第一单元结构与设计第三节结构的强度与稳定性第二课时结构与稳定性-教学设计

地质版《技术与设计II》第一单元结构与设计第三节结构的强度与稳定性第二课时结构与稳定性教学设计地质版《技术与设计II》第一章结构与设计第三节《结构的强度与稳定性》第二课时《结构与稳定性》

一、课程标准要求能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。二、教材分析本节课是（地质版）第一章第三节《结构的强度与稳定性》第二课时《结构与稳定》。结构稳定性既是“第一章结构与设计”的重难点也是《技术与设计2》的一个重要的技术原理。本节内容在《结构与设计》中起到举足轻重的作用，本节主要包括稳定性的概念、影响结构稳定性的因素两个部分，学习好本节课将给以后的结构的设计奠定了基础。三、教学目标分析在确定教学目标时，我坚持以人的发展为根本宗旨，将学生作为认知、发展的主体，不仅要注重学生通用技术的基础知识和基本技能的掌握，还要注重学生技术素养和创新意识的培养。另外，在制定教学目标时，还考虑到了学校的有关条件、及其身边可以利用的环境条件，特制定教学目标如下：（一）知识与技能1、理解稳定与结构稳定的概念2、掌握影响结构稳定性的因素3、能运用影响结构稳定性的因素来判断结构的稳定性，并如何增加结构稳定性或降低结构的不稳定性提出自己的看法。（二）、过程与方法：通过观察生活中的情景照片、技术实验、对比试验、合作探究、设计竞赛等方法使学生学会归纳推理并懂得应用结构的稳定性相关的理论知识。（三）、情感态度价值观：1、通过学习，让学生亲身体验，自主学习，合作探究，通过分析讨论得到结论；培养学生的观察分析能力，独立思考能力，合作交流能力，创新应用能力；增强主动参与意识，并渗透安全教育、德育教育、创造发明教育2、通过学习，培养同学们团队合作能力，要鼓励学生表达自己的认识和判断形成实事求是的科学态度，应用所学知识服务于生活。四、教学重难点分析根据课程标准、教材分析等综合分析，特制定教学重难点如下：教学重点：1.稳定、不稳定、结构稳定的概念2.影响结构稳定主要因素教学难点：对常见简单结构设计进行正确分析，能够对稳定不合理结构提出改进意见，树立结构设计的安全意识。五、教学策略及教学方法分析在教学中充分利用PPT展示图示案例分析教学法和情景教学法，以任务探究驱动融合了技术试验、观察思考、自主探索、合作探究、归纳总结、师生互动等的教学方法来引导学生理解结构的稳定性的知识，并多举生活中的案例，让学生感知结构稳定在生活中的存在，帮助学生加深对结构稳定性的理解、应用。选择依据：技术来源于生活，同时又服务于生活，因此，本课精选了4个技术试验让学生归纳总结，这样决有利于知识的生成，符合建构主义知识生成的规律。创新点1：所有影响结构稳定性的主要因素都是通过小组合作探究的技术试验而获得的，技术试验的感性实践操作与物理学上受力的定量定性分析相结合。创新点2:把通用技术中的一般设计换成创造发明的中的创新设计，从而激发学生的创造发明的激情，科技创新教育和通用技术教育相结合，这是通用技术以后发展的新路子，尤其是地震仪的发明实践活动比赛让很多同学感到很兴奋很高兴。六、学生分析在学习本节课之前，学生已经学习了结构的概念、结构的受力分析、结构的强度等内容，学生对于什么是结构的稳定状态，已经有了一定的感性认识。例如：物体的倒与不倒。但这样的认识是比较片面的，结构的稳定性问题不仅仅是解决结构的倒与不倒的问题。本节课就是为了解决这个问题。所谓结构的稳定性是指”结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，即受外力后恢复原有平衡状态的能力”。所以，在提出结构稳定概念时要着重解决学生在认识上的误区。七、教学资源分析1．本节课因地制宜采用身边常见的材料进行为教学服务，如：多媒体、常见的凳子、矿泉水瓶、、螺杆、音乐盒、电线、铁丝等2.