简单结构的设计

1、普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品i简单结构的设计自动冲厕器模型的设计和制作作者：翁文雄【教授对象】高中【教材分析和处理】本节课的内容是苏教版技术与设计2 2 第一单元第三节，这一单元 的教学内容的结构是： 认识结构宀探析结构宀设计结构宀欣 赏结构 ，在前面的学习中学生已经认识了常见的几种结构并学习了结构 中的两个重要特性：结构的稳定性和结构强度。本课是在此基础上通过设 计和制作一个简单的结构（相框）来使学生领悟设计中的目标要求与应考 虑的具体因素的关系。本节的内容位于单元的第三个环节设计结构,既是对前面知识点的提升， 使学生

2、获得了简单结构的设计的基本思路和基 础知识，又为往后设计和制作复杂的结构打下基础， 是学生由理论到实践 的过渡。教材要求学生设计和制作一个简单的相框，笔者在给前两届学生上这 堂课时，完全按原教材让学生设计制作简单相框，课堂效果不尽人意，这一次笔者改为设计制作一个自动冲厕器， 课堂效果颇佳，经分析有以下 原因：（1 1）前者是一种“静”的结构，过以简单通俗，不能引起学生的 兴趣。后者是一种“动”的结构，内涵物理学原理，给人神秘感，能吸引 学生的好奇心。（2 2）前者对结果的评价模糊，后者只有成功和不成功两种 结果，成功者兴高采烈，有成就感。不成功者继续努力，不甘落后。（3 3）后者制作简单，制作

3、时间短， 材料（泉水瓶、废弃圆珠笔芯）易得 。所以把相框的制作改为冲厕器的制作后教学过程得到进一步的简化，学生的普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品2主动性和积极性得到大大的提高。【教学设计】1 1 课时安排1 1 课时2 2 教学策略（1 1） 学生是学习的主体， 教师是引路人， 本节课通过教师的讲解和启发让 学生将结构设计的内涵内化到自己所制作的模型中去， 使学生学到的知识 得到应用和升华。（2 2） 承接上一节课稳固结构的探析中学习到的一个内容：“结构不稳定性的应用”并结合教师课前收集到的自动冲厕器的使用图片或视频，引导和

4、要求学生设计制作一个自动冲厕器模型。 在教学过程中，教师只提出 设计的目标和要求，而让学生根据目标和要求去考虑设计中的具体因素，在制作中自我感悟，以达到授人于渔的教学目的。3 3 重点和难点（1 1）重点：让学生根据目标和要求去考虑设计中的具体因素，指导学 生学习从不同角度思考问题，鼓励学生多方案解决问题。引导学生思考， 不同的设计所要重点考利的因素是什么。（2 2）难点：模型的制作。4 4 教学用具（1 1）通用技术专用教室（有多媒体），常用的金工、木工工具。（2 2）学生自备大小矿泉水瓶、废弃圆珠笔芯。5 5 教学过程普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设

5、计评选通用技术教学设计参赛作品3教学环节教师活动学生活动教学意图（1 1） 提问： 生活中同 学们发现哪些在结构 设计上存在缺陷的物 品？（2 2 ）多媒体展现生活中常见的结构设计上 存在缺陷的物品如： 座椅、门窗、小家电（3 3）提问：根据使 用要求在物品的结构 设计中因注意哪些具 体因素？讨论并回答复习前一节课的内 容：影响结构稳定性 的因素；影响结构强 度的因素。一、巩固旧知，导入 新知观祭并发表意见回答问题过渡到本课的新内容二、初识自动冲厕器，提出设计的目标和要 求（1 1 ）播放自动冲厕器工作过程的图片或视 频，简单介绍其工作 原理。（2 2 ）提出自动冲厕器模型的设计目标和要 求。

