定轴轮系传动比计算的教学设计与反思

2019-03-14季彩萍

时代农机 2019年1期

季彩萍

（建东职业技术学院，江苏常州 213022）

定轴轮系传动比计算是轮系教学内容中的重点，而学生对该部分内容缺乏感性认识，缺少对轮系运动的想象力，同时欠缺“实物-简图”的转换能力，故大部分学生掌握的情况不是非常理想。针对上述情况，对定轴轮系的内容进行教学研讨，提出以学生自主探究为中心，以教学任务驱动为主导，对该部分教学重点和难点进行分解，引导学生回顾旧知识，联系新知识，边讲边练，融会贯通，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。

1 教材分析

1.1 教材的地位和作用

机械设计基础是高职院校数控技术专业、模具设计与制造专业、机械制造与自动化专业学生必修的一门专业基础课程，其中“定轴轮系传动比的计算”是该课程第七章“轮系”中第二节的重要内容。定轴轮系在实际生产和生活中应用非常广泛，所以定轴轮系传动比计算是轮系的核心内容，不仅是机械设计基础课程前面六章内容的综合，还为后续的教学内容奠定了基础，在教材中起到了承上启下的重要作用。

1.2 学情分析

机械类专业学生在学习本节内容前，已经掌握了一些齿轮传动的知识，对减速器传动有一定的感性认识，学习本节内容已经具备了一定的基础；但对定轴轮系来说，学生平时接触到的却很少，缺乏一定的生活实践经验和对定轴轮系各部分知识综合运用的能力。同时教授的对象是大学一年级的学生，他们思维活跃，好奇心强，喜欢富有个性和挑战性的学习任务，但他们学习缺乏积极性和主动性，上课容易分散注意力。因此，在进行教学设计的时候，应该设法激发学生的学习兴趣，引发学生自主解决问题，从而将所学的知识融会贯通。

1.3 教学目标

（1）知识目标。①熟练绘制定轴轮系的结构简图。②会判断定轴轮系中各齿轮的回转方向。③掌握定轴轮系传动比的计算公式。

（2）能力目标。①培养学生分析、判断和解决问题的能力。②提高学生主动探究、团队协作以及抽象思维能力。

（3）情感目标。通过小组合作学习、自主学习，培养学生善于合作、勤于思考的科学精神；通过引导学生分析问题、解决问题，使学生能体会成功的喜悦，激发学生学习的热情，增强学生的自信心。

1.4 教学重点和难点

（1）定轴轮系的识图、传动路线的分析。

（2）定轴轮系中各齿轮回转方向的判定。

（3）定轴轮系传动比的计算。

（4）定轴轮系各部分知识的综合运用。

2 教学方法设计

在传统教学中，教师很难通过课堂教学让学生了解定轴轮系传动过程以及各齿轮的转向问题，从而使整体教学效果表现得不是非常理想。而目前，结合现代化教学手段，采用任务驱动法、分步尝试法、分组讨论法、启发式教学法、讲练结合法，同时配合动画、实物模型演示法，在传授学生知识的同时，培养学生的自学能力、抽象思维能力、创新能力、团队合作能力，并进一步提高教学效果。

3 教学过程设计

3.1 创设情境导入，激发兴趣

通过多媒体播放手动挡汽车在换挡后实现变速的视频，让学生直观地感受汽车速度变化过程，唤起学生对变速的思考，启发学生学习的兴趣，从而使学生以最快的速度进入到学习状态。

3.2 提出任务，探究新知

如图1所示的定轴轮系是大多数教材中所使用的经典教学案例，通过图片向学生展示图1，并给学生发布任务单，让学生在教师的引导下，探究新任务，逐一解决各项任务。首先将学生分成若干小组，每组5～6位学生，以小组为单位共同探讨各项任务，同时提出任务一：分析该定轴轮系，说出该轮系中有哪些类型的齿轮传动。该任务其实是复习巩固旧知识，让学生由浅入深，循序渐进地深入知识点的学习，增强学生不断提升自己专业知识的自信和勇气。各小组进行观察和讨论，每组选派成员上台进行讲解，同时老师需及时进行拓展和延伸。通过讨论不难发现，该定轴轮系中包括了圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动和蜗杆传动。

