季彩萍

（建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213022）

定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算是輪系教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)，而學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容缺乏感性認(rèn)識(shí)，缺少對(duì)輪系運(yùn)動(dòng)的想象力，同時(shí)欠缺“實(shí)物-簡(jiǎn)圖”的轉(zhuǎn)換能力，故大部分學(xué)生掌握的情況不是非常理想。針對(duì)上述情況，對(duì)定軸輪系的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)研討，提出以學(xué)生自主探究為中心，以教學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)，對(duì)該部分教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分解，引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知識(shí)，聯(lián)系新知識(shí)，邊講邊練，融會(huì)貫通，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

1 教材分析

1.1 教材的地位和作用

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是高職院校數(shù)控技術(shù)專業(yè)、模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)、機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其中“定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算”是該課程第七章“輪系”中第二節(jié)的重要內(nèi)容。定軸輪系在實(shí)際生產(chǎn)和生活中應(yīng)用非常廣泛，所以定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算是輪系的核心內(nèi)容，不僅是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程前面六章內(nèi)容的綜合，還為后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)，在教材中起到了承上啟下的重要作用。

1.2 學(xué)情分析

機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前，已經(jīng)掌握了一些齒輪傳動(dòng)的知識(shí)，對(duì)減速器傳動(dòng)有一定的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)；但對(duì)定軸輪系來(lái)說(shuō)，學(xué)生平時(shí)接觸到的卻很少，缺乏一定的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)定軸輪系各部分知識(shí)綜合運(yùn)用的能力。同時(shí)教授的對(duì)象是大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生，他們思維活躍，好奇心強(qiáng)，喜歡富有個(gè)性和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，但他們學(xué)習(xí)缺乏積極性和主動(dòng)性，上課容易分散注意力。因此，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該設(shè)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生自主解決問(wèn)題，從而將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通。

1.3 教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)目標(biāo)。①熟練繪制定軸輪系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。②會(huì)判斷定軸輪系中各齒輪的回轉(zhuǎn)方向。③掌握定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式。

（2）能力目標(biāo)。①培養(yǎng)學(xué)生分析、判斷和解決問(wèn)題的能力。②提高學(xué)生主動(dòng)探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及抽象思維能力。

（3）情感目標(biāo)。通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生善于合作、勤于思考的科學(xué)精神；通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，使學(xué)生能體會(huì)成功的喜悅，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，增強(qiáng)學(xué)生的自信心。

1.4 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）定軸輪系的識(shí)圖、傳動(dòng)路線的分析。

（2）定軸輪系中各齒輪回轉(zhuǎn)方向的判定。

（3）定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。

（4）定軸輪系各部分知識(shí)的綜合運(yùn)用。

2 教學(xué)方法設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師很難通過(guò)課堂教學(xué)讓學(xué)生了解定軸輪系傳動(dòng)過(guò)程以及各齒輪的轉(zhuǎn)向問(wèn)題，從而使整體教學(xué)效果表現(xiàn)得不是非常理想。而目前，結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)手段，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、分步嘗試法、分組討論法、啟發(fā)式教學(xué)法、講練結(jié)合法，同時(shí)配合動(dòng)畫、實(shí)物模型演示法，在傳授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、抽象思維能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，并進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

3 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

3.1 創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣

通過(guò)多媒體播放手動(dòng)擋汽車在換擋后實(shí)現(xiàn)變速的視頻，讓學(xué)生直觀地感受汽車速度變化過(guò)程，喚起學(xué)生對(duì)變速的思考，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而使學(xué)生以最快的速度進(jìn)入到學(xué)習(xí)狀態(tài)。

