《簡單結構的設計》教學設計.doc

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《簡單結構的設計》教學設計　　 作者單位：無錫市第一中學 姓名：錢一千 聯(lián)系方式：E-MAIL:qyq1000@126.com MP:13023336888 一、教材依據(jù)　　 通用技術蘇教版《技術與設計2》 第一單元《結構與設計》 第三節(jié)《簡單結構的設計》 二、設計思想 1、教材分析： 本節(jié)課是第一單元《結構與設計》第三節(jié)《簡單結構的設計》，這節(jié)課有兩個方面要求：一是能夠對所做的結構進行簡單分析，熟悉設計一個簡單結構所應考慮的主要因素；二是進行一個簡單結構的設計，繪制設計圖并制作模型或原型。分析教材本單元的前后章節(jié)——《常見結構的認識》、《穩(wěn)固結構的探析》，這些章節(jié)中涉及到結構與力、結構的類型、結構的穩(wěn)定性、結構的強度等知識點與本節(jié)課有很強的延續(xù)性，因此本節(jié)課重點應放在如何在設計簡單結構的過程中，結合這些知識點，讓學生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，設計出既符合要求又各具特點的簡單結構。 2、設計理念： 簡單結構的設計，關鍵在于這個簡單結構——“載體”的選擇。按照教材上的要求選擇簡易相框的制作，在實際教學中很難吸引學生的興趣?，F(xiàn)在的學生數(shù)碼相機的使用非常普遍。好的照片他們或許會用來作電腦桌面的壁紙，或許能放在手機中欣賞，卻很難會再打印出來放在相框中。甚至還有一些學生，他們擁有電子相框、MP4等電子設備，又怎么會有興趣來制作相框呢？所以必須另選一個新的“載體”來制作簡單結構，才能充分調動學生積極性和主動性，培養(yǎng)他們對結構設計的興趣。因為是結構設計，所以我很自然就會考慮到橋梁的設計，考慮到成本和制作的難易程度，我決定選擇紙橋，放棄木橋等其他材料的橋梁結構制作。紙張本身很柔弱，但是用紙張做出來的紙橋卻能承載一定的重量，這充分說明了結構設計之功效，而且也能體現(xiàn)結構與力的關系。同時橋梁結構的類型很多，結構中的拱形結構和框架結構也能從紙橋設計中充分體現(xiàn)。同時我要學生明白，高中學生制作紙橋不是為了用紙做出來的像橋梁形狀的結構，而是應該讓我們設計的橋梁能夠承載一定的重量，設計出合理實用的結構。為此，我們確定了紙橋制作的設計要求：整個紙橋結構必須全部使用普通A4（或16K）紙，最終設計出的紙橋用紙量應在20張以內。構件的連接只允許使用普通的膠水（膠水只能起到輔助連接，不可用來承重，所以不可使用乳膠等）。紙橋在主要受力面內應滿足幾何不變性，跨度要求　20CM　以上，寬度　7CM　以上，高度　5CM　以上，最低承重要求為一瓶豎直放置的灌滿水的500ML的飲料瓶（豎直放置于橋面上應保持穩(wěn)定狀態(tài)），在此基礎上承載比越高越好。同時考慮到學生具體情況，我要求相鄰兩個學生為一組，按小組設計制作紙橋，一方面提高效率，另一方面也能培養(yǎng)學生的協(xié)作精神。 3、教學策略設計： 紙橋設計的要求并非這節(jié)課才提出，而是在結構設計的第一節(jié)課就已經(jīng)提出，這樣就可以讓學生在學習前面知識的同時進行思考，本節(jié)課則是對紙橋制作進行具體指導。①首先對紙張的性質進行相應分析，讓學生掌握紙張的特點——抗拉性能強、抗壓性能弱。②由紙張的特點引出紙橋要承重就必須揚長避短，設計合適的結構提高抗壓性能，才能承受一定的重量。不同結構的承重能力不同，追求的目標是紙橋的承載比應該盡可能大。