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分步尝试教学在“定轴轮系转向”章节教学中的应用
作者：谢 丹
关键词：分步尝试；机械基础；教学模式
分步尝试教学的可行性
在“定轴轮系转向”一节教学中，应用尝试教学法，不是照抄照搬它的教学模式，而是根据本章节的特点有选择地加以利用。本节课的特点是知识点较多、容量较大，部分知识点难度较高。如本节涉及外啮合圆柱齿轮传动、内啮合圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等转向规律、转向的判别方法。其中在转向的判别方法中又有标注法、计算法、左右手法则等方法。这么多的知识点要在45分钟内，使学生从了解到掌握，亦非易事。但只要能创设一定的教学条件，分步尝试可以取得预期的教学效果。
先将“定轴轮系转向”一节的教学内容划分为五个模块结构：圆柱齿轮传动转向模块、圆锥齿轮传动转向模块、蜗轮蜗杆传动转向模块、轮系转向模块、巩固练习模块。对每一个模块设置一定的教学条件，引导学生进行分步尝试学习。这样做的作用是：（1）使学生明确自学的具体任务和范围，提高自学效果。（2）能将学生的尝试学习与教师的指导有机地结合起来，及时发现学生尝试学习过程中存在的问题，并及时矫正。（3）教师能抓住关键点、重点、难点，启发学生积极思考，引导学生主动探求知识，使学生成为获取知识的“参考者”与“发现者”，做到当堂理解、消化知识。（4）能培养学生的探索精神和创新意识，提高学生的学习积极性和学习质量。
分步尝试教学的过程
尝试教学的成败与教师备课时的精心设计是分不开的。在“定轴轮系转向”一节教学设计时，主要应考虑如下几个方面：（1）本节内容应分为几个阶段，如何分才是最合理的？（2）每个阶段是否需要用尝试教学法？尝试教学中应设计哪些尝试题？让学生自学哪些内容、训练哪项技能？（3）对学生自学困难的预见和相应的措施准备。（4）自己所要讲解、总结的内容。
根据教学内容五个模块结构，笔者将本节课设计成如下五个阶段：
第一阶段圆柱齿轮传动的转向判别，时间安排15分钟。把圆柱齿轮传动的转向判别作为第一阶段进行尝试教学，是因为圆柱齿轮传动属轮系中较简单、也较普遍。学会圆柱齿轮传动的方向判别之后，有利于后阶段的教学。第一阶段的尝试教学过程是如图1所示。在演示教具和出示尝试题时，应考虑到教具应由简单到复杂，尝试题应由浅入深。如先演示一对外啮合圆柱齿轮传动，再演示两对外啮合圆柱齿轮传动，最后演示内啮合圆柱齿轮传动。在演示的同时出示尝试题，即依次判别图2中（A）、（B）、（C）三种图形的转动方向（图中虚线箭头为已知的主动轮转向，实线箭头为判断出的转动方向，以下类同）。这种顺序符合学生的认识规律和教材的发展规律。学生按这样一条线索能较顺利地摸索出圆柱齿轮传动的转向规律：若定轴轮系只有外啮合和内啮合圆柱齿轮时，当外啮合圆柱齿轮对数为奇数时，首轮与末轮转向相反；当外啮合圆柱齿轮对数为偶数时，首轮与末轮转向相同。在此基础上由学生初步概括、教师合理引导，归纳总结出转向的两种判别方法：（1）根据上面的转向规律，用计算法（-1）m来判别转向；如果（-1）m=1，则首轮与末轮转向相同；如果（-1）m=-1，则首轮与末轮转向相反。其中m为外啮合圆柱齿轮的对数。（2）利用一对外啮合圆柱齿轮转向相反（箭头标注方向相反），一对内啮合圆柱齿轮转向相同（箭头标注方向相同），用画箭头法判别齿轮的转向。
第二阶段的圆锥齿轮传动的转向判别，时间安排5分钟。这个阶段的内容虽比圆柱齿轮传动方向判别的难度提高了一点，但在第一阶段的尝试教学基础上，学生很想再通过自己的努力去克服更大的难题，学习热情较高。这时提出第二阶段的尝试练习题：即判别如图3所示齿轮的转向。再通过演示教具、自学课本、尝试练习、学生讨论和教师讲解一系列步骤完成第二阶段的尝试教学。实践证明，这一阶段学生的主动性、积极性更为强烈。尝试正确率比上一阶段高，而所用时间比上一阶段要少得多。
第三阶段是复习蜗轮蜗杆传动转向的判别方法，时间安排5分钟。设立这一阶段是为后一阶段的尝试教学打下基础。因为蜗轮蜗杆传动转向是判别轮系转向中经常要遇到的，就单个的蜗轮蜗杆传动来说，它的方向判别是学生学习时的难点，如与圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动结合起来组成轮系，则方向判别的难度就更高了，所以有必要设立这一阶段来复习蜗轮蜗杆传动转向的判别方法。复习可通过判别图4来进行。
第四阶段是对轮系转向的尝试教学，时间安排5分钟。教学过程如图5所示。第四阶段是前三个阶段的综合和延伸，这时应选比较典型的尝试题（如图6）让学生进行练习。通过前面一系列尝试题的练习，学生对判断如图所示的尝试题感到既新鲜又熟悉，此时可省去自学课本这一环节，而在前三个阶段教学基础上，直接对图5进行尝试练习，然后再通过学生讨论、教师讲解、归纳总结出轮系转向的判别方法：当定轴轮系由一系列圆柱齿轮组成时，可以用画箭头标注法判断各轮系转向；也可以用计算法（-1）m=1或（-1）m=-1来判别首末两轮的转向。但当轮系中还含有圆锥齿轮传动，蜗轮蜗杆传动等时，就只能用画箭头标注法。通过第四阶段的尝试教学，可以将学生零散的知识联成一个整体，使学生系统地掌握所学知识。
第五阶段利用其他一些典型轮系图例，让学生自我巩固训练，加深印象，加强记忆，扩大知识面。时间安排15分钟。
应用分步尝试教学的注意点
（一）分步尝试教学是在一堂课中分几个阶段分别进行尝试教学，因此教师要对一堂课的阶段划分，时间分配以及每一阶段中的各个环节时间的分配等要预先作适应的安排。
（二）并不是《机械基础》中所有的章节都适用分步尝试教学。如《机械基础》中一些初步概念的引入课和难度较深实践性很强的章节不宜采用分步尝试教学。
（三）对尝试教学基本模式要灵活应用，不宜死搬硬套。如前面所述的第四个阶段，对“轮系转向”的尝试教学模式中省略了“学生自学课本”这一环节，而直接进行尝试练习，同样达到了预期的目的。
（四）每一步尝试教学中的尝试题设计，应根据学生原有的知识结构、动手能力、认知规律等因素加以选择，不易偏、难、多。
（五）一堂完整的机械基础课，往往要综合运用多种教学法。在运用“分步尝试”教学时，还要运用其他教学法加以辅助。
（本栏责任编辑：周秀峰）