学案：让学生明确学习任务、技术试验步骤、知识框架及要求。。3.活动小组安排：按班内座次每6人成立一个小组，安排组长负责汇报汇总和组织任务完成。八、教学过程分析教师活动学生活动设计意图(一)情境导入：（多媒体展示）教师给学生播放CCTV电视台播放过的探索与发现里著名的《神户大地震》中的精选的一辆得以侥幸逃生的大客车的视频片断导入新课，特别强调带着思考问题“桥梁坍塌的原因是什么？”去观看视频学生观看视频，讨论并回答桥梁坍塌的原因。从而引出结构的稳定性的概念名词。播放视频给学生以震撼和思考（二）试验演示，概念推理：老师演示3组实验为：1、单摆演示2、倒摆演示3、不倒翁摆动演示，同时也设计了问题“这三种情况下最后的状态都是一样的吗，都稳定吗？”，让学生带着疑问去观察对比试验，从而为让学生小组讨论并推导出有关的结论做好铺垫在实验演示中，我让小组同学带着问题去观察以上的4组实验中的结构受到外力后有什么不同之处？有什么相似之处？从而让学生讨论归纳出试验1单摆演示、试验3不倒翁演示是同一类，外力结束后能够恢复到原来的平衡状态，这就是属于稳定的，而2倒摆则是外力结束后不能恢复到原来的平衡状态，是另一类，进而归纳出，这些是属于不稳定的。最后小组总结升华得出有关的稳定与不稳定的概念含义。学生观察试验演示总结出有关的结论，归纳出试验1单摆演示、试验3不倒翁演示是同一类，而2倒摆则是外力结束后不能恢复到原来的平衡状态，是另一类，进而得出稳定、不稳定两类结构。不是直接讲述概念而是让学生通过试验演示观察分析归纳出2类不同的结构特性。（三）通过技术试验推导出影响结构稳定性的因素：感性技术试验活动教师给学生安排做如下4个技术试验的任务驱动技术实验1：在同一平面上，放置2个装满水的矿泉水瓶，一个正立，一倒立，逐渐倾斜平面，观察现象？技术实验2：在同一平面上，放置2个矿泉水瓶，一个装半瓶水、一个装满水，逐渐倾斜平面，观察现象？技术实验3：一个钉子连接的木条三角形，一个用钉子连接的木条平行四边形，用同样大小的力拉动木条技术实验4：同样大小的金属条的平行四边形，一个使用钉子穿孔连接，一个是使用焊接理性受力分析活动技术试验中的瓶子的受力定量分析，继续突破重难点，通过受力的定量定性分析的结果再次确认并验证结论。教师安排思考任务：深度思考:定量定性分析:矿泉水瓶稳定没有倒下时，物体重心的垂线指向哪里？物体的支撑面和重心垂线的关系如何？尝试画出受力分析图开始倒下时，物体的支撑面和重心垂线的关系如何，此刻应该具备什么条件?尝试画出受力分析图物体在稳定状态时应该是具备什么条件？即如何判断一个结构是稳定的呢？让学生通过自学、小组技术实验、合作探究、归纳总结出出影响结构稳定性的几个主要因素，培养了学生的自学、观察、归纳分析汇总能力，尤其是技术学科更应让学生学会归纳分析。设计意义通过让学生亲自动手进行技术试验去感受以上试验，个人得出有关的结论，小组讨论生成最后的结论，从而让学生在试验中总结出有关的结论，生成知识而不是直接讲授，这样可以提高学生的动手实验和分析问题的能力，比直接讲授效果要好得多。通过技术试验受力的定量定性分析再次验证了以上技术试验的正确性。结论：重心的垂线在其支撑面上时，其物体结构都是稳定的，不会倾倒。让学生通过自学、小组技术实验、合作探究、归纳总结出出影响结构稳定性的几个主要因素，培养了学生的自学、观察、归纳分析汇总能力，这样符合自然学科的特点。同时融合了物理学上的受力分析去深度突破重点，学生印象更深刻，感性认识与理性分析相结合，这是自然科学的学习规律。（四）突破教学难点的活动安排,对常见的结构进行正确分析教师分组分工完成以下思考问题的任务，1-2组完成思考1-2,3-4组完成思考3-4,5-6组完成思考5-6，思考3：斜撑的自行车为什么不倒？如何判断一个结构是稳定的呢？思考思考4：比萨斜塔为什么斜而不倒？如何保证不倒？

