第一篇：差動式翻轉(zhuǎn)機械手總結(jié)報告

蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

蘇州大學(xué)

第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

總結(jié)報告

項目名稱： 差動式轉(zhuǎn)位機械手的設(shè)計及研究 學(xué) 院： 蘇州大學(xué)機電工程學(xué)院 年級專業(yè)： 11機械 組 員： 樊潔 錢天云 指導(dǎo)教師： 盛小明 副教授 所在單位： 蘇州大學(xué)機電工程學(xué)院

聯(lián)系電話：

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電子信箱： vanjay1123@foxmail.com 類 別：

自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文

蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

差動式轉(zhuǎn)位機械手的設(shè)計及研究

摘 要: 改革開放以來,在工業(yè)科技的不斷發(fā)展下,機械化占據(jù)著越來越重要的地位。機械人手臂有著人類的手臂無法達(dá)到的靈活度與耐力度。機械手最明顯的優(yōu)勢就是可以長期重復(fù)一件工作不發(fā)生錯誤，并且可以代替人在惡劣的環(huán)境中作業(yè)。由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。

本文主要針對差動式轉(zhuǎn)位機械手進行了設(shè)計和研究。使用氣動式機械手傳遞工件，保證夾持產(chǎn)品時的平穩(wěn)，可靠，準(zhǔn)確，機械手采用平移型夾持器，具有平移式自動對中功能，能夠夾持各種尺寸的工件，且自動對中，有效提高加工精度，并且無需更換手指即可夾持各種不同零件，可適應(yīng)多品種生產(chǎn)，柔性好；同時對兩組機械手之間的差動翻轉(zhuǎn)進行了設(shè)計和研究，雙機械手利用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可根據(jù)生產(chǎn)需要實現(xiàn)同步翻轉(zhuǎn)或差動翻轉(zhuǎn)，將流水線生產(chǎn)與自動化技術(shù)緊密結(jié)合。這也是差動翻轉(zhuǎn)機械手的一大特點。

項目簡介:

目前，工業(yè)機械手廣泛應(yīng)用于各種制造行業(yè)中，如電器制造行業(yè)、汽車制造行業(yè)、塑料加工行業(yè)、通用機械制造行業(yè)、以及金屬加工行業(yè)等都使用了工業(yè)機械手。

現(xiàn)在的工業(yè)機械手驅(qū)動方式大多采用電機驅(qū)動。電機驅(qū)動的工業(yè)機械手具有精度高、驅(qū)動力大、響應(yīng)快等優(yōu)點，同時采用電機驅(qū)動必須使用減速機構(gòu)，因此采用電機驅(qū)動方式的機械手會大大高于其他方式驅(qū)動機械手的成本，因而大大的限制了電機驅(qū)動機械手的應(yīng)用。隨著氣動技術(shù)的高速發(fā)展，又由于氣壓驅(qū)動具有其他驅(qū)動方式?jīng)]有的一些優(yōu)點，如成本低、高性價比、無污染、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強等，所以我們采用氣壓驅(qū)動的方式設(shè)計了差動式轉(zhuǎn)位機械手。

在氣動技術(shù)發(fā)展初期，由于技術(shù)的不成熟，利用氣壓驅(qū)動的工業(yè)機械手的定位精度很低，更無法實現(xiàn)在任意位置的起停，只能靠氣缸兩個終點位置來實現(xiàn)機械手的定位，或者采用多位氣缸，而多位氣缸的定位長度也已經(jīng)由氣缸的行程確定，同樣無法實現(xiàn)機械手在任意位置得起停。而采用平移型的夾緊結(jié)構(gòu)，用組合氣缸驅(qū)動，可實現(xiàn)變尺寸自動對中，從而保證在工件大小改變時，仍能有良好的對中性，并準(zhǔn)確夾持工件。

同時同步及差動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可對工件實現(xiàn)不同的翻轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求，裝配設(shè)備簡單、成本低，符合“綠色生產(chǎn)”的需要，符合工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展趨勢。蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

本項目主要對其三個關(guān)鍵技術(shù)進行研究：

夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計：夾緊機構(gòu)采用平移型結(jié)構(gòu)，用組合氣缸驅(qū)動。可實現(xiàn)變尺寸自動對中，從而保證在工件大小改變時，仍能有良好的對中性，并準(zhǔn)確夾持工件。

翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計：翻轉(zhuǎn)機構(gòu)是運用差動機械結(jié)構(gòu)（齒輪齒條機構(gòu)）、止停器氣動回路、升降臺氣動回路和旋轉(zhuǎn)氣缸，在機械手夾緊工件后對工件實施兩種翻轉(zhuǎn)動作——同步翻轉(zhuǎn)及差動翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需要，將流水線生產(chǎn)與自動化技術(shù)緊密結(jié)合。這也是差動翻轉(zhuǎn)機械手的一大特點。

氣動驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)對應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)置組合氣缸驅(qū)動系統(tǒng)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

立項背景: 現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動機械手。各種特殊功能的氣動機械手能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的點焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝，煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序都運用了氣動機械手。此外，氣動系統(tǒng)、氣動機械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。如：氣動自動調(diào)節(jié)病床，Robotic機器人，外科手術(shù)機器人等。

而此項機械手就采用了氣動技術(shù)。氣壓傳動系統(tǒng)安全、可靠，可以在多種惡劣環(huán)境下工作。氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。并且，我們與以往的氣動機械手是不同的是對于機械手的夾緊裝置，我們擬采用平移型，當(dāng)工件改變時，夾緊裝置可以實現(xiàn)尺寸的自動更改，同時保證良好的對中性，以擴大其應(yīng)用場合，提高機械裝置利用率，節(jié)約成本。同步及差動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可對工件實現(xiàn)不同的翻轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求，裝配設(shè)備簡單、成本低，符合“綠色生產(chǎn)”的需要，符合工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展趨勢。

通過本項目的研究，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)知識和運用知識的積極性，讓學(xué)生在掌握知識的基礎(chǔ)上靈活地運用知識，提高自主創(chuàng)新意識，增強學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)獨立思考能力、綜合能力和工程實踐能力，增強團隊合作精神。

研究思路: 訓(xùn)練目標(biāo)：

通過對差動式翻轉(zhuǎn)機械手的總體設(shè)計，并運用Pro/E、CAD等軟件進行虛擬樣機的設(shè)計，培養(yǎng)我們綜合運用已經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識及專業(yè)理論，設(shè)計自動化設(shè)備的能力，將理論知識加 蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