6、板书：目标和要 求 1 1、实现全自动。2 2、 冲水时间可调节。3 3、 每次冲水的冲击力足 够大。观看，听讲， 思考， 提冋。培养学生先看后想， 最后动手的好习惯。明确设计的目标和要 求保证学生作品的成功 率。三、学生动手制作， 教师巡视辅导。巡视， 个别辅导，强调工具的安全使 用，规范操作。指导 学生从不同的角度思 考问题，鼓励学生多 方案解决问题，引导 学生理性地分析设计 中要考虑的具体因 素，克服出现设计缺 陷。分组，分工动手制作学生通过动手亲历，感悟设计中要考 虑的具体因素与设计 目标和要求的关系。培养学生的动手 能力。增进学生间的 交流合作能力。普通高中通用技术课程网 2008

7、年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品4四、学生自评，教师点评分别选取一个成 功的模型，和一个不 成功的模型进行点 评，点评要点：（1 1） 影响全自动的因素： 重心的位置、摩擦力 的大小。（2 2）影响定 时的因素：转动桶的 大小，进水量的大小。（3 3 ）影响冲击力的因素：转动轴的位置， 转动桶的大小。（4 4） 作品的整体性及创新 点。自述本组作品取突 出的特点和创新点， 接受同学们的评价。自述本组作品失败 的原因和改进的方 案。对本节课的教学内 容作总结，培养学生 分析问题的能力。激 发其创新意识。五、布置课后作业要求学生写一篇课 后感，板书：一堂通用技术

8、课（自动冲厕器模型的 制作）后感 内容概括：1 1、 科学原理（课本 和老师的教授情 况）2 2、 材料的来源和准 备3 3、 构思4 4、 制作过程5 5、 同学间的合作6 6、 成功的喜悦7 7、 感受8 8、 记录反馈课堂教学效果，反馈这一课或一 段时间学生的课堂反 应、参与通用技术学 科的意识、学习中的 合作情况、知识掌握 的情况、出现的情感 变化等。教师根据同学们 的反馈对教学进行调 整优化。【课后小结】这一课以贴近学生生活的自动冲厕器为题，重点放在让学生自己想、 自己做、自己评。从诱导学生的好奇心开始，好奇心是促进学生创意设计 的强大动力，学生在构思中，将其整理加工成与众不同的创意

9、， 经过亲历 动手完成一件自己满意的作品，不仅提高了学生的动手操作能力，更重要 的是提高了学生的学习能力，使学生有了挑战自我，超越自我，追求成功 的动力，这对今后学生的创新实践起到巨大的作用普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品5【收获和反思】自动冲厕器模型的制作分为两部分：支架和转动桶，原来的设计是 用三块木板来钉成一个支架，如果让同学们上课时才开锯木板显然时间是 不够的。所以在课前老师必须把大块木板按设计的大小尺寸锯开，以便学生使用。记得第一个班上课时笔者就提前一个小时去锯木板， 虽然使用了 电锯，但为一个班的实验要锯上三十块

10、小木板也把我累个汗流浃背。给第二个班上这堂课时，学生们在制作中产生了一个创新的作法： 用大号的矿 泉水瓶制作支架，制作工具仅用到剪刀。这一创新的改良大大地简化了支 架的制作过程，降低了制作难度，缩短了制作时间，使用的效果也比用木 板做的好。我内心禁不住发出由衷的赞叹：实践出真知，学生们的智慧是 无穷的啊！在这一课的教材处理上，我用冲厕器的制作代替了原教材上的简易 相框的制作，并特意安排学生写一篇课后感，作为本课的课后作业。以便 检验这一改动后的课堂效果。 上一学期也安排过这样的作业， 当时上交作 文的为数不多，上交来的作文大都只写一、二百字，没有深度，显然学生 不重视通用技术课，采取敷衍的态度

11、。这一次为了避免这种情况的发生，我及时与语文老师进行了沟通， 请他们也以此作为一次语文课的作文作 业， 语文科的老师们都欣然答应。果然，有了语文老师的帮忙，这一次每 个班的上交率都超过了 95%95%，作文的字数多，质量好，同学们这次很认 真。这一结果，给我的感受颇深：教学过程中，学科组间的合作是很有必 要的啊。普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品6附件 1 1：课堂实况上通用技术课去只给老师三分钟我们已经迫不及待我们当主角老师当配角你给我闭嘴你耕田来我织布我的心跳了出来成功的喜悦耶*V老师也来沾咱们的光普通高中通用技术课程网

