1建筑桁架模型设计教学设计方案.doc

授课年级建筑桁架模型设计与制作授课年级中职一年级授课专业建筑工程施工学生数50人授课时数4课时教材版本机械工业出版社 卢光斌主编国规教材土木工程力学基础（多学时）教学内容分析本节教学内容选用机械工业出版社出版的卢光斌老师主编的国规教材土木工程力学基础（多学时）6.2.1静定平面桁架。本节课是在学生学习第3章轴向拉伸压缩、第4章直梁弯曲、第5章受压构件稳定性等内容，并对平面结构的几何组成有一定认识的基础上进行学习的。通过本节教学实践活动，学生在教师的指导和操作课件的导航下，自主完成桁架模型的选型与制作。根据土木工程力学基础的课程标准要求，中职学生对建筑桁架相关知识注重定性化的掌握，而不过多强调定量的计算分析。学生通过参与建筑桁架模型的设计与制作，能有效地帮助学生实现这一学习目标，掌握桁架的基本构成，认识桁架的受力特点，构建形象化的建筑桁架知识框架。教学目标分析（1）知识目标：掌握平面桁架的基本构成，理解平面桁架的受力特点，了解桁架在工程中实践应用。（2）技能目标：学生能运用所学建筑桁架基本知识，在教师指导和操作课件的引导下，拼装简单桁架模型；培养勤于思考、自主探究的能力，规范施工操作行为，并学习运用模型去观察思考生活中遇到的实际问题。(3)情感目标：培养互助友爱的团队合作精神；养成一丝不苟的工作习惯；树立文明、安全的生产意识。学情特征分析共 13 页，第 1 页本节知识是中职力学课程最后一部分内容，学生通过对力学课程的学习，已掌握一定的力学基础知识，具备参与桁架定量受力分析的初步能力。同时他们对操作性学习热情较高，并具备一定的小制作能力。但这个年龄段的学生安全生产意识较差，对学生进行安全生产和自我保护教育是十分必要的。教学重难点项 目内 容解 决 措 施教学重点平面桁架构成与桁架中杆件的受力特征多媒体课件动画演示分析说明桁架模型拼装播放桁架模型制作视频，供学生模仿操作教学难点桁架选型与杆件选材提供“桁架模型设计案例” 供学生参考，利用多媒体操作课件引导操作，通过对模型加载试验，来比较和验证桁架选型与杆件选材的合理性课型选择信息化教学环境下实践操作课授课地点木作实训车间（配备多媒体投影）教学方法探究法；模拟教学法；案例教学法；实习作业法教学准备教师：多媒体教学课件、“桁架模型设计案例”、评价表、制作模型所需的材料与工具、加载试验设备。学生：准备纸、笔及“桁架模型制作任务工作页” 共 13 页，第 2 页观看教学课件PPT做好预习准备，学生自主组合，参考教师提供的“桁架模型设计案例”，应用已学平面汇交力系知识，完成桁架模型选型设计及杆件受力分析，填写“桁架模型制作任务工作页”。教学过程设计教学环节时间教师活动学生活动教学媒体（资源）设计意图、依据初识共 13 页，第 3 页桁架15分钟1. 播放“现场对比试验”视频。试验对比：相同材料做成的梁（总长度60cm4）和桁架（长度30 cm 7），现场加载比较，结果桁架受力能力强得多。观看、思考与讨论“现场对比试验”视频学生通过观看“现场对比试验”视频和教材配套课件动画描述，体会桁架结构合理性与受力巧妙性，从而激发学习兴趣，调动学生对学习桁架的热情，为桁架设计与制作做好铺垫。2播放教材配套课件第六章中的“合理利用材料”桁架结构将实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架内部杆件简单的拉压应力状态，从而使材料性能得到充分发挥。教材配套课件光盘3.介绍桁架工程实践应用观看、思考与讨论课件中工程应用图片通过图片讲解，引发学生留心身边的桁架结构。教学环节时间教师活动学生活动教学媒体（资源）设计意图、依据桁架构成与杆件受力分共 13 页，第 4 页析30分钟1力学构成分析 桁架由铰接三角形构成，二力杆是组成桁架的基本构件。笔记、思考多媒体课件动画分析桁架的构成联系前面各章所学力学知识分析桁架结构的特点。