以實踐并應(yīng)用。

通過對機械手的設(shè)計，使我們對于機械設(shè)計、液壓、氣動系統(tǒng)運用和實施、驗證等環(huán)節(jié)有較深刻的把握，綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，進而在一定程度上提高我們的科研水平和創(chuàng)新能力。

通過團隊工作，提高我們的團結(jié)協(xié)作、與人溝通、精誠合作等方面的能力。前期準(zhǔn)備：

首先在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，深化對于機械基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和液壓氣動系統(tǒng)的驗證的科學(xué)研究方法的理解。通過團隊學(xué)習(xí)和導(dǎo)師的指導(dǎo)，進一步掌握總體與系統(tǒng)設(shè)計的綜合知識。在調(diào)研、收集資料、了解社會需求的過程中，培養(yǎng)組員間的溝通協(xié)作能力。

組織實施：

1.在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，選擇企業(yè)進行調(diào)查訪談，查閱收集資料，了解社會需求。2.方案論證，初步設(shè)計，準(zhǔn)備各類所需要的參數(shù)。3.總體設(shè)計、虛擬樣機的設(shè)計、差動翻轉(zhuǎn)機械手的設(shè)計。

4.詳細(xì)設(shè)計差動式翻轉(zhuǎn)機械手，繪制設(shè)計圖紙，總結(jié)已做的工作，爭取整理、提升、發(fā)表論文。

過程管理：

1.分階段由項目負(fù)責(zé)人和導(dǎo)師共同檢查項目的進展。

2.定期召開總結(jié)會議，及時解決出現(xiàn)的問題，以保證該項目能夠順利的進行。3.個人做好工作總結(jié)，訓(xùn)練結(jié)束后統(tǒng)一回收存檔。教師指導(dǎo)：

指導(dǎo)教師具有完善和扎實的知識儲備和多年從事工業(yè)機械手的設(shè)計及研究的經(jīng)驗及工程實際經(jīng)驗，具備的理論水平和科研能力適合對本項目的全程理論實踐和結(jié)題的指導(dǎo)；在其指導(dǎo)下制定研制計劃，學(xué)習(xí)相關(guān)的理論和實踐知識，按研制計劃開展工作，設(shè)計出充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力的翻轉(zhuǎn)機械手，并對我們的計劃提出建議或意見。

項目結(jié)題：

做好整個項目的各個環(huán)節(jié)的設(shè)計、制造工作，寫好分析報告，并對整個項目做綜合評價反思，爭取整理、提升、發(fā)表論文。我們堅信在老師的悉心指導(dǎo)與同學(xué)的通力合作下本項目可以如期結(jié)題。

特色與創(chuàng)新:

1、氣壓傳動系統(tǒng)安全、可靠，可以在多種惡劣環(huán)境下工作。氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。

2、夾持機構(gòu)采用平移型，當(dāng)工件改變時，夾緊裝置可以實現(xiàn)尺寸的自動更改，同時保證良好的對中性，以擴大其應(yīng)用場合，提高機械裝置利用率，節(jié)約成本。

3、工作節(jié)拍加快，大大提高生產(chǎn)效率； 蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

4、同步及差動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可對工件實現(xiàn)不同的翻轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求，裝配設(shè)備簡單、成本低，符合“綠色生產(chǎn)”的需要，符合工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展趨勢。

項目基本過程 一：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

對氣動翻轉(zhuǎn)機械手的抓取系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和連接系統(tǒng)進行設(shè)計，包括抓取部件、翻轉(zhuǎn)部件及連接部件和氣動執(zhí)行部件。根據(jù)氣動執(zhí)行部件來驅(qū)動抓取部件中的齒條運動，帶動齒輪、齒條一起運動，最終造成兩個齒條的相互運動，實現(xiàn)外部的抓取功能。然后通過連接部件實現(xiàn)兩根軸在同一條線上的不同方向轉(zhuǎn)動，再通過翻轉(zhuǎn)部件實現(xiàn)兩個抓取物件同時翻轉(zhuǎn)的功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖。

二：機械手夾持機構(gòu)設(shè)計

如圖所示，本次設(shè)計所夾取物件形狀為圓柱型，即罐裝瓶子之類的。原理分析如下:齒條1與夾緊臂1用螺釘連接，齒輪2與夾緊臂2也是如此；齒條1與齒條2通過齒輪連接；當(dāng)推動軸由于氣動裝置往左推進時，這時夾緊臂1，軸帶動齒條1往左動，從而帶動齒輪轉(zhuǎn)動，最終帶動齒條2向右移動,在外部實現(xiàn)了夾緊被抓物件的要求。在實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能后，推動軸由于氣動裝置往右退回時，夾緊裝置的兩個葉片就會放開，從而松開被夾物件。蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

圖2-1 夾緊裝置二維圖

三：翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

鏈輪鏈條氣缸翻轉(zhuǎn)

圖2-3 翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)2 原理說明：通過底下氣缸推動齒條1向后方向移動（這時鏈輪1由于齒條的運動而轉(zhuǎn)動；由于夾緊裝置1的轉(zhuǎn)動軸與鏈條1的轉(zhuǎn)動軸固定，所以夾緊裝置也跟著轉(zhuǎn)動），帶動齒輪轉(zhuǎn)動，再帶動齒條2向下移動（與齒條1方向相反），帶動鏈條2以與鏈條1相反的方向運動，最終使夾緊裝置2產(chǎn)生與夾緊裝置1相反方向的轉(zhuǎn)動。這時就實現(xiàn)了一個運動進程實現(xiàn)兩次抓取和不同方向的翻轉(zhuǎn)。

四：氣動翻轉(zhuǎn)機械手的三維建模、裝配思路

（一）、各部分零件設(shè)計

氣動翻轉(zhuǎn)機械手各部分的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用Pro/Engineer軟件建立三維模型，進行裝配分析，進一步改進結(jié)構(gòu)設(shè)計。分別對各個零件進行建模，再裝配分析是否出現(xiàn)尺寸大小不配套還有運動機構(gòu)卡死等問題，如果有的話必須調(diào)整方案或數(shù)據(jù)。最后通過改進實現(xiàn)最后的裝配。裝配完后進行投影二維圖紙并標(biāo)注，某些重要的零部件要進行剖視處理。最后得到較好的裝配圖、二維圖紙和三維圖紙。