3.2 提出任務(wù)，探究新知

如圖1所示的定軸輪系是大多數(shù)教材中所使用的經(jīng)典教學(xué)案例，通過(guò)圖片向?qū)W生展示圖1，并給學(xué)生發(fā)布任務(wù)單，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，探究新任務(wù)，逐一解決各項(xiàng)任務(wù)。首先將學(xué)生分成若干小組，每組5～6位學(xué)生，以小組為單位共同探討各項(xiàng)任務(wù)，同時(shí)提出任務(wù)一：分析該定軸輪系，說(shuō)出該輪系中有哪些類型的齒輪傳動(dòng)。該任務(wù)其實(shí)是復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí)，讓學(xué)生由淺入深，循序漸進(jìn)地深入知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生不斷提升自己專業(yè)知識(shí)的自信和勇氣。各小組進(jìn)行觀察和討論，每組選派成員上臺(tái)進(jìn)行講解，同時(shí)老師需及時(shí)進(jìn)行拓展和延伸。通過(guò)討論不難發(fā)現(xiàn)，該定軸輪系中包括了圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。

圖1 定軸輪系

學(xué)生雖然對(duì)以上三種單獨(dú)的齒輪傳動(dòng)較熟悉，但是將三種齒輪傳動(dòng)結(jié)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和濃厚的求知欲。所以需馬上向?qū)W生提出任務(wù)二：在任務(wù)單上繪制該定軸輪系并分析該定軸輪系的傳動(dòng)路線。首先需要通過(guò)實(shí)物模型和圖片向?qū)W生講解三種齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法，各小組分別進(jìn)行繪制，然后進(jìn)行展示，各小組互評(píng)，教師最后進(jìn)行講評(píng)，在講評(píng)過(guò)程中須指出各小組繪制的簡(jiǎn)圖突出的、優(yōu)秀的地方和不足之處。傳動(dòng)路線的分析是完全理解定軸輪系的關(guān)鍵點(diǎn)，要讓學(xué)生知道無(wú)論多么復(fù)雜的輪系，都應(yīng)該從輸入軸傳遞到輸出軸的路線進(jìn)行分析。那么實(shí)際上學(xué)生在完成該定軸輪系簡(jiǎn)圖的繪制過(guò)程中，也是對(duì)該輪系的傳動(dòng)路線初步認(rèn)識(shí)的過(guò)程。教師應(yīng)該結(jié)合實(shí)物和動(dòng)畫向?qū)W生演示，采用啟發(fā)式教學(xué)法、講練結(jié)合法等教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析定軸輪系傳動(dòng)的路線，同時(shí)在分析過(guò)程中需要提出同軸的概念，提醒學(xué)生同軸上的兩個(gè)齒輪轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速均相同。最后讓每組選派成員上臺(tái)指出該定軸輪系的傳動(dòng)路線。

在分析完定軸輪系的傳動(dòng)路線后，接著提出用箭頭法判別齒輪5的轉(zhuǎn)向，即任務(wù)三：該任務(wù)是本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)。在解決本任務(wù)時(shí)，主要設(shè)計(jì)成以下五個(gè)步驟進(jìn)行完成。首先通過(guò)步驟1、2、3分別學(xué)習(xí)圓柱齒輪轉(zhuǎn)向、圓錐齒輪轉(zhuǎn)向、蝸桿傳動(dòng)轉(zhuǎn)向的判定，教師通過(guò)實(shí)物模型、動(dòng)畫演示，讓學(xué)生直觀地觀察從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，然后對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行投影，引導(dǎo)學(xué)生在簡(jiǎn)圖上用箭頭畫出從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，最后由學(xué)生進(jìn)行總結(jié)：

（1）外嚙合圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)：轉(zhuǎn)向相反（－），箭頭相反。