应用多媒体课件动画演示分析效果，使学生在短时间内初步了解工程桁架知识。2. 桁架组成分析平面桁架由上弦杆、腹杆及下弦杆组成观看、思考教材配套课件光盘中动画学生观看教材配套课件光盘相关内容动画，清晰了解平面桁架组成。3桥梁桁架模型受力分析应用多媒体课件引导学生，利用节点法对杆件进行定性的受力分析，区分拉杆、压杆和零杆。回答提问对照检查“桁架模型制作任务工作页”中画的桁架模型结构，及标注的杆件拉、压性质。杆件受力分析教学课件通过多媒体课件中动画对桁架杆件进行受力示范分析（节点法），引导学生对自己设计选型的桁架杆件开展受力分析。教学环节时间教师活动学生活动教学媒体（资源）设计意图、依据桁架模型设计与制作90分钟1.组织各组介绍桁架设计（造型）方案学生互评设计方案，选出“最牛”方案“桁架模型制作任务工作页”中桁架设计方案图让学生在交流中展示自我，互相学习，相互促进，并为与后续加载检验做好铺垫。2.模型材料选取及下料按轴向拉压杆强度要求及压杆稳定要求，确定模型材料选取方法，并提供下料长度计算案例各小组填写“桁架模型制作任务工作页”下料清单多媒体课件中动画，“桁架模型设计案例”，通过多媒体课件中动画演示分析，指导学生填写本小组的桁架杆件下料清单。3展示桁架案例模型，说明制作要求。播放桁架模型制作视频。观看桁架模型制作视频。桁架模型制作过程分步视频应用多媒体技术，加工制作“桁架模型制作”视频，分解模型制作步骤，方便学生模仿操作。4.指导桁架模型制作（1）提示引导：安全教育，劳动保护检查。（2）巡视指导：发现学生操作过程中的问题，及时启发指导。（3）观察督导：防止小组合作学习过程中滥竽充数的现象发生，实时鼓励、督促每个学生积极参与到学习过程中。共 13 页，第 5 页（1）检查“桁架模型制作任务工作页”的下料清单。（2）各组下料，在木条上做记号，在老师协助下切割、钻孔。参照“桁架模型制作”视频，分解模型制作步骤，拼装桁架模型。（1）多媒体课件中桁架模型制作视频；（2）制作模型所需的木条、螺栓及木条加工工具。以培养职业能力为本位，让学生在一定的情境下体验“做事”的过程，通过行动建构知识，在操作过程中学习、探究知识（做中学），发现问题、解决问题（做中教），培养学生自主学习和获取信息的职业能力和团结协作的职业精神。教学环节时间教师活动学生活动教学媒体（资源）设计意图、依据检验与评价45分钟1引导学生完成任务汇报并进行适当的提问。2对每组设计与制作进行综合评价，对优秀组给予肯定、表扬；对后进组给予鼓励和指导。3、教师结合课件提炼总结知识要点与活动反思1各组代表汇报，展示本组制作的桁架模型。解说下料、拼装桁架依据。其它同学进行补充。2在教师指导下，完成加载试验。3.展示自评结果，组间互相评价，选出“最佳”桁架模型作品。评价表，加载试验设备。通过制作桁架模型加载试验，深化对桁架杆件受力的认识。让学生对任务实施过程进行梳理，学会总结，认同自我的同时收获成就感，同时能对他人成果进行欣赏、分析及评价，提高素养，增加激励。教学设计反思在教学设计中，我们以信息教学技术为手段，用课件导航学生学习，让学生观看课件中视频与动画，通过模仿操作，来实现自主学习与实践。这样，既提高学生学习的自主性，又有效地提升学习质量与效率，保证学生在熟悉的操作程序下进行实践，减少教学安全隐患。同时，教学能根据学生的不同学习特点与能力，在桁架选型上做到参照与创新相结合，实现分层施教。又采用自评、组评与师评的方式提高学生的学习参与度，激发学习热情。设置评优环节让学生不断争先创优，充分展示自我。但本教学环节，要求做到理实一体，课堂教学容量大，且对操作安全要求较高，所以，要求教师有很强的课堂把控能力，如师资力量薄弱，将会大大影响教学效果。同时，还要增强导航课件的互动性，特别在方案设计上要能让学生试误，通过软件检测与评价使学生不断改进桁架设计方案，达到自主创新的目的。