（二）、氣動翻轉(zhuǎn)機械手的運動學(xué)仿真

通過建立的三維模型，進行運動學(xué)仿真分析，分抓取系統(tǒng)、氣動驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)三個階段進行動力學(xué)分析。運動仿真時要看能不能運動的起來，確保氣動翻轉(zhuǎn)機械手實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和氣動的功能。

本設(shè)計論文擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在前人的基礎(chǔ)上，通過三維 蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

Pro/E環(huán)境完成氣動翻轉(zhuǎn)機械手的設(shè)計仿真，并對其進行初步的運動學(xué)分析。

目前,隨著計算機輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，三維造型軟件功能不斷完善，傳統(tǒng)的二維設(shè)計正逐漸被三維實體設(shè)計所代替。

運用Pro/ E三維設(shè)計平臺，通過對特征工具的操作,避免高級語言的復(fù)雜編程，所開發(fā)設(shè)計出來的氣動翻轉(zhuǎn)機械手，便于研究人員通過對界面特征工具的操作，生成氣動翻轉(zhuǎn)機械手實體模型，甚至輸出所需要的工程圖及相關(guān)分析數(shù)據(jù)。這樣既可輔助研究人員完成其設(shè)計構(gòu)思、減輕勞動強度、提高效率和精度、改善視覺的立體效果，并可有效地縮短研制周期，提高設(shè)計制造的成功率，也為后續(xù)的3D運動學(xué)仿真分析奠定了基礎(chǔ)。

（三）、研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果

氣動翻轉(zhuǎn)機械手Pro/ E運動學(xué)仿真:運動仿真是機構(gòu)設(shè)計的一個重要內(nèi)容, 在Pro /E的Mechanism模塊中,通過對機構(gòu)添加運動副、驅(qū)動器使其運動起來,來實現(xiàn)機構(gòu)的運動仿真。通過仿真技術(shù)可以在進行整體設(shè)計和零件設(shè)計后, 對各種零件進行裝配后模擬機構(gòu)的運動, 從而檢查機構(gòu)的運動是否達(dá)到設(shè)計的要求, 可以檢查機構(gòu)運動中各種運動構(gòu)件之間是否發(fā)生干涉，實現(xiàn)機構(gòu)的設(shè)計與運動軌跡校核。同時, 可直接分析各運動副與構(gòu)件在某一時刻的位置、運動量以及各運動副之間的相互運動關(guān)系及關(guān)鍵部件的受力情況。在Pro /E環(huán)境下進行機構(gòu)的運動仿真分析,不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模、也不需要復(fù)雜的計算機語言編程,而是以實體模型為基礎(chǔ),集設(shè)計與運動分析于一體,實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、分析的參數(shù)化和全相關(guān),反映機構(gòu)的真實運動情況。

本次設(shè)計以PTC公司的三維建模軟件Pro/E及其中的運動學(xué)仿真功能建立氣動翻轉(zhuǎn)機械手的運動仿真模型。首先在Pro/E中建立氣動翻轉(zhuǎn)機械手的三維CAD模型，然后完成氣動翻轉(zhuǎn)機械手的裝配，設(shè)置機構(gòu)運動的初始位置，添加驅(qū)動和約束，進行運動仿真。在整個過程中，需要對建立模型等前續(xù)工作進行不斷的修改和完善，才能生成所要求的氣動翻轉(zhuǎn)機械手的仿真模型。

可行性分析:抓取和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和研究是機械手方面研究的基礎(chǔ)。因此，對具有理想結(jié)構(gòu)的抓取和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)進行運動學(xué)和動力學(xué)、控制理論、信息集成等方面的研究是最有效也是最有意義的。因此,要進行抓取和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，從幾何、運動學(xué)、動力學(xué)及結(jié)構(gòu)關(guān)系等不同角度對機械手進行研究, 使機械手能比較完美的在抓取和翻轉(zhuǎn)物體。在前人研究工作基礎(chǔ)上，本設(shè)計論文進行氣動翻轉(zhuǎn)機械手設(shè)計與仿真，在基本原理上是可行的。

本設(shè)計的工作主要涉及力學(xué)、機械原理和機械設(shè)計等方面的知識，以及Pro/ E設(shè)計工具，本小組成員已學(xué)習(xí)了這些相關(guān)課程，并取得了較好的成績，掌握了本設(shè)計所需的基本知識。

指導(dǎo)老師在氣動翻轉(zhuǎn)機械手的相關(guān)研究方面具有很多成功的經(jīng)驗，本設(shè)計的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè)設(shè)計的順利完成并取得預(yù)期的研究成果。五、三維建模和運動仿真

基于以上的設(shè)計，可以在三維軟件中進行建模，現(xiàn)在把所建的重要三維模型顯示如下。氣動翻轉(zhuǎn)機械手的三維模型的建立是和其結(jié)構(gòu)設(shè)計同時進行的，懸架的三維模型可以使設(shè)計的懸架各個部件的相互位置和裝配關(guān)系更加直觀，能夠直接檢驗裝配關(guān)系是否正確。蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

完成各個部件的三維模型后，再利用結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個零件的相互關(guān)系進行整體裝配。圖5-1所示的是氣動翻轉(zhuǎn)機械手整體裝配好以后的狀態(tài)模型。

（一）、整體裝配圖

如圖5-1所示，本次所設(shè)計的氣動翻轉(zhuǎn)機械手，是由兩個夾緊裝置和一個翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)構(gòu)成。由于本此時機械手的部件設(shè)計，所以翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的固定外殼以及固定標(biāo)準(zhǔn)件都沒有畫出。由本圖可看出，本次設(shè)計的氣動翻轉(zhuǎn)機械手已經(jīng)基本完成了一個運動進程實現(xiàn)夾緊裝置的差動翻轉(zhuǎn)的功能，符合本次設(shè)計的要求。

圖5-1 整體裝配

（二）夾緊系統(tǒng)裝配圖

夾緊系統(tǒng)的三維建模很好的實現(xiàn)了當(dāng)初的設(shè)計目標(biāo)，即以氣缸為驅(qū)動力推動齒輪齒條運動，使得外部的夾緊裝置相中間夾緊。當(dāng)夾緊裝置夾緊物件時，機械手就可以開始進行下一個動作，即翻轉(zhuǎn)。

圖5-2 夾取系統(tǒng)