（2）內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)：轉(zhuǎn)向相同（+），箭頭相同。

（3）圓錐齒輪傳動(dòng)：箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)。

（4）蝸桿傳動(dòng)：右旋用右手，左旋用左手，四指彎向蝸桿旋轉(zhuǎn)方向，大拇指的方向?yàn)槲佪喌霓D(zhuǎn)向。

第4步，另外給出一個(gè)平行軸定軸輪系，讓學(xué)生同步練習(xí)，強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。在進(jìn)行練習(xí)的時(shí)候，教師應(yīng)該提出平行軸定軸輪系中個(gè)齒輪的方向不僅可以用箭頭表示，還可以運(yùn)用正負(fù)符號(hào)來(lái)判定末輪的轉(zhuǎn)向。第5步，在圖1定軸輪系簡(jiǎn)圖上用箭頭標(biāo)注齒輪轉(zhuǎn)向，有了平行軸定軸輪系各齒輪轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)，解決圖1上齒輪5轉(zhuǎn)向問(wèn)題就比較容易了。

判定完轉(zhuǎn)向問(wèn)題，自然引出的任務(wù)四：計(jì)算出定軸輪系傳動(dòng)比，這是本節(jié)的另一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)。在以往的考試中，齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算這種類型的題目學(xué)生失分都比較嚴(yán)重，通過(guò)與學(xué)生溝通發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算機(jī)公式都是死記硬背，對(duì)公式的由來(lái)不能完全理解，吃不準(zhǔn)，吃不透。所以在公式推導(dǎo)過(guò)程中，一定要讓學(xué)生積極參與，主動(dòng)探究討論，教師進(jìn)行引導(dǎo)點(diǎn)撥，每步都要讓學(xué)生弄明白前因后果，使學(xué)生將公式理解透徹。通過(guò)共同討論推導(dǎo)，得到傳動(dòng)比公式，那么任務(wù)四就迎刃而解了。為了使學(xué)生理解和掌握好定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算式，需要聯(lián)系實(shí)際，多舉例題，采取講練結(jié)合的方法，以練為主，教師點(diǎn)撥為輔，讓學(xué)生做到舉一反三，熟練掌握各種定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。在例題中，教師需要設(shè)計(jì)一個(gè)含有惰輪的平行定軸輪系，讓學(xué)生計(jì)算輪系的傳動(dòng)比，然后去掉惰輪再讓學(xué)生計(jì)算傳動(dòng)比，看傳動(dòng)比是否發(fā)生變化，引發(fā)學(xué)生思考和討論，從而拓展出惰輪的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用。

3.3 課堂小結(jié) 強(qiáng)化認(rèn)識(shí)

將教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)的四個(gè)任務(wù)全部解決，本節(jié)課學(xué)生對(duì)新知識(shí)的探究和討論也就全部完成。最后教師要根據(jù)教學(xué)過(guò)程中在黑板上留下的板書(shū)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)提煉，幫助學(xué)生進(jìn)一步歸納本次節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步加深對(duì)本次課知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。

4 教學(xué)反思，提高質(zhì)量

本節(jié)課在教學(xué)過(guò)程中，遵循以學(xué)生自主探究為中心，以教學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)的原則，給予學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的時(shí)間和空間，教學(xué)過(guò)程充分發(fā)揮課堂的民主性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究和思考。以任務(wù)單的形式，激發(fā)出學(xué)生完成任務(wù)的責(zé)任心，再聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)化。在任務(wù)單完成過(guò)程中，學(xué)生能分工合作，認(rèn)真完成任課教師下達(dá)的學(xué)習(xí)任務(wù)，能積極發(fā)言，參與意識(shí)強(qiáng)，這種教學(xué)模式真正提升了學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)了探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，學(xué)生也勤于動(dòng)手，樂(lè)于探究，培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力和分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。從整體教學(xué)效果來(lái)看，這種教學(xué)形式能讓學(xué)生全員參與，班級(jí)氣氛活躍，比教師一言堂更好。

5 結(jié) 語(yǔ)

定軸輪系在實(shí)際生產(chǎn)和生活中有著非常廣泛的應(yīng)用，學(xué)好學(xué)精定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算也就非常重要。本節(jié)課教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)合理，以任務(wù)單的形式對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，使整個(gè)教學(xué)內(nèi)容層層深入、環(huán)環(huán)相扣，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了課堂教學(xué)效果。