高中通用技术 苏教版《技术与设计2》《结构及其设计》简单结构的设计

1/9第4课时四、简单结构的设计课时教学设计1.课时教材分析本节内容有两部分，一、结构设计应考虑的主要因素，它包括三个知识点：1、结构设计必须首先明确设计的目标，即结构应实现什么样的功能；2、结构设计应考虑的主要因素；3、结构设计应符合一定的标准和规范。二、简单结构的设计案例，它有两个教学要求：1、通过简易相片架的设计过程让学生掌握简单结构的设计步骤；2、让学生亲身经历简单结构的设计、制作和评价过程。2.课时学情分析学生在上一本教材中学习了设计的一般过程，这一本书中又学习了结构相关的知识，现在具备了进行简单结构设计的基础，但是学生普遍缺乏动手能力和创新能力，所以在结构设计和制作的过程中应加强指导。3.课时学习重点让学生理解结构设计应考虑的主要因素4.课时学习难点让学生掌握简单结构设计的主要步骤5.开放性学习环境实验器材：童车实物、简易相片架模型套件、折叠式小板凳模型套件、站立式办公桌模型套件、小锤子、螺丝刀、螺丝钉、图钉、圆形绳、扁形绳、铁钉、直尺一把、铅笔一只。桌椅摆放：4组，每组6人。多媒体设备。课时学习目标单元学习目标6.课时学习目标水平1：能通过具体案例讨论结构设计应考虑的主要因素。综合考虑稳定性、强度等多方面因素进行简单的结构设计，提出可能的解决方案，进行比较、权衡、优化，并绘制设计图案。（1）通过儿童自行车的结构设计，首先让同学们分组讨论儿童自行车的设计目标，同时分组讨论满足童车结构设计的国家标准和规范的要求。让我们学生综合考虑稳定性、强度等多方面的因素，发现解决方案。水平2：根据实际条件，选用合适的结构设计方案，做出模型或原型，并进行功能测试、稳定性和强度测试。（2）通过任务一设计简易的照片架，任务二折叠小板凳，任务三制作站立式办公桌的实践设计方案分析，形成对简单结构的设计应考虑的主要因素稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制性的要求等，并提出解决相应的方案和高质量的优化方案，并进行功能测试、稳定性和强度测试。课时教学过程任务名称7.教学过程设计目的任务一分析结构设计应考虑的主要因素：结构设计的目标及要求案例分析分析结构设计应考虑的主要因素：简易相片架的设计任务二设计并制作折叠式小板凳任务三设计并制作站立式办公桌结构设计的目标及要求：结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需求。例如，儿童自行车的结构设计，首先应以锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范的要求，如自行车的链轮和链条不能裸露在外，车把、车闸的内侧距离不得超过6CM，外侧距离不得超过8CM等，否则设计应视为不合格。在结构设计及材料选择时应考虑其韧性、牢固性等。展示图片1：儿童自行车的结构设计。展示图片2：商业建筑设计规范。结构设计应考虑的主要因素：稳定性、适用性、安全性、强度、耐久性、成本等【案例分析】简易相片架的设计目的：参考课本30页内容，利用桌上的器材制作一个简易相片架。分组实验要求：能方便的取放相片。具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，支架不易松动，相框与支架连接牢固。具有一定的装饰性。相框的长度、宽度、厚度尺寸要求。设计分析：相片架的结构可分为两部分，即相框和支架。相片的结构设计在取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在相框结构设计中需要考虑：相框的几何形状的选择、使相框不变形的措施；相框构件之间的连接；相框构件的截面形状。