（三）氣缸推動和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝配圖

翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)的目的就是讓兩邊的夾緊裝置以相反方向進行翻轉(zhuǎn)，這里著重要提及的就是相反方向的翻轉(zhuǎn)，只有建立在相反方向的基礎(chǔ)上，這套構(gòu)思和這套方案才有意義。還有，由圖5-3可知，鏈條的鏈結(jié)是通過一塊小鐵板焊接在齒條的背部的，由于氣動翻轉(zhuǎn)機械手只 蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

實現(xiàn)來回的翻轉(zhuǎn)運動，所以鏈條底部和齒條固定的地方也只實現(xiàn)來回的平移運動，它運動的距離不會使它進入鏈輪的旋轉(zhuǎn)范圍之內(nèi)的。

圖5-3 氣缸推動和翻轉(zhuǎn)

（四）氣缸推動夾緊裝置系統(tǒng)裝配圖

氣缸推動的原理即通過氣缸內(nèi)的封閉性，在外界通入空氣時，內(nèi)外氣壓變得不同，從而推動氣缸內(nèi)的滑塊運動。

圖5-4 氣缸推動

六：結(jié)束語

本次設(shè)計主要設(shè)計了一套氣動差動式翻轉(zhuǎn)機械手部件，功能為將工件移位并實現(xiàn)差動翻轉(zhuǎn)動作。在設(shè)計方面滿足了設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，圖紙滿足生產(chǎn)要求。

該項目為氣動翻轉(zhuǎn)機械手。現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動機械手。各種特殊功能的氣動機械手能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的點焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝，煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序都運用了氣動機械手。此外，氣動系統(tǒng)、氣動機械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械 蘇州大學(xué)第十六批大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科研基金項目

上。如：氣動自動調(diào)節(jié)病床，Robodoc機器人，da Vinci外科手術(shù)機器人等。

而此項機械手就采用了氣動技術(shù)。氣壓傳動系統(tǒng)安全、可靠，可以在多種惡劣環(huán)境下工作。氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。并且，我們與以往的氣動機械手是不同的是對于機械手的夾緊裝置，我們擬采用平移型，當(dāng)工件改變時，夾緊裝置可以實現(xiàn)尺寸的自動更改，同時保證良好的對中性，以擴大其應(yīng)用場合，提高機械裝置利用率，節(jié)約成本。同步及差動翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可對工件實現(xiàn)不同的翻轉(zhuǎn)以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求，裝配設(shè)備簡單、成本低，符合“綠色生產(chǎn)”的需要，符合工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展趨勢。

附：參考文獻

[1] 吳洪民《自動化與柔性裝配中高精度多自由度自動化機構(gòu)的氣動實現(xiàn)方法》 武漢交通科技大學(xué)（武漢430063）

[2] 王逯，李騰飛，羅文，王新翔，林文彬《腳式微動開關(guān)自動裝配設(shè)備設(shè)計》 北京航空航天大學(xué)機械工程及其自動化學(xué)院（北京 100191）

[3] 孫庚午譯《在成組工藝基礎(chǔ)上實現(xiàn)成批生產(chǎn)裝配的自動化》 機電工程部第六設(shè)計研究院

[4] 胡建元《影響機器人高精度裝配諸因素分析》.裝配 華中理工大學(xué)自控系（武漢 430074），1995.2 [5] 張建剛《精密裝配中的送料機構(gòu)設(shè)計和零件變形仿真》 華中科技大學(xué)，2005.7 [6] 高立宏譯，袁紹淵校《裝配自動化》

[7] 王戰(zhàn)春，賈振元，張永順《面向可重構(gòu)制造系統(tǒng)的敏捷夾具設(shè)計》《機械設(shè)計與制造》

[8] 魏維君《用于孔軸柔順裝配的自動精密裝配系統(tǒng)》

2009.12 [9] 謝飛基《于力控制的的機器人軸孔裝配作業(yè)實驗研究》 2008.5 [10] 賈振元，金巖《成組技術(shù)在可重構(gòu)制造系統(tǒng)CAPP中的應(yīng)用》《機械設(shè)計與制造》

[11] Edward G Hoffman.Jig and Fixture[M].Fourth Edition.Albany,USA: Delmar Publishers, 1996

第二篇：翻轉(zhuǎn)式學(xué)習(xí)心得體會[模版]

我對《翻轉(zhuǎn)課堂》的想法

對自身的工作學(xué)習(xí)非常有幫助。看到《翻轉(zhuǎn)課堂》這個題目，我第一感覺是不是由以往老師的講授翻轉(zhuǎn)成現(xiàn)在的學(xué)生展示，小組合作研討的課堂。學(xué)習(xí)之后讓我明白翻轉(zhuǎn)課堂的一種類型是把知識傳授的過程放在教室外，觀看在線講座或上課內(nèi)容，而把知識的內(nèi)化過程放在教室里，與學(xué)生面對面的交流。它基本的操作流程是

（一）先自主學(xué)習(xí)①發(fā)布學(xué)習(xí)指導(dǎo)②提供學(xué)習(xí)資源③在線輔導(dǎo)(二)反饋調(diào)整①檢測學(xué)習(xí)效果②監(jiān)控學(xué)習(xí)進程③調(diào)整教學(xué)策略

（三）總結(jié)提升①答疑解惑②組織討論③引導(dǎo)提升

這讓我自然聯(lián)想到我們目前正在進行的高效課堂實踐課堂。我們的基本操作流程是，課前先讓學(xué)生預(yù)習(xí)，課堂上老師先出示自學(xué)指導(dǎo)的問題，然后學(xué)生先獨立思考后與小組成員相互討論，形成基本一致的觀點。接著小組派代表上臺進行展示匯報，其他組的成員進行補充評價。老師在此期間進行適時補充評價，幫助學(xué)生進一步理解知識，形成技能。最后進行檢測，當(dāng)堂訓(xùn)練，了解學(xué)生對知識的掌握情況，以便查缺補漏。對比翻轉(zhuǎn)課堂，似乎與共通之處，但還是有不足之處，雖然我們有預(yù)習(xí)，但真正前測的我們不會過多去了解，課堂上設(shè)計的自學(xué)指導(dǎo)的問題還是基于老師自身對教材的理解而設(shè)計的，對學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)關(guān)注較少，而很少及時調(diào)整教學(xué)策略。我想今后在教學(xué)實踐中，可以嘗試使用翻轉(zhuǎn)課堂，改進目前進行的課堂實踐，從而進一步提高教育教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