图1 定轴轮系

学生虽然对以上三种单独的齿轮传动较熟悉，但是将三种齿轮传动结合在一起却并不是非常清楚，在这种似懂非懂的情况下，就会产生强烈的好奇心和浓厚的求知欲。所以需马上向学生提出任务二：在任务单上绘制该定轴轮系并分析该定轴轮系的传动路线。首先需要通过实物模型和图片向学生讲解三种齿轮传动简图的画法，各小组分别进行绘制，然后进行展示，各小组互评，教师最后进行讲评，在讲评过程中须指出各小组绘制的简图突出的、优秀的地方和不足之处。传动路线的分析是完全理解定轴轮系的关键点，要让学生知道无论多么复杂的轮系，都应该从输入轴传递到输出轴的路线进行分析。那么实际上学生在完成该定轴轮系简图的绘制过程中，也是对该轮系的传动路线初步认识的过程。教师应该结合实物和动画向学生演示，采用启发式教学法、讲练结合法等教学方法引导学生学会分析定轴轮系传动的路线，同时在分析过程中需要提出同轴的概念，提醒学生同轴上的两个齿轮转向和转速均相同。最后让每组选派成员上台指出该定轴轮系的传动路线。

在分析完定轴轮系的传动路线后，接着提出用箭头法判别齿轮5的转向，即任务三：该任务是本节内容的重点。在解决本任务时，主要设计成以下五个步骤进行完成。首先通过步骤1、2、3分别学习圆柱齿轮转向、圆锥齿轮转向、蜗杆传动转向的判定，教师通过实物模型、动画演示，让学生直观地观察从动轮的转向，然后对实物模型进行投影，引导学生在简图上用箭头画出从动轮的转向，最后由学生进行总结：

（1）外啮合圆柱齿轮转动：转向相反（－），箭头相反。

（2）内啮合圆柱齿轮传动：转向相同（+），箭头相同。

（3）圆锥齿轮传动：箭头同时指向节点或同时背离节点。

（4）蜗杆传动：右旋用右手，左旋用左手，四指弯向蜗杆旋转方向，大拇指的方向为蜗轮的转向。

第4步，另外给出一个平行轴定轴轮系，让学生同步练习，强化所学知识点。在进行练习的时候，教师应该提出平行轴定轴轮系中个齿轮的方向不仅可以用箭头表示，还可以运用正负符号来判定末轮的转向。第5步，在图1定轴轮系简图上用箭头标注齿轮转向，有了平行轴定轴轮系各齿轮转向的基础，解决图1上齿轮5转向问题就比较容易了。

判定完转向问题，自然引出的任务四：计算出定轴轮系传动比，这是本节的另一个教学重点。在以往的考试中，齿轮传动比的计算这种类型的题目学生失分都比较严重，通过与学生沟通发现，学生对轮系传动比的计算机公式都是死记硬背，对公式的由来不能完全理解，吃不准，吃不透。所以在公式推导过程中，一定要让学生积极参与，主动探究讨论，教师进行引导点拨，每步都要让学生弄明白前因后果，使学生将公式理解透彻。通过共同讨论推导，得到传动比公式，那么任务四就迎刃而解了。为了使学生理解和掌握好定轴轮系传动比的计算式，需要联系实际，多举例题，采取讲练结合的方法，以练为主，教师点拨为辅，让学生做到举一反三，熟练掌握各种定轴轮系传动比的计算。在例题中，教师需要设计一个含有惰轮的平行定轴轮系，让学生计算轮系的传动比，然后去掉惰轮再让学生计算传动比，看传动比是否发生变化，引发学生思考和讨论，从而拓展出惰轮的定义、特点和应用。

3.3 课堂小结强化认识

将教学过程中设计的四个任务全部解决，本节课学生对新知识的探究和讨论也就全部完成。最后教师要根据教学过程中在黑板上留下的板书内容进行总结提炼，帮助学生进一步归纳本次节课的知识点，进一步加深对本次课知识点的认识和理解。

4 教学反思，提高质量

本节课在教学过程中，遵循以学生自主探究为中心，以教学任务驱动为主导的原则，给予学生独立解决问题的时间和空间，教学过程充分发挥课堂的民主性，引导学生进行探究和思考。以任务单的形式，激发出学生完成任务的责任心，再联系实际，进一步进行强化。在任务单完成过程中，学生能分工合作，认真完成任课教师下达的学习任务，能积极发言，参与意识强，这种教学模式真正提升了学生的主体地位，强调了探究学习、合作学习，学生也勤于动手，乐于探究，培养学生获取新知识的能力和分析、解决实际问题的能力。从整体教学效果来看，这种教学形式能让学生全员参与，班级气氛活跃，比教师一言堂更好。