定軸輪系傳動比計算的教學設計與反思

季彩萍

（建東職業技術學院，江蘇 常州 213022）

定軸輪系傳動比計算是輪系教學內容中的重點，而學生對該部分內容缺乏感性認識，缺少對輪系運動的想象力，同時欠缺“實物-簡圖”的轉換能力，故大部分學生掌握的情況不是非常理想。針對上述情況，對定軸輪系的內容進行教學研討，提出以學生自主探究為中心，以教學任務驅動為主導，對該部分教學重點和難點進行分解，引導學生回顧舊知識，聯系新知識，邊講邊練，融會貫通，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。

1 教材分析

1.1 教材的地位和作用

機械設計基礎是高職院校數控技術專業、模具設計與制造專業、機械制造與自動化專業學生必修的一門專業基礎課程，其中“定軸輪系傳動比的計算”是該課程第七章“輪系”中第二節的重要內容。定軸輪系在實際生產和生活中應用非常廣泛，所以定軸輪系傳動比計算是輪系的核心內容，不僅是機械設計基礎課程前面六章內容的綜合，還為后續的教學內容奠定了基礎，在教材中起到了承上啟下的重要作用。

1.2 學情分析

機械類專業學生在學習本節內容前，已經掌握了一些齒輪傳動的知識，對減速器傳動有一定的感性認識，學習本節內容已經具備了一定的基礎；但對定軸輪系來說，學生平時接觸到的卻很少，缺乏一定的生活實踐經驗和對定軸輪系各部分知識綜合運用的能力。同時教授的對象是大學一年級的學生，他們思維活躍，好奇心強，喜歡富有個性和挑戰性的學習任務，但他們學習缺乏積極性和主動性，上課容易分散注意力。因此，在進行教學設計的時候，應該設法激發學生的學習興趣，引發學生自主解決問題，從而將所學的知識融會貫通。

1.3 教學目標

（1）知識目標。①熟練繪制定軸輪系的結構簡圖。②會判斷定軸輪系中各齒輪的回轉方向。③掌握定軸輪系傳動比的計算公式。

（2）能力目標。①培養學生分析、判斷和解決問題的能力。②提高學生主動探究、團隊協作以及抽象思維能力。

（3）情感目標。通過小組合作學習、自主學習，培養學生善于合作、勤于思考的科學精神；通過引導學生分析問題、解決問題，使學生能體會成功的喜悅，激發學生學習的熱情，增強學生的自信心。

1.4 教學重點和難點

（1）定軸輪系的識圖、傳動路線的分析。

（2）定軸輪系中各齒輪回轉方向的判定。

（3）定軸輪系傳動比的計算。

（4）定軸輪系各部分知識的綜合運用。

2 教學方法設計

在傳統教學中，教師很難通過課堂教學讓學生了解定軸輪系傳動過程以及各齒輪的轉向問題，從而使整體教學效果表現得不是非常理想。而目前，結合現代化教學手段，采用任務驅動法、分步嘗試法、分組討論法、啟發式教學法、講練結合法，同時配合動畫、實物模型演示法，在傳授學生知識的同時，培養學生的自學能力、抽象思維能力、創新能力、團隊合作能力，并進一步提高教學效果。

3 教學過程設計

3.1 創設情境導入，激發興趣

通過多媒體播放手動擋汽車在換擋后實現變速的視頻，讓學生直觀地感受汽車速度變化過程，喚起學生對變速的思考，啟發學生學習的興趣，從而使學生以最快的速度進入到學習狀態。

3.2 提出任務，探究新知

如圖1所示的定軸輪系是大多數教材中所使用的經典教學案例，通過圖片向學生展示圖1，并給學生發布任務單，讓學生在教師的引導下，探究新任務，逐一解決各項任務。首先將學生分成若干小組，每組5～6位學生，以小組為單位共同探討各項任務，同時提出任務一：分析該定軸輪系，說出該輪系中有哪些類型的齒輪傳動。該任務其實是復習鞏固舊知識，讓學生由淺入深，循序漸進地深入知識點的學習，增強學生不斷提升自己專業知識的自信和勇氣。各小組進行觀察和討論，每組選派成員上臺進行講解，同時老師需及時進行拓展和延伸。通過討論不難發現，該定軸輪系中包括了圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動和蝸桿傳動。