第三篇：第三章翻轉(zhuǎn)課堂總結(jié)報告

第三章翻轉(zhuǎn)課堂總結(jié)報告

（6）小組

一、所選主題

二、小組成員

羅亭亭，范佳佳，曾琴，曾茂俊，王楠

三、組內(nèi)總結(jié)

1、獲取方式

2、適用情況

3、實現(xiàn)方法

4、自我評價

四、點評他組

五、收到評價

第四篇：讀“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”的啟示(定稿)

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”初探

摘要：文章通過對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的認(rèn)識與看法，引入到對學(xué)生作文的教學(xué)與輔導(dǎo)中，在教學(xué)實踐中初步嘗試，大膽運用，激發(fā)學(xué)生的寫作激情和樂趣，提升學(xué)生的寫作能力與技巧，以提高學(xué)生在考場中對命題作文、半命題作文、材料作文等形式的考題的應(yīng)對能力，取得了積極的效果，在語文教學(xué)實踐中有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂

教學(xué)模式

作文輔導(dǎo)

“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”是指學(xué)生在家完成知識的學(xué)習(xí)，而課堂變成了老師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達(dá)到更好的教育效果。筆者借鑒這一模式，將翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)引入對學(xué)生的作文輔導(dǎo)之中，進行了初步探討，取得了一定的效果，現(xiàn)予以分享，希望得到有識之士品鑒與指導(dǎo)。

一、看法與認(rèn)知

“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)”，這是從英語“FlippedClass Model”翻譯過來的術(shù)語，一般被稱為“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”。

互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學(xué)模式變得可行和現(xiàn)實。學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化。老師更多的責(zé)任是去理解學(xué)生的問題和引導(dǎo)學(xué)生去運用知識。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，混合了講解式教學(xué)方法和構(gòu)建主義理論的教學(xué)模式，學(xué)生充分利用老師所提供的教學(xué)資源及課外學(xué)習(xí)資源，以及學(xué)生對事物的觀察及對生 活的體驗，為學(xué)生提供一個反復(fù)學(xué)習(xí)、溫故知新的平臺，變老師講臺上的“圣人”為學(xué)生身邊的“指導(dǎo)者”，為師生之間的互動和學(xué)生個性化學(xué)習(xí)提供了時間，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)揮修改搭建了積極有益的平臺（其模型臺下圖）。

在筆者對學(xué)生進行作文輔導(dǎo)中，總感到學(xué)生進步是有，在靈活運用上有很多的問題。有些學(xué)生平時寫得很好的作文，只要換一個標(biāo)題，學(xué)生就反映不過來。如一個學(xué)生寫《朗朗讀書記》，期中考試作文是半命題作文《××讓我沉醉》，可她就反映不過來。又如一個學(xué)生寫《我與語文》，期末考試作文《××，在語文中》。這兩篇都是寫過的作文，變通一下《讀書讓我沉醉》和《我的學(xué)習(xí)，在語文中》。

筆者借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學(xué)模式輔導(dǎo)學(xué)生作文，利用近年來的中高考滿分作文進行教學(xué)。從教學(xué)上的流程來看，都是先學(xué)后教，然后和學(xué)生探究，體現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，從而達(dá)到教與不教的目的。從教師的角度來看，教師就是引導(dǎo)學(xué)生，然后就有關(guān)作文讓學(xué)生進行研究討論，獲得解決問題的方法和途徑。教師是一個任務(wù)的安排者、研究者、執(zhí)行者和探索者，快速地讓學(xué)生快樂寫作，拿到高分作文，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

《語文課程標(biāo)準(zhǔn)》反復(fù)強調(diào)“加強寫作與生活的聯(lián)系”，“ 寫作教學(xué)應(yīng)貼近學(xué)生 實際”，“讓學(xué)生易于動筆，樂于表達(dá)”，“應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實，熱愛生活”，其目的就是讓我們在教學(xué)中提供有利條件和廣闊空間，減少對學(xué)生寫作的束縛，以培養(yǎng)自我表達(dá)意識。筆者積極引用“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”，把自己的作文輔導(dǎo)定義為“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”，在輔導(dǎo)學(xué)生過程中取得很大成功。有的學(xué)生不再畏懼作文寫作；有的能很好掌握一些寫作技巧；有的學(xué)生作文在32分基礎(chǔ)上提高到50分左右。

二、重新建構(gòu)學(xué)習(xí)流程

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”過程由兩個階段組成：第一階段是“信息傳遞”，也就是“翻”，是教師提供有關(guān)全國近年來的中高考滿分作文，讓學(xué)生了解、認(rèn)識和知道滿分作文，找適合、喜歡的作文。為學(xué)生展示學(xué)習(xí)的方向，增強了學(xué)習(xí)寫作的信心，為學(xué)生寫作起到良好的示范作用；第二個階段是“吸收內(nèi)化”，也就是“轉(zhuǎn)”，就是學(xué)習(xí)、研究和學(xué)習(xí)滿分作文的寫作技巧和奧秘。讓學(xué)生多看書多找素材多練筆，結(jié)合自己的生活實際，進行模仿寫作。這樣學(xué)生既有東西可寫，又有模式可參照，增強學(xué)生愛好寫作的興趣。例如2012年重慶卷《那件小事激勵著我》，講的是作者乘電梯之事。有一學(xué)生利用其結(jié)構(gòu)改成我趕公交車后，標(biāo)題為《愛心的馳援》，作文發(fā)表在《都市時報》2013年11月13日上。2012年湖南懷化卷《在體驗中成長》，講的是一個女生參加第一次學(xué)校田徑運動會的經(jīng)歷。有一學(xué)生把他坐過山車的經(jīng)歷，改寫成《心靈的碰撞》，作文發(fā)表在《都市時報》2012年12月18日上。

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行了重構(gòu)，強調(diào)信息傳遞和吸收內(nèi)化。“信息傳遞”是學(xué)生在課前進行的，老師提供的不是視頻，而是給學(xué)生提供學(xué)習(xí)的方向。為學(xué)生輔導(dǎo)，“吸收內(nèi)化”是在課堂上通過互動來完成的，教師提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，在課堂上給予有效的輔導(dǎo)，同學(xué)之間的相互交流，更有助于促進學(xué)生知識的吸收內(nèi)化過程。