③紙橋構件的選擇很重要，不同結構的構件抗壓性能不同，引導學生自己探討選擇合適的構件。④構件的連接方式有多種，好的連接能夠有效提高紙橋整體結構的強度。引導學生自己設計合適的連接方式。⑤介紹一些常見橋梁結構的類型，讓學生自主設計紙橋時能有一定的參考價值。⑥學生設計并制作紙橋，在制作過程中能根據(jù)設計要求對自己的結構設計方案進行調整。⑦最后在學生全部完成作品之后進行作品的考核測試，即對制作出的紙橋結構進行承重測試，對于測試的結果指導學生進行相應修改。本節(jié)內容正常安排為四課時，第一第二課時為分析設計制作階段，①—⑥策略可在此階段完成；第三第四課時為修正測試評價階段，⑥—⑦策略可在此階段完成?！　? 4、學情分析：　　 高中階段的學生有一定的物理力學知識和動手實踐的基礎，制作紙橋完成情況應該普遍較好。但是由于是第一次接觸結構設計，很多很好的結構設計往往在制作過程中會因為設計與制作的脫節(jié)而“流產(chǎn)”。但是不斷的修正設計——動手制作的過程本身就是一個良好的創(chuàng)新實踐過程，在這個過程中每個用心的學生都能體會到自己設計的樂趣。限于學生對紙橋制作的結構認識的不同、掌握結構設計水平能力的不同，學生們最終制作出的紙橋完成設計要求的結果差異性也很大。動手能力強、思維靈活的同學更容易設計出承載比較高的作品，這樣可以讓他們把自己成功的經(jīng)驗向其他同學們分享。動手能力較弱、思維比較遲緩的同學可能更多的體驗解決問題過程的艱辛，這個過程同樣是一份可貴的經(jīng)驗，而且他們對結構設計的理解尤為深刻?！　? 三、教學目標 知識與技能目標：　　 1、理解結構的涵義、結構與力之間的關系?！　? 2、理解設計一個簡單結構應考慮的主要因素?！　? 3、能夠對紙橋進行合理的結構分析?！　? 4、能繪制紙橋結構的草圖，并制作紙橋結構模型?！　? 過程與方法目標：　　 1、在制作過程中，能夠對影響紙橋結構的各個因素進行合理的分析與恰當?shù)男拚！　? 2、初步學會制作簡單的紙橋結構，體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。　　 情感態(tài)度和價值觀目標：　　 1、形成和保持學生了解結構，研究結構的興趣與熱情?！　? 2、體驗解決問題過程的艱辛和獲得成功的喜悅?！　? 3、認識技術的創(chuàng)造性特征，培養(yǎng)勇于創(chuàng)造的個性?！　? 四、教學重點 完成紙橋結構的設計并畫出草圖；選擇合適的構件類型和連接方式搭建紙橋結構模型。 五、教學難點 選擇合適的構件類型和連接方式搭建紙橋結構模型?！　? 六、教學準備　　 教學資源準備：多媒體教學設備、通用技術專用教室、教學課件PPT、各類工具、普通A4紙張、膠水等　　 教學課件的準備：教學課件比較簡潔，多以直觀的圖片來說明，抓住關鍵知識點突出中心?！　? 課時數(shù)：正常為四課時，也可壓縮為兩課時，學生制作紙橋過程課余時間完成　　 七、教學過程 1、提出問題（第一課時）　　 老師：今天我們來學習簡單結構的設計，需要同學們自己來設計一個作品——紙橋。　　 （[圖片]介紹一個事例：一日本設計師在法國用7.5噸紙造了一座紙橋能同時站立20人。引入新課。)　　 老師提問：平常你所了解紙張的特性是什么？（柔弱）為什么柔弱的紙張搭成的紙橋能承受這么重的重量？(由學生回答中引出)因為紙橋的結構，設計師設計的獨特的結構能承受這樣的重量。　　 老師：我們來具體研究一下紙張的特性。[板書+課件]對于架在兩個橋墩上的紙橋，當中間放一個重物比如砝碼，它受到砝碼向下的壓力以外，還受到兩橋墩向上的支持力。綜合作用下橋面會發(fā)生彎曲形變，并產(chǎn)生相應的應力。