《简单结构的设计》教学设计.doc

简单结构的设计教学设计作者单位：无锡市第一中学 姓名：钱一千联系方式：E-MAIL:qyq1000126.com MP:13023336888一、教材依据通用技术苏教版技术与设计2 第一单元结构与设计 第三节简单结构的设计二、设计思想1、教材分析：本节课是第一单元结构与设计第三节简单结构的设计，这节课有两个方面要求：一是能够对所做的结构进行简单分析，熟悉设计一个简单结构所应考虑的主要因素；二是进行一个简单结构的设计，绘制设计图并制作模型或原型。分析教材本单元的前后章节常见结构的认识、稳固结构的探析，这些章节中涉及到结构与力、结构的类型、结构的稳定性、结构的强度等知识点与本节课有很强的延续性，因此本节课重点应放在如何在设计简单结构的过程中，结合这些知识点，让学生发挥自己的创造力，设计出既符合要求又各具特点的简单结构。2、设计理念：简单结构的设计，关键在于这个简单结构“载体”的选择。按照教材上的要求选择简易相框的制作，在实际教学中很难吸引学生的兴趣。现在的学生数码相机的使用非常普遍。好的照片他们或许会用来作电脑桌面的壁纸，或许能放在手机中欣赏，却很难会再打印出来放在相框中。甚至还有一些学生，他们拥有电子相框、MP4等电子设备，又怎么会有兴趣来制作相框呢？所以必须另选一个新的“载体”来制作简单结构，才能充分调动学生积极性和主动性，培养他们对结构设计的兴趣。因为是结构设计，所以我很自然就会考虑到桥梁的设计，考虑到成本和制作的难易程度，我决定选择纸桥，放弃木桥等其他材料的桥梁结构制作。纸张本身很柔弱，但是用纸张做出来的纸桥却能承载一定的重量，这充分说明了结构设计之功效，而且也能体现结构与力的关系。同时桥梁结构的类型很多，结构中的拱形结构和框架结构也能从纸桥设计中充分体现。同时我要学生明白，高中学生制作纸桥不是为了用纸做出来的像桥梁形状的结构，而是应该让我们设计的桥梁能够承载一定的重量，设计出合理实用的结构。为此，我们确定了纸桥制作的设计要求：整个纸桥结构必须全部使用普通A4（或16K）纸，最终设计出的纸桥用纸量应在20张以内。构件的连接只允许使用普通的胶水（胶水只能起到辅助连接，不可用来承重，所以不可使用乳胶等）。纸桥在主要受力面内应满足几何不变性，跨度要求20CM以上，宽度7CM以上，高度5CM以上，最低承重要求为一瓶竖直放置的灌满水的500ML的饮料瓶（竖直放置于桥面上应保持稳定状态），在此基础上承载比越高越好。同时考虑到学生具体情况，我要求相邻两个学生为一组，按小组设计制作纸桥，一方面提高效率，另一方面也能培养学生的协作精神。3、教学策略设计：纸桥设计的要求并非这节课才提出，而是在结构设计的第一节课就已经提出，这样就可以让学生在学习前面知识的同时进行思考，本节课则是对纸桥制作进行具体指导。首先对纸张的性质进行相应分析，让学生掌握纸张的特点抗拉性能强、抗压性能弱。由纸张的特点引出纸桥要承重就必须扬长避短，设计合适的结构提高抗压性能，才能承受一定的重量。不同结构的承重能力不同，追求的目标是纸桥的承载比应该尽可能大。纸桥构件的选择很重要，不同结构的构件抗压性能不同，引导学生自己探讨选择合适的构件。构件的连接方式有多种，好的连接能够有效提高纸桥整体结构的强度。引导学生自己设计合适的连接方式。介绍一些常见桥梁结构的类型，让学生自主设计纸桥时能有一定的参考价值。学生设计并制作纸桥，在制作过程中能根据设计要求对自己的结构设计方案进行调整。最后在学生全部完成作品之后进行作品的考核测试，即对制作出的纸桥结构进行承重测试，对于测试的结果指导学生进行相应修改。本节内容正常安排为四课时，第一第二课时为分析设计制作阶段，策略可在此阶段完成；第三第四课时为修正测试评价阶段，策略可在此阶段完成。4、学情分析：高中阶段的学生有一定的物理力学知识和动手实践的基础，制作纸桥完成情况应该普遍较好。但是由于是第一次接触结构设计，很多很好的结构设计往往在制作过程中会因为设计与制作的脱节而“流产”。但是不断的修正设计动手制作的过程本身就是一个良好的创新实践过程，在这个过程中每个用心的学生都能体会到自己设计的乐趣。限于学生对纸桥制作的结构认识的不同、掌握结构设计水平能力的不同，学生们最终制作出的纸桥完成设计要求的结果差异性也很大。动手能力强、思维灵活的同学更容易设计出承载比较高的作品，这样可以让他们把自己成功的经验向其他同学们分享。动手能力较弱、思维比较迟缓的同学可能更多的体验解决问题过程的艰辛，这个过程同样是一份可贵的经验，而且他们对结构设计的理解尤为深刻。三、教学目标知识与技能目标：1、理解结构的涵义、结构与力之间的关系。2、理解设计一个简单结构应考虑的主要因素。3、能够对纸桥进行合理的结构分析。4、能绘制纸桥结构的草图，并制作纸桥结构模型。过程与方法目标：1、在制作过程中，能够对影响纸桥结构的各个因素进行合理的分析与恰当的修正。