三、加強多練多寫

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”，就是在滿分作文的基礎(chǔ)上借鑒翻轉(zhuǎn)別人的寫作方法，讓學(xué)生有目的進行寫作，克服學(xué)生的畏難心理。作文是一種技能，葉圣陶先生說過：“寫 作和閱讀比較起來，尤其偏于技術(shù)方面。凡是技術(shù)，沒有不需要反復(fù)歷練的。那就模仿學(xué)習(xí)。從技能形成的過程來看，人類的技能無一不是從模仿開始的。由模仿到感悟，由感悟到創(chuàng)造。這是技能由初級階段向高級階段發(fā)展的規(guī)律。”

我們怎樣去模仿，根據(jù)自己的實際情況一樣，我們怎樣去剖析，面對諸多事物的時候，我們也不能被這些現(xiàn)象所迷惑，而應(yīng)該從它們之間找出內(nèi)在聯(lián)系。這內(nèi)在的聯(lián)系，就是這諸多事件的共同本質(zhì)。

仿寫是學(xué)生學(xué)作文的必由之路，這條規(guī)律在近些年的作文教學(xué)經(jīng)驗中，也能看到一些“蹤影”：“多讀多寫”“讀寫結(jié)合”“范文引路”，有人形容得更形象一點：“范文——寫作的實物教學(xué)”等等。其實，前人說的“讀書破萬卷，下筆如有神”，也是在強調(diào)“多讀”是“寫好”的前提條件。

模仿寫作是借鑒他人主題是怎么表現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)是怎么安排的，語言是怎么運用的，多讀多寫加強自己的寫作能力，也就是借鑒他人的文章結(jié)構(gòu)，用自己的事例，進行翻轉(zhuǎn)作文。面對高分作文，我們怎樣去模仿，根據(jù)自己的實際情況，我們怎樣去剖析，面對諸多事物的時候，我們也不能被這些現(xiàn)象所迷惑，而應(yīng)該從它們之間找出內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律，找出事物的共同本質(zhì)。

學(xué)生不愿意寫作，一是因為寫作是需要動腦的，是語言表達(dá)能力、想象能力及思維能力等多種因素綜合體現(xiàn)，部分學(xué)生不愿意動腦，所以對做文章不感興趣。二是怕寫作文，最大的原因是，沒有人很好的指導(dǎo)，沒有找到適合自己學(xué)習(xí)的東西；沒有找到自己應(yīng)該讀的書；沒有對標(biāo)題進行很好的訓(xùn)練。所以就是自己寫過的作文也不能的運用。就如有一名同學(xué)根據(jù)2012年湖南懷化卷《在體驗中成長》軍訓(xùn)內(nèi)容，在題目不變，內(nèi)容是自己軍訓(xùn)親身經(jīng)歷，文字有很大的改動。在一篇半命題作文《那段

的日子里》，她又原材料不動的基礎(chǔ)上改動，她的標(biāo)題為《那段討厭又懷念的日子里》，作文發(fā)表于2014年6月11日《都市日報》。

要寫好作文，除了多讀多看，還有一點多讀好標(biāo)題，理解標(biāo)題的含義。作文題目看似簡單，其實內(nèi)涵豐富。如果不仔細(xì)分析，就容易立意不準(zhǔn)或偏離題旨。“我 是誰”，如果忽視“是誰”二字，一味地去敘寫“我”那就偏離了題意。

我們要多認(rèn)識、多了解標(biāo)題，會從各個角度做半題作文。從不同理解全命題作文、半題作文、材料作文等，對學(xué)生進行學(xué)習(xí)“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”有一定幫助，會取得一定的成效，才能厚積薄發(fā)。

學(xué)生寫好作文，進行一些好作文標(biāo)題對比利用，好的作文，能適用一些標(biāo)題的作文，例如《當(dāng)你老了》，稍微動一下詞句，就變成《媽媽》、《媽媽的愛》等作文。用哲學(xué)的話來說，一切事物都有一定的內(nèi)在聯(lián)系，有它的通用性。如果發(fā)現(xiàn)自己的作文不能很好的變通幾個作文的標(biāo)題，這樣的作文可能是應(yīng)試作文，空洞，大話連篇。學(xué)生可以回過頭來再看滿分作文是怎樣寫作的，仔細(xì)思考哪些方面出了問題。“好作文是?四美?作文，指的是思想品質(zhì)美、思維方式美、層次結(jié)構(gòu)美和文采情感美。?四美?文章再加上工整清潔美觀的書寫，就可能得高分。高考作文，考核的就是這些綜合能力。有了很好的對照物，學(xué)生的對問題就有了檢測方法，知道問題情況出現(xiàn)在那里，老師能夠及時地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文另外一個優(yōu)點，就是便于學(xué)生一段時間學(xué)習(xí)之后的復(fù)習(xí)和鞏固，學(xué)會一些寫作上的技巧。老師評價技術(shù)的跟進，使得學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)環(huán)節(jié)能夠得到實證性的素材，有利于教師真正了解學(xué)生。

四、培養(yǎng)靈活多變的思維

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”讓學(xué)生打下很好的基礎(chǔ)，面對不同考試，做到心中有數(shù)。大家知道中考命題作文不外乎：成長、感恩、親情、友情、理想、挫折等幾個母題。備考時做好幾個大的“母題”，然后適當(dāng)進行變題思維，實際上可以達(dá)到對多個話題的遷移理解和寫作積累。一招精，招招精，從而“網(wǎng)”盡中考命題。近年來，材料作文是高考作文命題和最主要類型。按照現(xiàn)行的分類，材料作文一般分為觀點型、事實型、寓意（理解）型。三種類型的審題立意盡管大同，但也有小異。高考作文圍繞熱門話題，考學(xué)生的閱讀理解能力。高考作文題目往往比較抽象，需要我們結(jié)合現(xiàn)實生活挖掘它的深層內(nèi)涵，即由抽象轉(zhuǎn)換為具體。由抽象到具體，是打開思路的一 種重要方法。如2007年安徽卷“提籃春光看媽媽”。這里的“春光”包含的意義很豐富，我們在寫作文的時候就要將之具體化，而不能泛泛而談。