共 13 页，第 6 页附件1：桁架模型设计案例一、桁架模型杆件受力分析1. 模型结构简图及受力2150x4=6001502. 确定支座反力111502150x4=600 3. 判定杆件受力状态（节点受力平衡法）（1）由B、D点平衡知，BD杆、CE杆受力为零。（2）分析A、D点受力情况得：共 13 页，第 7 页145011.41AD1.411.412211150000ABCDE-1.4111.41-211150x4=600 （3）由对称性确定各杆受力211150000ABCDE-1.4111.41-211150x4=600-211-1.411.41二、桁架杆件材料选取1. 截面选择（1）材料供应表序号材料名称尺寸数量备注1木条20mm30mm500mm2根松木2木条10mm15mm500mm18根红、黄、白三色（松木）（2）选取依据 根据轴向拉压杆的强度条件 ，受力大的杆件，采用的截面面积大。 考虑到压杆稳定性因素，受力大的压杆，采用的截面面积大。因此，通过上述桁架受力简图综合分析，桁架上弦杆采用20mm30mm木条，其它杆件采用10mm15mm木条。共 13 页，第 8 页2. 桁架各杆编号112150x4=600150234343255553. 杆件下料清单杆件编号截面尺寸计算长度下料长度根数备注120mm30mm300mm310mm1蓝色（上弦杆、压杆）220mm30mm212mm170mm2蓝色（腹杆、压杆）310mm15mm150mm125mm3白色（腹杆、零杆）410mm15mm212mm175mm2黄色（腹杆、拉杆）510mm15mm300mm320mm2红色（下弦杆、拉杆）注：模型各杆件下料长度，应在桁架结构简图理论长度基础上，考虑到节点拼接，腹杆杆端在每个节点处扣除截面宽度一半，上弦杆可稍长，下弦杆两端支座处各预留20mm，以备支座支承。共 13 页，第 9 页附件2桁架模型设计与制作任务工作页班级： 组别： 姓名：任务名称桁架模型设计与制作任务时间4课时任务描述（1）了解平面桁架各部分组成名称，联系前面各章所学力学知识分析桁架结构的特点。（2）参照附件1（桁架模型设计案例），设计桁架模型，根据杆件受力特点，确定下料清单。（3）运用所学桁架知识，根据材料单下料、拼装简单桁架模型。（4）各组代表汇报，展示本组制作的桁架模型,解说下料、拼装桁架依据。其它同学进行补充,开展互相评价。材料供应表序号 材料名称 尺寸 数量 1 木条 20mm30mm500mm 2根（蓝色） 2木条 10mm15mm500mm 18根 3节点板直径10cm圆或半圆不限桁架选型共 13 页，第 10 页要求已知桁架跨度不少于600mm，在下弦中部受到20Kg集中力，合理选取材料，制作桁架模型,以下桁架模型方案仅供参考选用，鼓励各小组自行设计桁架模型方案。21600300x2=60012450300x2=600112450300x2=60011 2300300x2=60011桁架模型设计及下料单一、画桁架模型结构，标明杆件为拉杆、压杆或零杆二、桁架杆件材料选取1.在桁架模型结构图上，给各杆编号2.杆件下料单杆件编号截面尺寸下料长度备注（杆件名称、拉压杆）注：模型各杆件下料长度，应在桁架结构简图理论长度基础上，考虑到节点拼接，腹杆杆端在每个节点处扣除截面宽度一半，上弦杆可稍长，下弦杆两端支座处各预留20mm，以备支座支承。安全要求遵守实训室的规章制度，文明规范操作。 树立“安全第一”的意识。共 13 页，第 11 页附件3：学习评价表班级： 组别： 姓名：评价项目评价标准等 级得分备注ABC专业知识（10分）对桁架的组成、杆件受力分析等相关力学知识掌握情况1085自我评定专业技能（50分）桁架方案设计（20分）视方案选取的创新性、合理性而定。被评为“最牛”方案为A级；方案必须重选的为C；其它情况为B201510组间互评选材下料情况（10分）书写规范、选材及下料合理1085教师评定桁