换档

1.课前准备

• 浏览 EV3 课堂 App 应用程序中的学生学习材料。
• 收集与齿轮传动系统有关的信息，其有助于学生理解升档、降档等概念。

2.参与（5 分钟）

• 根据下面发起一次讨论部分的想法组织学生围绕本节课程展开讨论。
• 将班级学生分为两人一组。

3.探究（20分钟）

• 让每组学生搭建齿轮传动车辆。
• 给他们一些时间进行测试运行，以确保模型搭建正确且能够按预期工作。

4.解释（10 分钟）

• 让每个小组对每种建议的齿轮组至少重复进行三次实验，并记录结果。
• 确保他们能够创建自己的测试表。

5.拓展（10 分钟）

• 让学生分析齿轮传动比与车辆行驶距离和速度的关系。
• 要求每组简要总结实验结果。
• 请记得预留整理时间。

6.评估

• 就每位学生的课堂表现提供反馈。
• 可借助所提供的评价准则来简化此环节。

骑自行车上坡或逆风骑行是一件很费力的事情。良好的齿轮系统有助于调节运动所需的动力。在水平地面上驾驶时，可以以低速档起动，而当达到较高速度时切换至高速档。

通过提出相关问题来围绕换档展开一次讨论，例如：

• 术语传动和齿轮减速是指什么？
• 为什么齿轮装置经常被封闭起来？
• 齿轮传动比与行驶距离之间有什么关系？
• 在哪些情况下需要减速？而在哪些情况下不需要？

搭建手册

• 齿轮传动车辆

模型使用
将车辆放置在距离墙壁至少 10 厘米的地方，同时将超声波传感器垂直于墙壁放置。运行程序并等待，直到 EV3 图标出现在显示屏上。按压 EV3 程序块上的“中间按钮”，开始测试运行。使用超声波传感器测量从车辆到墙壁的初始距离，并重置计时器。车辆将通过让大型电机进旋转一圈而远离墙壁。再次测量从车辆到墙的距离，并记录经过时间，以计算行驶距离、速度和转速。计算出的数值会一直显示在显示屏上，直到再次按下“中间按钮”，准备进行另一次测试运行。

超声波传感器使用
超声波传感器能够产生声音脉冲，而这些脉冲会形成一个锥形区域，能够探测到位于该区域内的物体。开始实验后，请勿站在车辆的旁边或超声传感器的锥形感应区域内；最佳位置是超声传感器后面。

进行实验
当学生进行实验时，提醒他们注意以下事项：

• 行驶距离（厘米）、速度（米/秒）和旋转速度（转/秒）会显示在显示屏上。
• 在测试表中记录实验编号、传动比、他们的预测、行驶距离和速度。确保留出足够的空间来记录其它观测值。
• 对于每种齿轮组，至少重复进行三次实验并使用平均值，以确保获得最可靠的结果。
• 参考“提示”部分的图像，了解如何更换齿轮组。

程序

通过如下方式简化本节课：

• 与学生合作，帮助他们分析传动与车辆行驶距离和速度的关系
• 减少学生必须探究的齿轮组的数量

通过如下方式提高学生的学习水平：

• 解释平均值（例如算术平均值与中位数、对异常值的敏感性）的重要性，其能够均衡一系列实验的测量误差
• 鼓励学生定义一个函数，以根据齿轮传动比预测行驶距离
• 鼓励学生想出提高实验准确性的方法

教师观察清单
可根据教学需要创设评价准则，例如：
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度：

• 学生能够描述齿轮传动比在预测实验结果方面的作用。
• 学生能够运用数学概念和/或数学方法来确定齿轮传动比与行驶距离之间的关系。
• 学生能够评估实验过程，并识别自变量、因变量和控制变量。

自我评估
让每位学生选择最能代表自己当前水平的等级。

• 铜章：能够进行实验，但不能描述齿轮传动比在预测实验结果方面的作用。
• 银章：在帮助下能够描述齿轮传动比在预测实验结果方面的作用。
• 金章：能够根据自己对齿轮传动比在实验中的作用的理解，来预测运输重物的车辆应该采用哪个齿轮传动比。
• 铂金章：能够根据自己对齿轮传动比在实验中的作用的理解，来预测运输重物的车辆应该采用什么样的齿轮传动比。此外，还能够预测快速车辆应该采用什么样的齿轮传动比。

整合语言艺术能力的培养，要求学生：

• 围绕他们的实验结果和现实世界中使用升降档的例子，准备一份简短的报告
• 准备演示文稿，说明他们的实验结果和学习成果

备注：这部分内容可用作拓展课程。

喜欢这节课的学生可能会对以下相关行业产生兴趣：

• 制造与工程（工程预科）
• 科学、技术、工程、数学（科学与数学）
• 交通运输（汽车技术）