材料作文的閱讀理解是多個方面，也就給我們的寫作提供多角度的寫作。筆者輔導(dǎo)學(xué)生寫過《不同差異》、《尋找自己的舞臺》、《我生活的世界》、《成功等于不懈努力加夢想》、《最重要的事》、《認(rèn)識你自己》等四十來篇考場作文。2015年高三統(tǒng)測的作文的材料作文，主要是講2015年1月中國科學(xué)院士李小文、將軍張萬年和歌手姚貝娜去世，人們關(guān)心多的是姚貝娜。學(xué)生在《不同差異》這篇作文基礎(chǔ)上，稍變動就成為一篇考場作文。2015年昆明市高三統(tǒng)測的材料作文，講述是太平洋一小島，一學(xué)生為上學(xué)，撿游人丟下拉罐和瓶子換成郵票寫信給航運公司和航空公司。最終實現(xiàn)自己的夢想。《不同差異》、《尋找自己的舞臺》、《我生活的世界》、《成功等于不懈努力加夢想》、《最重要的事》、《認(rèn)識你自己》這些作文大體都可以用著考場作文。

只要我們在初一下學(xué)期、高一、二年級開始接觸高考滿分作文，進行“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”，多學(xué)多練，多掌握各種類型的作文，就能做到心中有數(shù)，不管考場作文怎么的變，學(xué)生心中有數(shù)，在考場快樂寫作文。

五、充分發(fā)揮互動作用

從翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文模式來看，對學(xué)生有一定的幫助。只有定好位，才能在課堂上讓老師靈起來，學(xué)生動起來，課堂活起來；才能讓以學(xué)定教得以實現(xiàn)！例如初一語文《濟南的冬天》。筆者要求學(xué)生根據(jù)《濟南的冬天》翻轉(zhuǎn)一下。學(xué)生在母親的帶領(lǐng)下，在昆明進行了走訪，模仿寫出適合昆明特點的《昆明的冬天》作文。

其實，以“學(xué)”定教，發(fā)揮學(xué)生的主體地位和作用，讓學(xué)生用自己動腦思考，動手寫作，這也是“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”的目的。翻轉(zhuǎn)是要有目的“翻”，重在“轉(zhuǎn)”，轉(zhuǎn)學(xué)生思維的靈活性，以提高作文的適應(yīng)能力。文“貴”在精，篇篇都是精品作文，考場就能得心應(yīng)手。在寫作教學(xué)上誰能相信學(xué)生、利用學(xué)生，才能發(fā)展學(xué)生、成就學(xué)生！

“翻轉(zhuǎn)教學(xué)作文”采用寫作前學(xué)生寫作與個別指導(dǎo)相結(jié)合的混合模式，增加了 學(xué)生與教師互動和個性化溝通，充分地發(fā)揮了學(xué)生的主動性，提高了教學(xué)的效益。但任何先進的教學(xué)理念與教學(xué)模式只有通過實際的運用才能起到良好的效果。因此，我們針對對作文教學(xué)與輔導(dǎo)的實際，取人之長，不全盤仿效別人，把握住“翻轉(zhuǎn)”這一核心，根據(jù)具體各自的特點，讓學(xué)生盡快掌握寫作的要領(lǐng)和規(guī)律。

二O一五年五月十八日

第五篇：基于游戲化學(xué)習(xí)理念的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式

基于游戲化學(xué)習(xí)理念的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式

可汗學(xué)院微視頻的風(fēng)靡、國外名校公開課在教學(xué)中的應(yīng)用、TEDed 視頻的發(fā)展，使得越來越多的研究者關(guān)注如何開發(fā)設(shè)計受學(xué)生歡迎的教學(xué)視頻、如何利用視頻完成互動交流，注重網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建。

在翻轉(zhuǎn)課堂中，課前的學(xué)習(xí)固然重要，然而對學(xué)生學(xué)習(xí)最有益處的改變并不是在課前的學(xué)習(xí)，而是課堂活動中。因為，學(xué)生是在課堂中完成了知識的內(nèi)化。根據(jù)筆者在《翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究》一文中構(gòu)建的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，結(jié)合游戲化學(xué)習(xí)的策略設(shè)計與Zaid Ali Alsagoff教授的游戲化學(xué)習(xí)活動過程圖，筆者嘗試設(shè)計基于游戲化學(xué)習(xí)理念的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式（見下圖）。

基于游戲化學(xué)習(xí)理念的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式

一、課前的準(zhǔn)備 1.知識的傳播與儲備

在翻轉(zhuǎn)課堂中，知識的傳授轉(zhuǎn)移到了課前。因此，教師需要提供給學(xué)習(xí)者一定的學(xué)習(xí)資料。至于學(xué)習(xí)資料的類型，教師可以根據(jù)教學(xué)設(shè)計自行安排。為了達(dá)到好的知識傳播效果，借鑒游戲化學(xué)習(xí)中目標(biāo)分層策略，并能夠讓學(xué)習(xí)者具有良好的學(xué)習(xí)情境，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容開發(fā)相關(guān)的教學(xué)微視頻或者動畫來完成知識的傳輸。學(xué)生在較好的熟悉知識點之后，才能在游戲化課堂中得以很好的運用，以完成知識的內(nèi)化。同時，教師需要提供給學(xué)生一個交流協(xié)作的平臺，以便學(xué)生在課前就能夠與同伴進行協(xié)作學(xué)習(xí)，并能夠?qū)⒆约旱囊蓡柗旁谄脚_上，尋求幫助。

游戲的規(guī)則、操作方式，游戲關(guān)卡的設(shè)計方向都應(yīng)提前告訴學(xué)生。學(xué)生在課前熟練掌握游戲的操作方式，有利于課堂中游戲的順利進行。教師可以為學(xué)生提供優(yōu)秀的游戲團隊的操作視頻，讓學(xué)生更好地熟悉游戲的同時，也為他們樹立了榜樣。學(xué)生提前知道游戲關(guān)卡的設(shè)計方向，為了取得好的成績，他們會更好的觀看教學(xué)視頻等材料。2.課堂情境的設(shè)計

游戲化學(xué)習(xí)的重要特征之一便是情境性，讓學(xué)生能夠沉浸在一定的故事情節(jié)中完成學(xué)習(xí)，這是決定學(xué)習(xí)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，教師要根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征、結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計出富有趣味性、思考性，能激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，能提供協(xié)作學(xué)習(xí)、挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)、競爭性學(xué)習(xí)的課堂情境，將教學(xué)內(nèi)容與游戲化化情境有效的結(jié)合在一起。借助于數(shù)字游戲，可以為學(xué)習(xí)者提供仿真式的虛擬環(huán)境，例如，Second Life（第二人生）具體強大的3D 建模功能，可創(chuàng)建逼真的學(xué)習(xí)情境，真實地復(fù)制與客觀世界幾乎相同的自然和文化環(huán)境，教師可以自行創(chuàng)建需要的教學(xué)情境。然而該種方式需要一定的技術(shù)與硬件支持，教師在組織過程中也比較復(fù)雜。教師也可以在課堂中進行描述假設(shè)，并搭配一定的聲音、圖片、道具來模擬搭建游戲所需要的情境，操作簡單，但沉浸效果不強。兩種方式，教師可以根據(jù)自己的條件與需求，自行選擇設(shè)計。