2、初步学会制作简单的纸桥结构，体验发现问题、解决问题的过程。情感态度和价值观目标：1、形成和保持学生了解结构，研究结构的兴趣与热情。2、体验解决问题过程的艰辛和获得成功的喜悦。3、认识技术的创造性特征，培养勇于创造的个性。四、教学重点完成纸桥结构的设计并画出草图；选择合适的构件类型和连接方式搭建纸桥结构模型。五、教学难点选择合适的构件类型和连接方式搭建纸桥结构模型。六、教学准备教学资源准备：多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件PPT、各类工具、普通A4纸张、胶水等教学课件的准备：教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点突出中心。课时数：正常为四课时，也可压缩为两课时，学生制作纸桥过程课余时间完成七、教学过程1、提出问题（第一课时）老师：今天我们来学习简单结构的设计，需要同学们自己来设计一个作品纸桥。（图片介绍一个事例：一日本设计师在法国用7.5吨纸造了一座纸桥能同时站立20人。引入新课。)老师提问：平常你所了解纸张的特性是什么？（柔弱）为什么柔弱的纸张搭成的纸桥能承受这么重的重量？(由学生回答中引出)因为纸桥的结构，设计师设计的独特的结构能承受这样的重量。老师：我们来具体研究一下纸张的特性。板书+课件对于架在两个桥墩上的纸桥，当中间放一个重物比如砝码，它受到砝码向下的压力以外，还受到两桥墩向上的支持力。综合作用下桥面会发生弯曲形变，并产生相应的应力。在弯曲的过程中，纸桥的上表面处于弯曲的内层，受到向内的挤压力；纸桥的下表面处于弯曲的外层，受到向外的拉力(如图)；纸桥的两个侧面由于上下受力方向不同，必然会弯曲。（引出结论）纸本身具有较强的抗拉能力，但抵抗压力能力很弱。也就是说，在纸桥承受砝码重力的时候，首先被破坏而出现折痕的是受到挤压力的上表面，这是我们最不愿意看到的。因此，要想纸桥能够承受一定的重量，设计合理的承重结构，就必须提高纸张上表面的抗压能力，如何做到这一点呢?2、理论探究（第一课时）老师：在日常生活中，将一张纸立在桌子上是很困难的，但是把它折一下，或者卷成圆形，不但能立起来，而且还能在上面压一小块重物，也就是说，通过折边或卷成圆弧形可以提高纸张的抗压能力，由此，可得出结论选择一个合理的截面形状对于整个纸桥结构有着举足轻重的作用。同时合理的截面形状是构成整个纸桥结构各个构件的关键。（课件展示图片一些典型构件的形状）（老师引导学生思考：）什么样形状的构件上表面抗压能力强？承载比更大？（指导学生自己动手试一试）（学生很快就能得到结论：方形结构抗压性较弱，三角形和圆形结构抗压性较强，而适当的将几种结构组合形成的组合结构抗压性能大大增强）老师：了解了纸桥构件的基本情况，我们再来了解一下构件的连接。合理的构件连接方式能有效提高整个纸桥结构的强度。（课件展示图片一些典型构件的连接）（老师引导学生思考：）什么样的构件连接方式更牢固？更能提高整体结构的强度？3、拓展思维（第一课时）老师：谈了这么多纸桥构件的选择和连接，有一个问题摆在我们面前：究竟该选择什么样的纸桥结构，能满足我们纸桥设计的要求，能尽可能的提高纸桥结构的承载比？还是让我们来看看现实生活中的桥梁结构吧，建筑学家的作品能给我们很好的启迪。(课件展示图片几种典型的桥梁结构)（悬索桥略微说明，要想实现有难度；拱桥的设计必须考虑如何设计好拱形结构；重点还是放在桥面+桥墩设计承重结构上）(课件展示图片别人制作的纸桥结构)（老师引导学生思考：）我们同学自己制作纸桥时候如何选择合适的结构呢？（可让学生绘制一下纸桥结构的草图）4、实践活动（第二课时）老师：我们探讨了纸张的特性，简单分析了纸桥构件的选择与连接，也自己简单设计了纸桥的草图。那么接下来我们自己来制作一下纸桥结构。（同桌两同学为一小组，以小组为单位开始制作）（老师边观察边指导）（引导学生一边制作一边调整原有的设计方案）5、学生反思（第三课时）（选择一个小组的作品进行简单评述）老师：大家都选择了不同设计方案来制作纸桥，我们来看看这个小组的同学设计制作的纸桥，他们采用的主要是什么结构？构件的形状是什么？如何连接的？（学生思考回答）能不能再加以改进？如何改进?(让学生根据情况对自己作品进行深入思考，加以改进。已经完成的同学则可以对纸桥进行必要的美观修饰，各组同学之间可以适当交流经验，取长补短)6、测试评价（第四课时）（对每组学生的作品进行最低承重测试一瓶竖直放置的灌满水的500ML的饮料瓶，竖直放置于桥面上应保持稳定状态。）（目测结构较为牢固的作品进行承重递增测试如无特定重物，可用课本叠加测试）（可评选出若干不同种类的作品：满足最低承重要求且用纸量最少的；用纸量在20张以内承重最重的；结构造型最漂亮的等等）（如图）