三个行星轮与大齿轮内啮合的形式，如图3所示，并且大齿轮直径是小齿轮直径的3倍。

在三个行星轮上按照分度圆上、分度圆外和分度圆内三个不同区域的点（A、B、C）安装跳舞的小人模型，行星轮转动时，小人纷纷按照各自的\动轨迹“翩翩起舞”，并在彩灯的映衬下，犹如一座华美的旋转舞台，如图4所示。

舞台旋转的动力由人转动手轮提供。为了使舞台呈现不同的转速，在舞台下部还设计了滑移齿轮、蜗轮蜗杆等传动机构调节舞台的转速，如图5所示。转动手轮，为舞台提供动力。将手轮沿轴向平移即推动滑移齿轮使不同传动比的齿轮啮合，从而向舞台传递不同的转速。

二、结束语

这套教具可用于行星轮系、内摆线轨迹、滑移齿轮变速机构、蜗轮蜗杆传动等多个知识点的教学演示，而且装拆和调整方便，使学生可以更加直观的观察和理解齿轮传动的原理和特点，感受齿轮传动形式的灵活性和多样性，并辅以旋转舞台这样生动有趣的表现形式，有助于激发学生的学习兴趣和创新意识。

参考文献

[1]吴联兴主编.机械设计基础[M].天津：天津大学出版社，2007.

[2]张策主编.机械原理与机械设计（上册）[M].北京：机械工业出版社2006.

[3]刘希玲，刘湘洪.内摆线的平面运动[J].长沙铁道学院学报，1998，（01）：75-79.

[4]夏合勇，戴俊平，赵川.内摆线的轨迹性质分析[J].机电工程技术，2017，（01）：25-30.

第6篇：平移和旋转教学设计范文

【关键词】机械传动机构；立体车库；教学模型

0 前言

资料显示，目前我国高等、中等和职业院校机械设计传动教学模型的现状是，结构简单、功能单一、只能实现简单机构的演示，更多的是演示机构的功能，跟实际应用联系少，很难激发学生学习的积极性，记忆不够深刻。

本模型将课堂教学内容与实际生活中的汽车立体停车实例有机的结合，能够提高学生学习机械原理、机械设计等课程的积极性，加深对机械传动机构：蜗轮蜗杆传动、直齿传动、锥齿传动、链传动、带传动、螺旋传动、齿轮齿条传动；轴系零部件：轴、轴承；连接件：螺栓、销；导向机构以及机架等的认识、理解和记忆，使学生一目了然，记忆深刻。

1 立体车库教学模型结构功能

本模型是机械传动机构演示教学模型，将蜗轮蜗杆传动、直齿传动、锥齿传动、链传动、带传动、螺旋传动、齿轮齿条传动等传动机构，轴、轴承等轴系零部件，螺栓、销等连接件，导向机构以及机架等集合成一个汽车立体停车库。

工程图如图 1：

图 1 立体车库教学模型示意图

1.1 锥齿轮传动

锥齿轮传动（1、4）常用于传递两相交轴之间的运动和动力，此模型中两对锥齿轮轴交角90°，改变运动传递方向。这种直齿锥齿轮传动运转平稳性差，通常适用于平均节圆速度小于5m/s，它的承载能力比较低，但制造方便，故应用较为广泛。

1.2 蜗轮蜗杆传动

蜗轮蜗杆机构（2）常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。此模型中蜗轮蜗杆交错角为90°时还需保证蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。蜗轮蜗杆可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑，且承载力很高。具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在起重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。

1.3 链传动

链传动（3、6）是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。链传动易伸长，本模型在链传动（6）中设有张紧装置。当链的中心距不能调节时，链可以采用张紧轮将链张紧。

1.4 带传动

带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。此模型为同步带传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需、维护容易等特点，同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。本模型设有带传动张紧装置，张紧轮一般布置在松边的内侧，从而使带只受单向弯曲；同时，为保证小带轮包角不致减小过多，张紧轮应尽量靠近大带轮安装。

1.5 螺旋传动

螺旋传动（7）是靠螺旋与螺纹牙面旋合实现回转运动与直线运动转换的机械传动。在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时可形成螺旋滚道，当丝杠相对于螺母做旋转运动，两者间发生轴向位移。模型中丝杠旋转，但相对地面位置不变，螺母发生相对位移，带动平台上升下降。螺旋传动传动效率高，精度高，并且传动具有可逆性，所以应用非常广泛。