圖1 定軸輪系

學生雖然對以上三種單獨的齒輪傳動較熟悉，但是將三種齒輪傳動結合在一起卻并不是非常清楚，在這種似懂非懂的情況下，就會產生強烈的好奇心和濃厚的求知欲。所以需馬上向學生提出任務二：在任務單上繪制該定軸輪系并分析該定軸輪系的傳動路線。首先需要通過實物模型和圖片向學生講解三種齒輪傳動簡圖的畫法，各小組分別進行繪制，然后進行展示，各小組互評，教師最后進行講評，在講評過程中須指出各小組繪制的簡圖突出的、優秀的地方和不足之處。傳動路線的分析是完全理解定軸輪系的關鍵點，要讓學生知道無論多么復雜的輪系，都應該從輸入軸傳遞到輸出軸的路線進行分析。那么實際上學生在完成該定軸輪系簡圖的繪制過程中，也是對該輪系的傳動路線初步認識的過程。教師應該結合實物和動畫向學生演示，采用啟發式教學法、講練結合法等教學方法引導學生學會分析定軸輪系傳動的路線，同時在分析過程中需要提出同軸的概念，提醒學生同軸上的兩個齒輪轉向和轉速均相同。最后讓每組選派成員上臺指出該定軸輪系的傳動路線。

在分析完定軸輪系的傳動路線后，接著提出用箭頭法判別齒輪5的轉向，即任務三：該任務是本節內容的重點。在解決本任務時，主要設計成以下五個步驟進行完成。首先通過步驟1、2、3分別學習圓柱齒輪轉向、圓錐齒輪轉向、蝸桿傳動轉向的判定，教師通過實物模型、動畫演示，讓學生直觀地觀察從動輪的轉向，然后對實物模型進行投影，引導學生在簡圖上用箭頭畫出從動輪的轉向，最后由學生進行總結：

（1）外嚙合圓柱齒輪轉動：轉向相反（－），箭頭相反。

（2）內嚙合圓柱齒輪傳動：轉向相同（+），箭頭相同。

（3）圓錐齒輪傳動：箭頭同時指向節點或同時背離節點。

（4）蝸桿傳動：右旋用右手，左旋用左手，四指彎向蝸桿旋轉方向，大拇指的方向為蝸輪的轉向。

第4步，另外給出一個平行軸定軸輪系，讓學生同步練習，強化所學知識點。在進行練習的時候，教師應該提出平行軸定軸輪系中個齒輪的方向不僅可以用箭頭表示，還可以運用正負符號來判定末輪的轉向。第5步，在圖1定軸輪系簡圖上用箭頭標注齒輪轉向，有了平行軸定軸輪系各齒輪轉向的基礎，解決圖1上齒輪5轉向問題就比較容易了。

判定完轉向問題，自然引出的任務四：計算出定軸輪系傳動比，這是本節的另一個教學重點。在以往的考試中，齒輪傳動比的計算這種類型的題目學生失分都比較嚴重，通過與學生溝通發現，學生對輪系傳動比的計算機公式都是死記硬背，對公式的由來不能完全理解，吃不準，吃不透。所以在公式推導過程中，一定要讓學生積極參與，主動探究討論，教師進行引導點撥，每步都要讓學生弄明白前因后果，使學生將公式理解透徹。通過共同討論推導，得到傳動比公式，那么任務四就迎刃而解了。為了使學生理解和掌握好定軸輪系傳動比的計算式，需要聯系實際，多舉例題，采取講練結合的方法，以練為主，教師點撥為輔，讓學生做到舉一反三，熟練掌握各種定軸輪系傳動比的計算。在例題中，教師需要設計一個含有惰輪的平行定軸輪系，讓學生計算輪系的傳動比，然后去掉惰輪再讓學生計算傳動比，看傳動比是否發生變化，引發學生思考和討論，從而拓展出惰輪的定義、特點和應用。

3.3 課堂小結 強化認識

將教學過程中設計的四個任務全部解決，本節課學生對新知識的探究和討論也就全部完成。最后教師要根據教學過程中在黑板上留下的板書內容進行總結提煉，幫助學生進一步歸納本次節課的知識點，進一步加深對本次課知識點的認識和理解。

4 教學反思，提高質量

本節課在教學過程中，遵循以學生自主探究為中心，以教學任務驅動為主導的原則，給予學生獨立解決問題的時間和空間，教學過程充分發揮課堂的民主性，引導學生進行探究和思考。以任務單的形式，激發出學生完成任務的責任心，再聯系實際，進一步進行強化。在任務單完成過程中，學生能分工合作，認真完成任課教師下達的學習任務，能積極發言，參與意識強，這種教學模式真正提升了學生的主體地位，強調了探究學習、合作學習，學生也勤于動手，樂于探究，培養學生獲取新知識的能力和分析、解決實際問題的能力。從整體教學效果來看，這種教學形式能讓學生全員參與，班級氣氛活躍，比教師一言堂更好。

5 結 語

定軸輪系在實際生產和生活中有著非常廣泛的應用，學好學精定軸輪系傳動比計算也就非常重要。本節課教學過程設計合理，以任務單的形式對整個教學內容進行了整合，使整個教學內容層層深入、環環相扣，激發了學生學習的興趣，提高了課堂教學效果。