3.關(guān)卡設(shè)計

關(guān)卡的設(shè)計是對教學(xué)內(nèi)容的進一步的細(xì)化。結(jié)合學(xué)生在課前學(xué)習(xí)提出的問題，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和游戲特征設(shè)計不同層次的題目，并根據(jù)其難度的遞增，形成相應(yīng)的關(guān)卡，用來支持學(xué)生在課堂中進行“探索與嘗試”和“應(yīng)用與挑戰(zhàn)”。學(xué)生在“闖關(guān)”的過程中，需要有一定的時間限制，并可提供一定次數(shù)的支持。教學(xué)中的每個關(guān)卡設(shè)計都應(yīng)該與教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，通過關(guān)卡的逐個攻破，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性。學(xué)生在挑戰(zhàn)與協(xié)作中完成知識與技能的獲得、過程與方法的掌握、情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)、良好的習(xí)慣的養(yǎng)成以及內(nèi)在素質(zhì)的提升。

二、游戲化課堂活動的設(shè)計 1.游戲情境的呈現(xiàn)與任務(wù)的分工

在課堂游戲開始前，教師需要把自己提前準(zhǔn)備好的游戲情境提供給學(xué)生。不管是虛擬的數(shù)字游戲環(huán)境，還是教師設(shè)計的模擬情境，都要引領(lǐng)學(xué)生產(chǎn)生沉浸的感覺，調(diào)動起學(xué)生的積極性與挑戰(zhàn)欲望。教師可以根據(jù)自己的游戲設(shè)計，對不同的學(xué)生委以不同任務(wù)，或者將學(xué)生進行團隊組建。該階段，教師需要帶著學(xué)生完成游戲開始前的所有準(zhǔn)備工作。

2.探索與嘗試

此處對應(yīng)的是游戲中的探索性問題關(guān)卡，讓學(xué)生能通過探索、嘗試，解決問題，在“闖關(guān)”的過程中設(shè)計一些獎懲措施，比如“黑紅”獎?wù)略O(shè)置，成功通過者，獲得“紅”獎?wù)拢≌攉@得“黑”獎?wù)隆Ｍ瑫r，教師可以提供給學(xué)生一定次數(shù)的幫助提示服務(wù)，但是每使用一次幫助服務(wù)，在該關(guān)得到的分?jǐn)?shù)就會相應(yīng)的減少。

3.應(yīng)用與挑戰(zhàn)

此處對應(yīng)的是游戲中的應(yīng)用性問題關(guān)卡，讓學(xué)生將之前學(xué)到的知識應(yīng)用于實際的復(fù)雜性問題。在挑戰(zhàn)的過程中，該環(huán)節(jié)也要必須明確的告知學(xué)生相應(yīng)的獎勵政策（獎勵程度比“探索與嘗試”環(huán)節(jié)要高，獎懲規(guī)則類似），激發(fā)學(xué)生的斗志，來完成進一步的知識擴展。4.支持與交流

教師需要提供給學(xué)習(xí)者交流與討論的平臺，并設(shè)置游戲中的任務(wù)提示，當(dāng)學(xué)習(xí)者遇到困難請求幫助時，游戲?qū)⒔o出對應(yīng)的幫助。任務(wù)提示在各個關(guān)卡中都可以使用，然后根據(jù)學(xué)生使用幫助次數(shù)的情況給出闖關(guān)的分?jǐn)?shù)。可汗學(xué)院的每道練習(xí)題中，會根據(jù)學(xué)生使用幫助次數(shù)的數(shù)量來給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。同時，學(xué)生可以知道同伴之間的任務(wù)進展情況，可以設(shè)置“成績排行榜”，促使他們在相互競爭中進步成長。

5.反思

在完成游戲之后，教師要組織學(xué)生對自己在游戲中的表現(xiàn)進行反思。回顧操作過程中出現(xiàn)的錯誤和精彩的表現(xiàn)，以便完成知識的鞏固與經(jīng)驗的總結(jié)。教師可以讓學(xué)生采用日志博客的形式進行反思，并發(fā)布在交流平臺上。一方面是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的一個積累，便于課程結(jié)束后形成準(zhǔn)確的評價；另一方面也能夠讓學(xué)生之間交流經(jīng)驗與教訓(xùn)，促進共同進步。

6.反饋與評價

教師在學(xué)生進行游戲的過程中，除了提供實時的支持和反饋外，還需要對學(xué)生的表現(xiàn)進行詳細(xì)的記錄，以便在游戲結(jié)束時，對不同的學(xué)生以準(zhǔn)確的總結(jié)，讓學(xué)生知道自己在游戲中出現(xiàn)的問題，促進進一步反思，為下一步更好的參與學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。教師對于學(xué)生的評價也要相應(yīng)的采用多樣化評價方式，需要過程性評價、總結(jié)性評價的結(jié)合，評價的因素不能只看學(xué)生在游戲中完成的關(guān)卡的多少，還需要學(xué)生在游戲中表現(xiàn)出的技能、情感、態(tài)度與價值觀。

7.頒獎與慶祝

雖然學(xué)習(xí)的過程并不是一場真正的比賽，也沒有真正的贏家，但是通過這種獎勵的方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)完成之余，增加一種放松的方式，在開心之余，也能夠激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，促進學(xué)生更好的學(xué)習(xí)。至于，獎品的設(shè)置，教師可以根據(jù)學(xué)校自身條件做相應(yīng)的設(shè)定，例如：等級勛章、糖果、筆記本等。

三、課程的總結(jié)與下一輪的計劃

在課堂活動結(jié)束后，教師需要根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和游戲運作的過程，對本輪教學(xué)的實施進行反思和總結(jié)，找出成功的地方和不足之處，為下一輪的實施做好準(zhǔn)備。

（文章來源：遠(yuǎn)程教育雜志）