1.6 齿轮与齿条传动

齿条（8）分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用；齿条相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。本模型中齿条为直齿齿条（8）和直齿齿轮（9）相配合。直齿齿轮位置不动，原地旋转，齿条相对齿轮进行横向移动。

1.7 螺栓

螺栓（10）是由头部和螺杆两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。本模型螺栓在此处的应用是利用螺栓与螺母的配合将移动平板与移动平板轮子紧密连接。保证轮子能够带动平板安全、稳定的移动。

2 立体车库教具模型特性

这是一种机械传动机构演示教学模型，其特点在于：将蜗轮蜗杆传动、直齿传动、锥齿传动、链传动、带传动、螺旋传动、齿轮齿条传动等机械传动机构集合成一个立体停车库的教学模型。

它可演示力的传递，力传递方向的改变，较大的轴距间力的传递、旋转运动变直线运动，减速增矩等。

它可展示轴系零部件：轴、轴承；连接件：螺栓、销；导向机构以及机架等的结构和使用。

实物照片如图2所示：

图 2 立体车库教学模型实物图

3 结语

此模型可作为机械设计类课程的教具应用于课堂教学中，通过清晰明了的机构运动演示，使同学们对各种机构的运动状况、适用场合有更直观的认识，将课本知识有效的应用与展示在学生面前，提高学习的积极性和主动性，激发同学们的探索欲与创造力。对课堂教学起到事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]刘莹，吴宗泽.机械设计教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]机械设计手册编委会.机械设计手册[S].北京：机械工业出版社，2005.

[3]大连理工大学工程图学教研室.机械制图[M].6版.北京：高等教育出版社，2007.

[4]梁睦，梁东凯.立体车库的应用及结构设计方案研讨[J].北京：机电产品开发与创新，2011.

第7篇：平移和旋转教学设计范文

Liao Shengwen Wang Yuqin Zhang Xiaoying Wu Na Yang Jian

（ChaoHu University Chaohu city 238000）

Abstract： Fischertechnik model based on the conceptual design of the mechanical arm. Design of the main content including the overall design of the mechanical arm， complete mechanical system scheme design and model making， of mechanical arm in the process of cargo handling the operation parameters of the overall planning， the final preparation of the completed the overall control program and debugging. The experimental results show that the structure of the system is simple and feasible.

Key words： Fischer Technology；mechanical arm；control program

中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）10-0270-02

引言

近年来，随着科技发展迅速，人们的生活节奏不断加快，越来越多的人不想从事体力劳动，进而企业出现“用工荒”的问题。在高校教学过程中，由于部分理论知识较抽象，教师讲解较难，学生理解掌握起来也较难，这样就达不到想要的教学效果。本次设计的机械手臂在生活中应用较广，如建筑工地上的旋转升降型机械手臂、吊臂，企业在生产制造过程中使用的机械手臂等。这些机械手臂在结构和控制上都比较复杂，所以我们在教学过程中的讲解就有一定的困难。机械手臂模型方案是基于慧鱼技术进行设计的，它的主要功能是将物品从某一位置移到另一位置，在这个过程中机械手臂共完成了对物品的夹起、移动、升降和旋转等动作。从某方面来说，机械手臂的出现代替了劳动力，进而为现代企业解决用工荒的难题。该模型与常见的机构相比具有体积小且易于移动，故灵活性强，可以在教学中的典型机构与它相结合演示给学生看，通过演示更深入理解各个结构之间是如何运转，采用理论与实践相结合的方法，让学生学习理论课程更具有生动性和形象性，达到掌握该课程理论知识的目的。

慧鱼创意组合模型是一个技术含量很高的工程技术类趣味拼装模型，其主要部件尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装并不影响模型结合的精确度。它为应用型高校在教学过程中创新教育和创新实验提供了很好的实践平台。总体来说，慧鱼模型的使用，既让学生融汇贯通各学科多领域的综合知识，将其应用于实践过程中，又培养了创新的意识，最重要的是给予学生实现创新的平台。为此设计并制作拼接了机械手臂，文章主要对机械手臂的机械系统与控制系统进行了组装设计讲解。