12、2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品7附件 2 2：课堂效果反馈一堂通用技术课后感高二（6）刘晓军上周的通用技术课，我们到实验室，做了一项伟大的发明一一厕所自动冲 水器。别看它的名字那么有“气魄”，其实它的结构很简单，做起来也比较容易，不过 用到的科学道理还真不少，老师给我们的要求是：在冲厕所的水桶未满时，直立正放,水满时，水桶自动翻转，倒出里面的水，而后水桶恢复原位继续接水我们的材料是废弃的矿泉水瓶，废弃的笔芯，安全又环保我们小组是五个成员，暝思苦想后，我们制定了一套设计方案：剪下矿泉水瓶的底部 约2 厘米做底盆，用来接水桶翻转后倾倒出来的水；再从瓶

13、身上剪下两条长约 6 厘米，宽 1.5厘米的长方形薄片，分别粘在底盆的两侧做支架，为防止支架太软而变形，可多剪几 片粘在一起，增强其硬度；水桶就用瓶口的锥形部分来代替然后找准重心，在水桶上钻 两个小孔，把笔芯穿进去，架在做好的支架上，这样一个简易的厕所自动冲水器就完成 了.确定了方案后，我们开始分工动手制作，我的任务是做水桶部分，并找出重心钻空 做水桶其实很简单，只要动动剪刀，剪掉矿泉水瓶上面部分就完成了 有难度的是找重心 一旦找不好，整个装置就失败了 我先是用手指轻轻镊住水桶的两边，然后往里面倒水，观察在水倒满时水桶能否自 动翻转，经过几次试验，我确定了重心，并钻了孔，穿上笔芯，然后架在其他

14、成员已经做好的支架上看着完成的作品，我们兴奋了好一阵子，我们小心翼翼地捧着作品，像捧着一件稀 世珍宝,可是作品却没有通过测试，因为在水满时，水桶翻转的角度太小，水不能完全倾 倒出来此时,我们五个人像霜打的茄子，一下子就焉了 看着大家失望的表情，我打气的说: “大家别放弃啊,现在还有时间，我们可以再做一个听我这么一说,大家立马来了精神，便一起查找分析了失败的原因：重心选的偏上，导致不能完全翻转找到了原因,动手做起来就简单了许多，几分钟时间，我们的第二件作品就隆重登场 了，普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品8我门信心满满的拿去给老

15、师做测试看着水缓缓地注入水桶，我们的心也跟着紧了 , 就在水将要满的一瞬间，水桶翻转了，水完全倾倒了出来，随即空水桶直立起来，稳稳地 停住了.胜利的一幕让我们激动的欢呼起来.“三个臭皮匠顶过一个诸葛亮”，看着那些个高大男生一脸沮丧的表情，那股说 不出的自豪感猛在我的心田中涌现，真是太开心了。经过这次实验，我真的感觉到有的东西必须得够自己亲手去实验，亲手去制作，才能体会得到那种无法言喻的成功快感的。一堂通用技术课后感高二（15）崔晓敏闹铃“铃铃铃”地作响，我手里带着一个椰树矿泉水瓶，气喘吁吁地向实验室跑 去。带着满腹的喜悦和好奇感，我进入了喧嚣的实验室。自动冲厕器，尽管在生活中 我并不陌生， 但

16、望着空荡荡的水瓶这个极难让人将它与冲厕器联系在一起的东西我却 一筹莫展。 “同学们，请大家都回到自己的小组里。我们今天的任务是用一个矿泉水 瓶和一根一次性筷子制作成一个自动冲厕器， 你们手上都有工具，可以利用他们来辅 助你们完成任务”通用技术老师作出一番简要的介绍后， 实验市里随即传出了各 种叮当做响的杂声。自动冲厕器主要分为两部分：一个是冲厕桶本身，另一部分是支撑冲厕器筒的架 子。冲厕桶要讲究自动性，需要重心不平衡。而支架则讲究牢固性，它的功能主要是 保证冲厕器来回翻转。组员们经过一番讨论，最后的意见达成一致：大家分成两个小 组，分别制作自动冲厕器的各个部分。“叮叮叮”“咚咚咚” “咔嚓咔嚓