思考5：演示试验的改变如何改变倒摆演示试验里的倒摆为稳定摆？思考6：如何把技术试验3里的平行四边形变为稳定结构？这个结论可以推广到多边形。学生首先独立思考问题，然后小组合作探究，最终小组派一个代表来回答问题。思考1：落地扇底座采用底座面积较大、较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的支撑面积大、重心低，进而结构稳定思考2：重心太高，不合适思考3：自行车的重心的垂线任然在三角形区域的支撑面范围内物体的重心的垂线位于比萨斜塔的支撑面范围内思考5：摆球的对面加一个重物，改变倒摆的重心位置，从而实现倒摆是一种稳定摆。思考6；加入横梁，让多边形的结构都变成三角形的结构的组合，这样就稳定了。安排学生通过6个案例的受力分析加深对影响结构稳定性因素的理解与应用，最终突破教学难点。（五）拓展提升：教师提问启发思考：1.凡是不稳定的结构设计都应该放弃吗？

2.凡是稳定的结构都必须是静止的吗？讨论:列举生活中不稳定结构的利用实现一定功能的例子教师提示：逆向思维应用：利用倒置的酒瓶的不稳定性预报地震学生回答提问并举例反驳门轴的旋转、校门自动门、相机固定结构手机振动器发动机驱动

…….等,很多防止学生理解成“结构的稳定性都是需要增强的”，通过逆向思维，发现生活中有增强或减少结构的稳定性都是有普普遍应用的。（六）走进创新设计，走进技术发明观察生活中不方便现象，根据本课学习的影响稳定性的知识，说出你的创新设计改进思路。可自己选一题，示例如下：1．盛放热水的暖瓶容易歪倒，不稳定，容易烫伤人。请设计一安全的暖瓶或底座，说出创意、画简单草图均可2．冬天路面下雪时路面比较光滑，自行车容易打滑，请设计一种稳定的不容易歪倒的自行车，说出创意即可。3.钢笔容易滚动，且钢笔掉到地上容易摔坏笔尖，请设计一种防止摔坏笔尖的钢笔，说出创意即可采取措施：创新设计名称降低重心增大接触面积改变结构形状材料及连接方式暖瓶【我爱发明】气球飘流也疯狂学生分组回答其中的一个问题：*****功能的暖瓶****功能的自行车****功能的钢笔把通用技术的设计和科技创新教育中的创新设计融合起来，把一般设计变成一种创新设计，激发学生创新思维，关键在于多教学实践。（六）技术试验实践竞赛活动技术试验实践活动1——扑克牌堆高比赛实践使用材料及器材：仅仅用一副扑克牌54张，一把剪刀，创新设计搭建一任意结构，越高越好，不准用胶带胶布等粘贴。评价规则及标准：1、在保证结构稳定性的情况下，看哪个组堆垒的最高？2、在堆垒同样高度的情况下，看哪个组用时最短，时间最短者获胜？

3、同样高度，同样时间，看哪个组的承重最大，承重最大者获胜？

4、公布竞赛结果，最后并请小组解释团队的科学设计原理。技术实验实践活动2——地震仪的发明比赛实践使用材料及器材：用所给特制带木板的铁支架、音乐盒、细铁丝、螺杆等所给物品，至少做一种结构的地震音乐报警器。（提示：所给原料不一定全用上，可用一部分，所给原料至少可做3种地震仪，做出一种即可）评价规则及标准：1、在“地震”情况下（木板模拟上下动）地震报警仪可以鸣叫报警警示人们。2、在能模拟地震报警的情况下，至少可以进行一个地震级别的报警，完成即可。

3、最后，请优胜小组解释团队的创意设计的科学原理。4、课下活动：在初步完成以上报警器情况下，尝试用所给材料进行多震级报警器的草图设计，级别越多越好，思考：还缺少什么材料、还应了解什么知识？学生分组竞赛，小组内分工合作，最终获胜小组同学来展示创意作品。附带：展示上课成功的部分作品该比赛时对结构稳定性的应用比赛。该地震仪比赛是对结构不稳定性或稳定性的应用比赛。因为主题可以是立柱、单摆等几种形式。防止学生在稳定性应用上的偏差（七）拓展升华他山之石，可以攻玉教师展示PPT图片：展示3个历届科技创新大赛中发明的地震探测仪器创新作品，拓展学生的发明思维思路。发明1：均安职中师生制作的“地震探测自动预警装置”获第十届广东省少年儿童发明奖一等奖。其指导老师陈有添称，该仪器曾提前13分钟预测今年2月份河源地震，并称该仪器目前已申请国家专利。陈有添称，该仪器是否有效果，还需经很多次试验才能确定发明2：广东顺德初中生孙可平发明地震自动分级报警器，在地震发生时,会发出刺耳的响声，不同铃声不同级别发明3：武汉小学生颜海天发明一种“水波地震观测仪”激发学生的创新设计思路，再次激发学生创新热情，把课堂推向高潮。展示历届科技创新大赛的作品，进一步启发和激发学生的创新思维。（八）评价升华总结教师安排学生进行如下评价：

从结构稳定性的角度考虑，以下建筑其设计合理吗？

颇有争议的“裤子设计”建筑W字母建筑建筑学生评价该设计，并提出自己的看法，小组内交流，最后派代表说出自己小组内的看法。激励学生去理性观察和思考日常生活中的各种设计，激发学生的爱国热情。（结束语）总结提升：这节课我们学习了结构的稳定性，同学们通过亲身体验技术设计，有效提高了自己的动手实践能力和创新设计能力…….我们不仅要认真学习通用技术，还要创造性地应用技术原理来进行创新设计，变通用技术一般设计为发明创造创新设计，传承技术文明，引领科技创新，创造美好的明天，让中华