一、机械系统设计方案

机械手臂的主要功能是将物品从某一位置移到另一位置，即：机械手臂从起始位置到物品所在位置后将物品夹起，再到指定位置把物品放下，最后返回原位准备进行下一动作。根据它的功能目标机械手臂的机械系统主要有旋转机构、伸缩机构、升降机构以及开合机构四大部分组成，模型实物如图1所示，该模型体积较小，各个机构的运转可清楚的看见，方便教师携带，可将其模型展示给学生观看，便于学生理解和巩固。

图1 机械手臂

Fig.1 multi-function robot arm

1.机械手臂的旋转装置

机械手臂的旋转功能在方案中是通过齿轮啮合传动实现的，并在起始位置和终止位置中放置行程开关来控制机械手臂的移动范围和旋转方向的变换。其传动简图如图1.1所示。图中小齿轮是主动轮，便于对旋转速度的控制。

（a）旋转装置简图

1―转盘 2―小齿轮 3―齿轮箱 4―马达箱图

1.1 实际旋转机构图

Fig 1.1 Actual rotating mechanism chart

2.机械手臂的伸缩机构

通过利用蜗轮蜗杆、齿轮之间的传动以及连杆与滑块杆之间的滑动来进行实现机械手臂的伸缩功能。并通过齿轮箱来控制它的速度。实现这一功能的意义在于，可以增大其工作范围，通过它的伸缩功能，机械手臂可以不用移动就能到达指定位置，其传动简图如图1.2所示。

（a）伸缩装置简图

1―马达 2―齿轮箱 3―蜗杆 4―连杆

图1.2 实际伸缩机构图

Fig 1.2 Actual rotating mechanism chart

3.机械手臂的升降机构

机械手臂的升降功能则是通过链传动和涡轮蜗杆传动之间的相互连接来进行实现的。它的传动简图如图1.3所示。

（a）链传动机构简图

1―小齿轮；2―链条

图1.3 实际升降机构图

Fig 1.3 Actual lifting mechanism chart

4.机械手臂的开合机构

物品的夹起与放开都是通过机械手臂的开合来完成，在设计过程中，选用涡轮蜗杆的结构作为运转的机构。将涡轮蜗杆固定在机械手臂的中间，通过马达带动蜗杆的转动，涡轮与手臂之间的衔接物会带动手臂向两侧张开或夹紧，实现机械手臂对物品的夹紧和放下的功能。

（a）夹紧机构简图

1-开关；2-销；3-机械手臂；4-涡轮；5-蜗杆

图1.4 实际夹紧机构图

Fig 1.4 Actual clamping mechanism

二、控制系统设计方案

1.总体运行过程

假设机械手臂现处于张开状态，且在最底层，手臂未发生移动，将物品放置于某一位置，高度与机械手臂高度一致。运行过程如下：一开始，先转动转盘至某一角度，由马达M2控制，其位置在小齿轮的齿轮箱旁边， 顺时针为正转。然后将机械手臂向前伸出一定距离，使其恰能触碰到物品，由马达M3控制，其位置在移动机构中远离机械手臂的一侧，顺时针时伸缩装置向前运动。接下来，用机械手臂夹紧物品，由马达M4控制，逆时针为手臂闭合。夹住物品后，利用升降结构将物品升至同货架高度一致的位置，由马达M1控制，逆时针为上升。接着，调节物品与货架之间的距离，通过向前或后退移动一定距离，直至两者之间距离为零，再通过旋转功能，旋转到货架上面，最后控制夹手张开，将物品放置在货架上，完成运输功能。系统的总体运行程序如图2所示。

图2 总体控制程序图

Fig 2 Overall control chart

（1）旋转功能介绍。物品的转移可以通过偏置一定的角度，使物品到达指定的地点，可通过编程控制马达M2实现旋转，顺时针旋转为正转。

（2）伸缩功能介绍。要想精确的定位重物在哪个位置放置，可通过移动装置，实现机械手臂的伸缩功能，编程控制马达M3实现机械手臂的伸缩，顺时针旋转为向前移动。

（3）升降功能介绍。要使物品放到货架上，则需要调节物品的高度不得高于货架且不能过低，装置通过链条传动，利用小齿轮将链条带动，然后控制涡轮蜗杆的升降，从而实现物品的升降，编程控制马达M1实现升降，逆时针旋转为物品上升。