17、”，大家剪的剪， 敲的敲，钉的钉，各种声音此起彼伏充满了整个教室，我们的心跳也随着声音的旋律 跳动着。我们显得那样的专业，那样的精神，仿佛一个将要震撼全球的伟大发明将要 诞生于此。“喂，我们的弄好了，你们那边的怎样了？”事先完成任务的同学心切地问。“快 好了，就差那么一点点了。 OK!完成了！现在就让我们把这两个绝美的搭档连在一 起吧！ ”于是，大家靠在一起，七手八脚地将那两个部分拼接在一起。由于组内的分工明确，组员们的积极配合，我们的作品很快地展现在众人的面前。“现在你们的作品还没有真正的完成，你们作品的成功与否就要看最后一步一一 试验！ ”老师看了我们的自动冲厕器，语重心长地说。我们此时的

18、心情就如一根被绷 紧的弦丝。大家带着希望，一拥而簇，向水龙头处跑去。望着冲厕桶内的水越涨越高， 我仿佛可以听到大家急促的呼吸声。“叮咚”，冲厕桶由于水高的作用向下翻转，桶内 的水也便自普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品9动性地向下冲去。“好耶！成功了！ ”就在大家还诶来得及分享成功的喜悦 的时候，一个新的问题有出现了一一冲厕桶向下翻转冲水后却不能自动转回来，如此一来就完成不了它的自动性。“快，把它拆开来，看哪儿出了问题了。”“不，先等等，我们先从整体上来观察，看看哪个部位影响了工作效果”“喂，好像是这儿出了问题大家七嘴八舌的，

19、很快，我们便弄出了为题所在-冲厕器的重心没有固定以及冲厕桶和支架的摩擦力太大。大家又一涌而簇，向实验室跑去。“这儿多加几枚钉子。这儿磨光滑点”。水龙头处又重新聚集了我们的人员人马，此时我们的性情变得更加凝重，我们只 有屏住呼吸， 等待着成功的那刻向我们走来。 “叮咚”冲厕桶向下翻转， 经过漫长的 2 秒钟， “叮咚”冲厕桶终于有自动翻转回来。“好耶，好耶！”欢呼声，派掌声顿时如 雷鸣般响起，空荡的教学楼里传来一阵阵欢乐的回声。课后，我的心情久久不能平静。望着这个凝结了我们的智慧、努力与成功的小东 西，我不再认为将它与生活中的冲厕器联系在一起。自然界的发展是一个过程，人类 的发展更是一个过程，而

20、每一个个复杂的过程其实都是从一个个简单的过程发展而 来。即使是莱特兄弟发明的飞机，我相信那曾经也是一块块小木板。所以不难预测， 人类的社会将会因为有人类的智慧而发展得越来越好。一堂通用技术课后感高二（6）刘玉婷提到通用技术课，可能很多人都会问：“它是不是一门关于我们通常用到的东西 的技术方面的课呢？ ”没错，它所传授的东西与我们的生活有着非常密切的联系。所 以，我非常喜欢这们课程。特别是上周的那节通用技术课，使我更加地喜爱通用技术 了。上周的星期二，在老师的带领下，我们去了实验室进行我们的通用技术手工课。 在实验室里，老师把我们分成了几个小组，并要求每个小组利用“不稳定性”的原理 制作一个“自

21、动冲厕器”模型。所谓“自动冲厕”，就是让某一盛水容器在盛满水时， 能够自动将所盛的水倒入粪坑冲厕，然后又能自动返回原位。明确了老师的要求后，我们便和各自的组员开始对“自动冲厕器”进行了分析。 在这过程中我们提出了两个问题：怎样自动冲？怎样自动返回？通过一番激烈的探讨 后，我们终于理清思路，找到了制作“自动冲厕器”的方法。于是，我们便顺着我们 共同的想法，普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品10向着我们共同的目标一一“自动冲厕器”的构建“进攻”了。首先，我们凑齐了我们所需要的材料：三块小木板，一支圆珠笔笔芯，一个矿泉 水瓶和若干小

