通用技术必修ⅱ苏教版1.3简单结构的设计学案

1、第三节 简单结构的设计、教学目标1. 知识与技能目标(1) 理解并巩固结构的涵义、结构与力之间的关系。(2) 能熟练分析一个简单结构应考虑的主要因素。(3) 能够对纸结构进行合理的结构分析，并设计一个简单纸结构。(4) 能制作一个简单纸结构模型。2. 过程与方法目标(1) 设计过程中，能充分认识不同纸结构承重性能的差异。(2) 在制作过程中， 能够对影响纸结构的各个因素进行合理的分析与 恰当的修正。(3) 能制作承重性较好的纸结构，体验发现问题、解决问题的过程。3. 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)

2、 认识技术的创造性特征，培养勇于创造的个性。二、教学重点完成简单纸结构的设计， 选择合适的纸结构形状和连接方式搭建纸结 构模型。三、教学难点 选择合适的纸结构和连接方式搭建纸桥结构模型。四、教学方法 用心 爱心 专心 教授、任务驱动、小组合作。五、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。这节内容有两个方面要求：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

3、、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。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结构的承重， 考虑到成本和 制作的难易程度，我决定选择纸材料，设计能承受一定重量的纸结构， 放弃木块等其他材料的结构制作。 纸张

4、本身很柔弱， 但是用纸张做出 来的纸结构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。 同时我要学生明白， 高中同学制作纸结 构要进行一定的研究， 怎么样才能让我们设计的纸结构用纸量少、 承 载重量高；怎么样才能设计出承载比高的纸结构。为此，我们确定了 纸结构制作的设计要求： 制作梁式结构的纸板， 整个纸结构必须全部 使用普通A4 (或16K)纸，最终设计出的纸结构用纸量应在 3张以 内。纸结构的连接只允许使用普通的胶水或双面胶 (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) 。纸结构在主要受力 面内应满足几何不变性，跨度要求 15cm以上，宽

5、度7cm以上，放置 在 2 块等高的木块上，最低承重要求为一灌满沙的沙盒(竖直放置 于纸板中央保持稳定状态，每个沙盒重约 600g),在此基础上承载比 越高越好(可做破坏性试验，看压多少块沙盒把纸板压垮) 。同时考 虑到这堂课为纸结构设计第一节课， 在让学生大致了解纸结构制作过 程的同时， 让学生摸索掌握制作纸结构的技巧， 为后面学生制作纸桥 等其他纸结构作好相应准备。3. 教学策略设计 用心 爱心 专心 纸结构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。(1) 首先对纸张的性质进行相应

6、分析，让学生掌握纸张的特点抗 拉性能强、抗压性能弱。(2) 由纸张的特点引出纸结构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， 追求的目标是纸结构的承载比应该尽可能大。(3) 纸结构形状的选择很重要，不同结构的纸结构抗压性能不同，引 导学生自己探讨选择合适的形状。(4) 纸结构的组合连接方式有多种，好的组合连接能够有效提高纸板 整体结构的强度。引导学生自己设计合适的组合连接方式(5) 学生自主设计承重纸板，分成小组讨论后形成小组方案。(6) 小组制作纸板。(7) 教师及时介入，通过对比介绍部分小组的作品，引导学生反思对 自己的设计进行相应调整

7、。(8) 在学生完成作品之后进行作品的简单测评，即选择部分小组作品 对其进行承重测试， 对于测试的结果引导学生思考如何调整修改原有 设计。(9) 教师指导学生思考，纸结构还能有什么应用，怎么设计？(为后 续纸桥制作作准备)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，制作纸结构完成情况应该普遍较好。 但是由于是第一次接触纸 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”。 但是不断地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。 限于学生对纸结构认识的不同、 掌握结构设计水

8、 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地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。六、教学准备 用心 爱心 专心1. 教学资源的准备 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。2.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。七、教学过程1. 提出问题 （ 图片 介绍两个事例

9、：（1） 一把纸结构制作的椅子 上能坐人。（2） 一位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 纸张搭成的纸椅、纸桥能承受这么重的重量（由学生回答中引出）因 为纸椅、纸桥的结构，设计师设计的独特的结构能承受这样的重量。 我们如何来设计能承受一定重量的纸结构？ 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板，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

10、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，在纸板承受砝 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，就必须扬长避短，提高纸张的抗压能力，发挥纸张 的抗拉能力，如何做到这一点呢 ?2. 理论探究 老师：在日常生活中，纸张的拉力表现得非常惊人。用纸张的一端挂 上重物（可用两块磁铁吸引夹住纸张） ，拉住纸张的另一端可

11、以轻松 将重物提起。而同时，纸张的抗压能力用心 爱心 专心 相对来说表 现的极为特殊。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结构有着举足轻重的作 用。合理的截面形状是构成整个纸结构构件的关键。 （课件展示 图 片 一些典型纸结构的形状） （老师引导学生思考： ）什么样形 状的纸结构抗压能力强？承载比更大？ （板书对几种基本形状的纸 结构进行受力分析） 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

12、连接方式能有效提高整个纸桥结构的强度。 （课件展示 图片 一些典型纸结构的组合连接） （老师引导学生思考： ）什 么样的构件组合连接方式更牢固？更能提高整体结构的强度？3. 拓展思维 老师：谈了这么多纸结构的形状和组合连接， 有一个问 题摆在我们面前：纸桥构件的形状和组合连接，如何合理搭配，才能 尽可能满足我们纸桥设计的要求，提高纸桥结构的承载比？ （请学 生按照设计要求设计纸板结构模型，在学案上画出草图）4. 实践活动 老师：我们探讨了纸张的特性， 简单分析了纸结构的形 状和组合连接， 也自己设计了纸板结构模型。 下面让我们自己来制作 一下简单的普通纸板结构模型。 （同桌两同学为一小组，以小

13、组为 单位开始制作） （图示几种简单纸结构的制作过程） （学生动手制 作，老师在旁边进行观察指导）5. 学生反思 （选择几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简单纸板结构模型， 我们来看看这个小组 的同学设计制作的简单纸桥模型， 他们采用的主要是什么结构形状？ 如何组合连接的？（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。各组同学之 间可以适当交流经验，取长补短 ） 用心 爱心 专心6. 测试评价 （挑选几组学生的作品进行承重破坏性测试在纸板 的中央，依次放上沙盒，直到纸板结构发生形变破坏，记下相应砝码 重量。）

14、7. 教师指导 老师与学生综合评价： * 小组的简单纸桥结构承重性能 最强。（为什么最强？） 引导学生思考：这个小组选择的是怎样的构 件形状？构件的连接如何？怎么搭配的？ 老师：今天这堂课，我们 自己动手制作了简单纸桥结构模型，虽然只是一个简单的结构设计。 但是我们体验到了结构设计的严谨与美感。 最后因为时间的原因， 我 们仅仅选取了几组同学的作品来进行测试， 尽管我们做的只是最普通 的纸桥结构模型， 但是我们依然可以看到同学们对结构设计的热情与 兴趣。很多同学的设计很有想法，但是还不是尽善尽美，还有可以改进的地方，希望同学们课后能相互探讨，独立思考、协作完成更好的 结构作品。八、教学反思 这节课选择了学生比较感兴趣的“载体”，所以学生 参与程度和热情相当高，教学重点和难点掌握得也比较扎实。然而， 实际制作中，还有很多不足，总结一下有这样几点：1. 学生掌握的结构设计思想与方法与动手实践能力总有差异。尽管 设计的方案很好