（4）开合功能介绍。物品的夹取是在运输过程中的重要环节，通过涡轮蜗杆机构，编程控制马达M4实现夹手的张开与闭合功能，顺时针旋转为夹手张开状态。

三、结语

第8篇：平移和旋转教学设计范文

关键词：微课；小学；数学；图形与几何；教学模式

G623.5

引言：在小学数学图形与几何的教学当中，学生第一次能够具体系统的认识各类图形，初步形成几何意识和图形概念并学会解决具体的几何问题，不仅如此图形与几何将会始终贯穿在小学生的数学学习过程中。为了能够帮助小学生更加全面深入的了解和掌握图形与几何教学内容，微课这一新兴教学模式起到了巨大的辅助作用。本文通过结合微课的简要概述，简要阐述基于微课下的小学数学图形与几何教学模式。

一、微课的简要概述

（一）微课的内涵

微课是在建构主义学习论基础上，启用网络线上和课堂线下两种途径进行学习的教学方式。微课内容广泛，基本上所有“微小”的教学模式均可被视作微课，当前有一部分教育人士愿意将微课看做是各种精短的教学视频、短小的教学方案和教学课件、高度浓缩和概括的练习以及教师短暂深入的课后反思的集合名称。其中微课中的核心内容为微视频，教师能够在微视频中实现图文结合，并且视频时间不超过10分钟，短小精悍是其具体特征。微视频并不是教师将教学全程一秒不落的拍摄记录下来，而是选择教学中的重点或者难点内容，又或者仅仅只是某一个细小的知识点作为微视频全部教学内容，因此学生在微视频中能够更有针对性的进行学习[1]。

（二）微课的特点

微课最主要的特点就是短小精悍，教师利用微课帮助学生在短时间内解决在学习过程中可能会出现的问题或者是错误，因此在微课中，教师选择的教学内容并不是全部课堂要讲的知识，而是已经设定好的最主要的教学内容，可能是教学中的重点内容或难点内容，也可能仅仅只是围绕某一个问题展开的教学内容，由此我们也可以看出微课比传统意义上的课堂教学更加凝练，内容明确，重点突出，能够有效帮助学生节省学习所需要花费的时间和精力。以微视频为代表的微课不仅重点突出明，结构紧凑，而且短小精悍具有很强的实时互动性，不需要再像过去的传统课程教学一样需要浪费大量的时间和篇幅进行详细的赘述，有效提高了教师的教学效率和学生的学习效率[2]。

二、基于微课下的小学数学图形与几何教学模式

针对小学数学图形与几何教学中图形的运动一章教学内容，教师利用微课这一新兴教学方式重点讲述了平移与旋转的内容。在物体的运动中主要有两大运动方式，分别是平移和旋转，但是这两方面内容具有极强的抽象性，二年级学生尚未形成良好的空间意识，在理解抽象内容方面比较吃力，如果完全依赖课本和教参进行讲解，并不能够取得良好的学习效果，因此教师可以选择采用微课的教学方式，将平移与旋转的运动特点压缩在10分钟之内的教学视频当中，配合直观动态的动画，帮助学生在短时间内掌握教学难点。

在平移与旋转的微课视频当中，教师利用动画制作软件和变焦特写镜头，设计了一个人手拧开水龙头放水的动画视频[3]。在该动画视频当中，人手在拧水龙头时，教师进行暂停，并将人手旋转的方向用黄色箭头标明清晰，并在旁边配上醒目颜色的文字用以介绍旋转的概念和特点，即物体在围绕某一点或某一方向做圆周运动即为旋转，学生通过观看人手拧水龙头的过程中能够明确影响旋转的三大要素，分别为旋转的中心、方向和角度。此时教师继续播放动画视频，在水龙头持续放水时教师再次暂停视频，此时在水流旁边同样有黄色箭头自上而下标明方向，并且在旁边配以平移运动的醒目字样，教师在此时将平移运动的概念和特点也一并标明，所谓的平移指的就是图形上全部点均按照同一直线方向做等距离移动，而不断向下流动的水也能够直观清晰的向学生展现平移既不会改变图形的形状，也不会改变其大小的特性。利用这样的微课视频，不仅将平面抽象的知识概念生动立体的展现在学生面前，降低了学生的学习难度，同时其清新明丽的字体和丰富多彩的画面也能够大大增加学生的学习兴趣和学习热情，加深学生对所学知识的理解与记忆。