22、铁钉。然后，小组里便进行了分工。一些同学负责将三块木板钉成凳子 模样，并以“凳面”为底分别在两“凳腿”的同一中上位置穿一个略大于笔芯的孔， 用来承载笔芯所充当的轴。另一些同学负责剪取水瓶的上部做为瓶口为底的容器，并在它的上面对应穿两个略偏容器底的孔，并且该孔恰巧能穿过笔芯，以防止漏水。这 样就能达到自动倒水了，还有瓶口为容器底重心在底也就能达到自动回位了。最后，我们将“凳子”倒置，通过笔芯轴将容器穿挂在两“凳腿”之间。哇！终于完成了， 真高兴。但我们还是挺担心的，不知它是否能“自动冲厕”。带着忐忑不安的心情，我们去到了水池旁做实验。在整个实验过程中，我们的心都绷得紧紧的，特别是在水 即将满的那

23、一刻，我们的心都要跳出来了。但当我们看到我们的“自动冲厕器”自动 倒掉水，又自动回到原位时，我们实在无法克制自己的感情，都激动地跳起来，欢呼 起来这次成功使我们明白了 “人有两件宝，双手和大脑，用手又用脑，事事做得好。 ”同时，我也深深的感受到了团结协作的力量。要不是大家的默契配合，要不是大家的 共同努力，我想我们是无法取得这次成功的。通用技术课使我收获了这么多，我真的太感谢，太喜欢它了。一堂通用技术课后感高二（10）邢增丽以往的通用技术课，都是老师在讲课。这回可好了，有了让同学们大展身手的机会。老师让我们找材料。同学们为了不浪费资源一一一次性筷子，大家都用用过的笔 芯，还有矿泉水瓶。老师打开

24、实验室的门，大家都争先恐后地挤进去。木块敲撞声、钉钉子的声音、普通高中通用技术课程网 2008 年海南省“教科杯”教育教学论文和教学设计评选通用技术教学设计参赛作品11构思：如图所示用锯割木块的声音 各种声音嘈杂在一起。老师说明大致过程后，说是利用不稳定 性的原理来制作的。老师一声令下“开始”，大家便开始动手。起初，我们组员都不知如何下手，材料摆在面前，有木块、笔芯、水瓶、钉子、 铁锤、剪刀等。聪明的玉婷想出了大致模型，向我们描述后，大家就分工合作。玉婷用钉子把木版钉成了象“业”字的型状，贞娜便在木版上用钉子打了个孔， 我们几个人便用力地压住木版。冰冰巧妙地在瓶子上刺了两个洞，把笔芯插了进去，

25、 瓶子则悬在笔芯上。只差最后一步了，我们都看到了成功在向我们招手。我们当中， 有的人抓紧木板，有的人则把笔芯插进木板上的孔。可是，只能穿过一个孔，搞了一 会儿，终于插了进去。我们特别高兴，就去厕所试验了一下。装满了水，它便自动倾斜，把水倒了出来 我们告诉老师说我们成功了。但是，老师却说水倒完后，瓶子要能自动回到原位，可 是我们的瓶子却不能。机智的玉婷就想到了只要把孔钻到大一点儿，但要适度。搞好 了之后，我们就又再一次去试验。终于成功了！我们高兴得合不拢嘴的。贞娜还说要 照个相来纪念。这时，我们看到周萍和李蕾捧着她们的作品在拍照呢！“铃，铃，铃”下课铃响了，大家各自拿着自各儿的作品回去，脸上挂满了 喜悦的笑容。这节通用技术课我们上的很开心。毕竟这是我们动手实践搞出了自己理想的作品， 因为所付出的努力得到回报。但在这一结果中，有的人失败了，有的人成功了，但他 们都是喜悦的，因为在这一过程中，至少他们都努力过！我的自动冲厕器模型的制作失败了555高二（8）张凤花原理：主要是利用重心的不稳定性。随着水位的增高，瓶子的重心升高。禾 U 用水的重 力，使装水的容器自动翻倾，起到自动冲厕所的效果。一但容器内的水质量变小时， 重心降低，容器又会翻转回来，恢复成直立状态。材料：一个矿泉水瓶，三块大小相同的