在彎曲的過程中，紙橋的上表面處于彎曲的內層，受到向內的擠壓力；紙橋的下表面處于彎曲的外層，受到向外的拉力(如圖)；紙橋的兩個側面由于上下受力方向不同，必然會彎曲。　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ?。ㄒ鼋Y論）紙本身具有較強的抗拉能力，但抵抗壓力能力很弱。也就是說，在紙橋承受砝碼重力的時候，首先被破壞而出現(xiàn)折痕的是受到擠壓力的上表面，這是我們最不愿意看到的。因此，要想紙橋能夠承受一定的重量，設計合理的承重結構，就必須提高紙張上表面的抗壓能力，如何做到這一點呢?　　 2、理論探究（第一課時）　　 老師：在日常生活中，將一張紙立在桌子上是很困難的，但是把它折一下，或者卷成圓形，不但能立起來，而且還能在上面壓一小塊重物，也就是說，通過折邊或卷成圓弧形可以提高紙張的抗壓能力，由此，可得出結論選擇一個合理的截面形狀對于整個紙橋結構有著舉足輕重的作用。同時合理的截面形狀是構成整個紙橋結構各個構件的關鍵。　　 （課件展示[圖片]——一些典型構件的形狀）　　 （老師引導學生思考：）什么樣形狀的構件上表面抗壓能力強？承載比更大？（指導學生自己動手試一試）　　 （學生很快就能得到結論：方形結構抗壓性較弱，三角形和圓形結構抗壓性較強，而適當?shù)膶追N結構組合形成的組合結構抗壓性能大大增強）　　 老師：了解了紙橋構件的基本情況，我們再來了解一下構件的連接。合理的構件連接方式能有效提高整個紙橋結構的強度?！　? （課件展示[圖片]——一些典型構件的連接）　　 （老師引導學生思考：）什么樣的構件連接方式更牢固？更能提高整體結構的強度？　　 3、拓展思維（第一課時）　　 老師：談了這么多紙橋構件的選擇和連接，有一個問題擺在我們面前：究竟該選擇什么樣的紙橋結構，能滿足我們紙橋設計的要求，能盡可能的提高紙橋結構的承載比？　　 還是讓我們來看看現(xiàn)實生活中的橋梁結構吧，建筑學家的作品能給我們很好的啟迪?！　? (課件展示[圖片]幾種典型的橋梁結構)　　 （懸索橋略微說明，要想實現(xiàn)有難度；拱橋的設計必須考慮如何設計好拱形結構；重點還是放在橋面+橋墩設計承重結構上）　　 (課件展示[圖片]別人制作的紙橋結構)　　 （老師引導學生思考：）我們同學自己制作紙橋時候如何選擇合適的結構呢？（可讓學生繪制一下紙橋結構的草圖）　　 4、實踐活動（第二課時）　　 老師：我們探討了紙張的特性，簡單分析了紙橋構件的選擇與連接，也自己簡單設計了紙橋的草圖。那么接下來我們自己來制作一下紙橋結構?！　? （同桌兩同學為一小組，以小組為單位開始制作）　　 （老師邊觀察邊指導）　　 （引導學生一邊制作一邊調整原有的設計方案）　　 5、學生反思（第三課時）　　 （選擇一個小組的作品進行簡單評述）　　 老師：大家都選擇了不同設計方案來制作紙橋，我們來看看這個小組的同學設計制作的紙橋，他們采用的主要是什么結構？構件的形狀是什么？如何連接的？（學生思考回答）能不能再加以改進？如何改進?　　 (讓學生根據(jù)情況對自己作品進行深入思考，加以改進。已經(jīng)完成的同學則可以對紙橋進行必要的美觀修飾，各組同學之間可以適當交流經(jīng)驗，取長補短)　　 6、測試評價（第四課時）　　 （對每組學生的作品進行最低承重測試——一瓶豎直放置的灌滿水的500ML的飲料瓶，豎直放置于橋面上應保持穩(wěn)定狀態(tài)。）　　 （目測結構較為牢固的作品進行承重遞增測試——如無特定重物，可用課本疊加測試）　　 （可評選出若干不同種類的作品：滿足最低承重要求且用紙量最少的；用紙量在20張以內承重最重的；結構造型最漂亮的等等）　　 （如圖）