在微课视频的最后两分钟内，教师利用图表的形式将平移与旋转的定义、运动特点等进行比对，带领学生快速复习和巩固重难点知识内容，并且向学生展示了许多生活案例要求学生判断物体在做平移运动还是旋转运动，比如推拉抽屉，因抽屉只改变了直线运动方向，并没有改变形状和大小，因此属于平移运动；扳手旋拧螺母，与人手拧水龙头一样都是在做旋转运动；商场中的扶梯也是在做平移运动等等。最后教师在微课视频当中要求学生利用所学知识内容，分别写出五中生活中的平移与旋转，并且能够用平移与旋转设计出一款美丽的图形作为当堂课的课后作业[4]。

在平移与旋转的微课当中，教师舍弃了长篇大论式的讲解，将所有的精华内容压缩在短短10分钟内。并且利用可视的动态画面和多彩图画让学生能够在这10分钟内保持高度的集中，尽可能的激发学生的W习兴趣，帮助学生加强对教学重点内容和难点内容的消化与理解，在提高教学效率的同时大大优化了学生的学习效果。

结论：总而言之，随着社会的进步和时间的推移，教育也在不断发生着变革与创新，在小学数学“图形与几何”的教学当中，教师需要用发展的眼光来看待教学，摒弃传统落后的单向教学模式，利用微课这一新兴教学方式结合实际教学内容，尽可能在最短的时间内帮助学生掌握教学重点和难点内容，运用短小精悍的动态教学视频将平面的图形立体的展现在学生面前，不断丰富与创新“图形与几何”教学，帮助学生培养空间意识与几何概念，从而更好地完成小学数学学习。

参考文献：

[1]赖艳彬. 微课与小学数学课程整合的教学模式研究（数学空间与图形）[D].东北师范大学，2015.

[2]娄孝坤. 基于微课下的小学数学几何图形教学策略[A]. 北京中外软信息技术研究院.第四届世纪之星创新教育论坛论文集[C].北京中外软信息技术研究院：，2016：1.

第9篇：平移和旋转教学设计范文

【关键词】对称；平移与旋转；图案设计

E布莱葛斯（EBriggs）提出儿童数学教育有三个基本目的：鼓励儿童自己思考问题；使他们能欣赏生活中自然表现出的秩序、模式和数学关系；赋予他们知识和技巧。

一些学者认为：“我们将数学视为一种描述现实世界的方式，数学是一种秩序。我们不仅能用基本的数学语言准确地描述关系，还能视觉地体能那些关系，依据所见的东西对它们进行讨论。”

数学基本上关心的是关系问题，而符号是认识关系的一种方式。虽然这些符号似乎获得了独立存在的价值，但我们在谈及数学、几何形或代数单位时，实际上仍是在谈论关系，尽管其中一些关系是绝对的，一些是相对的。正是关系给人一种世界秩序或非秩序的意义。现在我们将美术作为对关系和秩序的探索来讨论，虽然两者并非完全一样，但也存在相同的秩序类型。

美术教学则是将现实世界中的一些关系通过具体形式表现出来，将现实中的一些实物，经过观察、思考，建立起一定的秩序，将物体秩序化表现在平面的纸上，与数学教学中的秩序和关系的表现是相通的，其中图案的教学就是将数学课里的知识直接在美术教学中完成。

在研究美国印地安人的传播方式时（如狼烟、手势和象形文字等），孩子们可以通过将这类被某一团体理解的符号转译成线画而发明他们自己的符号语言。通过随意画这些符号，重复、夸大它们或强调某部分，学生就能将这些符号变成设计图案。用黑蜡笔在纸上试验用不同视觉符号进行几个设计练习后，每个学生可以从中选择他认为最好的设计。然后，在一块大白布或旧被单上，画出大小不同的长方形，每个学生选一个区域，用一支宽黑笔将他选择的设计画在里面。当所有区域画满后，这个班就有了一块美妙的壁挂。

在一年级的美术教学中可以将设计与对称的学习联系起来。

对称与设计，有个一年级的教师正向学生介绍对称知识，但他们理解这一观念有些困难。她求助于我，我说：“试试让他们在镜子里看看自己的脸，然后将所见到的画出来。如果他们在头的中部画一条线，看到两边是一样的，他们就会开始明白什么叫对称了。”

我带了一些大小和色彩都不同的方形以及各种色彩的纸到班上对学生说：“让我们用浆糊和方形创造一个美妙的对称设计。你们可以随意摆弄这些方形，用自己喜欢的方式将它们安排在纸上，只要创造出你认为是对称的东西就行。”

我摆出一个图形问学生：

这是对称的吗？”

“是的。”

“但你们喜欢看它吗？”

“不太喜欢。”

“怎样使它既对称，看起来又很有趣呢？”

接下的建议是这样：

或这样：

能不能使它们重叠，但仍对称呢？”

学生以自己的设计作了回答：

孩子们的兴趣越来越浓！我们既考虑了方块形的位置以及色彩的关系，又使眼睛不离开对称的目标。显然，这种活动包含多方面的意义。孩子们学会了一个数学概念，体验了创造一个设计的愉悦，而且还在学习识别一种特殊数学关系的语言符号。

这种活动还能用其他形式进行，如可以用三角形代替方形创造一种对称设计（三角形在本质上更适合非对称的设计）。

在这种愉快的设计活动中，还可以向学生灌输其他一些概念，如图案。在浴室的地板上，厨房的漆布上，衣服布料上都有几何图案。学生在用形状的反复和变化创造了一个设计后，就很容易理解图案的概念。一旦他们有了图案的概念后，就能进一步理解平衡与非平衡的图案，而且还能在名片、多米诺骨牌和一些集合物中识别图案。

接下去还有一些有关封闭空间，又能表达数学关系的概念，如宽、窄、厚、薄、高、矮、深、浅等，都能在有目的的设计过程中被愉快地学习和体验，必须说明的是，这种设计概念完全不同于儿童在“乱涂乱画”，随意摆弄形式时出现的偶然组合。尽管这类组合有时看起来很愉快，一个成熟的艺术家也经常利用偶然的组合，但设计则主要是一种数学关系的细致安排。

在高年级的美术教学中可以将设计课程与平移和旋转联系起来。

数学中的平移和旋转其实就是美术中的图案，即二方连续、四方连续。在美术教学时把数学中的平移和旋转结合起来，把一个图形不断地平移就得到二方连续或四方连续，把一个图形旋转后再进行平移就可以得到一个复杂的二方连续或四方连续。

以西红柿图形为例：

不断地平移将会得到这样的图案：

“有趣吗 ？”

“真有趣，太神奇了！”学生兴奋地回答。

我抓住时机告诉他们：“这就是图案设计，这样的图案叫二方连续。你们就是小设计师”。同学们心情很愉悦。

“有谁知道这叫什么图形？”

“对称图形。”

“旋转180度会得得到怎样的图形呢？”

学生制作出下面的图形：

“这是一个什么图形？”

“完全对称图形”

“很好，我们一起来让它更漂亮。”

不断地平移就会得到这样的图案，即二方连续。

只要将此图案上下平移就得到下面的图案，即四方连续

教师讲解色彩搭配的规律，学生根据自己的喜好涂上颜色，一幅幅美丽的图案就出现在眼前，这就是设计。这种活动让美术课有事可做，让学生感受到原来设计就这么简单，提高了学习兴趣，同时还巩固了数学知识。

学生用同样的方法设计出不同的图案：

显然，在美术活动中，要运用许多数学概念和程序。在绘画中。我们必须关心特定色彩的量，特定空间的大小，形式和平衡，正面和负面空间的关系。雕塑包括对重力（轻或重）和比例（各种形块的相对大小）的思考。设计包括形状分类和图案创造。美术家要不断地将形式相匹配或置入有限的空间。最初，儿童可能是不自觉地运用这些概念，随着发展，他们对作品的评价就不可能不使用有关数学关系的术语。

美术活动帮助人们发现各种关系。视觉符号不仅能说明部分、比例、面积，也是现实世界存在关系的符号。它使以数学的方式讨论关系问题变得更容易。

一种优秀的设计活动能给予学生所有这些经验和审美愉快。从信号、符号到设计。

参考文献：

[1] 《艺术概论新编》，彭吉象，中央广播电视大学出版社，2010年版

[2] 《美术教学实施指南》，辜敏，杨春生，华中师范大学出版社，2003年版