支架的结构设计支架的作用在于能支撑相框且不易翻倒，故在支架结构设计中需要考虑：支架的支撑形式的选择、使支架不易翻倒的措施；支架构件的截面形状以及连接。相框与支架之间的连接根据不同的设计方案，相框与支架可以是铰连接或刚连接。在批量制造中，还可以采用不需要连接的塑料整体成型的结构。讨论：相片架的设计分析是从哪些因素来考虑的？项目：设计并制作折叠式小板凳。要求:能方便、快捷地实现小板凳的折叠。2.具有一定的稳定性和强度。3.结构简单，能够利用技术实践室的基本工具、设备进行制作。设计分析：折叠式小板凳重要功能是高度可调，不同高度人群坐下时均可使用。可以结合原有的小板凳设计，实现站立使用时，小板凳的板面可调高，坐下来使用时，板面的不同材质如圆柱型和履带型给人带来舒适度的对比。结构设计可分为三部分，即板面、支撑结构和高度调节结构的设计。1：小板凳板面的设计板面要承受一定的外力，需要一定的强度。（1）板面面的材质要易于加工，强度好，有一定的韧性。（2）板面的材质，根据需求设计圆柱型和履带型。2.支撑结构的设计支撑结构的主要作用在于支撑起板面，能承受一定的力，且使用时稳定，同时能实现高度的调节。在设计中需要考虑：（1）支撑结构的支撑形式的选择，应具有良好的稳定性和强度。（2）支撑结构的组合方式、材料的组合方式以及构件之间的连接。3：高度调节结构的设计高度调节结构可通过支撑脚的收缩或几何形变来实现。在设计中需要考虑：（1）调到合适的高度时能固定。（2）调节方便，高度调节范围满足人坐着高度差的需求。4.各部分的连接根据不同的设计方案，支撑脚与板面的连接通过圆柱绳或履带式两种。支架通过钢条连接。连接方式需要考虑：1.连接方法能满足功能满足实际需要。连接的强度能满足实际需要。连接装配操作简单方便。方案：1.板面制作，形状圆柱形的绳和履带形的宽条布，前者是穿孔式后者是捆绑式，便于抬起和进行高度的调节操作。2.采用“X”形的支撑脚，支撑脚安装于一条钢条上，支撑脚与板面的连接可保持固定。并且支撑脚上很多空可以调节钢条插入不同的孔位，便于调节与地面的稳定性。制作：选用合适的制作材料、连接材料以及工具设备。制作材料如木料、圆柱形细绳、履带式布条、不锈钢型材等；连接材料如、铁钉、钢条、螺丝等；工具设备如木工锯、手电钻等。试验：根据GB/T10357.7-2013《家具力学性能试验第一部分：桌类强度和耐久性》、GB/10357.7《家具力学性能试验第7部分：桌类稳定性》进行强度、稳定性试验，并撰写试验报告。优化：根据试验结果，优化设计方案。项目：设计并制作一个简单的站立式办公桌。要求:能方便、快捷地实现桌面的升高和下降。具有一定的稳定性和强度。结构简单，能够利用技术实践室的基本工具、设备进行制作。设计分析：站立式办公桌要实现的重要功能是高度可调，人站立和坐下时均可使用。可以结合原有桌面来设计，放置在原有的办公桌上使用；也可整体设计，实现站立使用时，桌面可调高，坐下来使用时，桌面可降低。结构设计可分为三部分，即桌面、支撑结构和高度调节结构的设计。1：桌面的设计桌面要承受一定的外力，需要一定的强度，人机关系要合理。桌面的材质要易于加工，抗压抗弯强度好，能承受一般成人伏案时的压力。桌面的功能分区，根据需求设计整体升降或局部升降。2.支撑结构的设计支撑结构的主要作用在于支撑起桌面，能承受一定的力，且使用时稳定可靠，同时能实现高度的调节。在设计中需要考虑：支撑结构的支撑形式的选择，应具有良好的稳定性和强度。支撑结构的组合方式、材料的组合方式以及构件之间的连接。3：高度调节结构的设计高度调节结构可通过支撑脚的收缩或几何形变来实现。在设计中需要考虑：调到合适的高度时能固定。调节方便，高度调节范围满足人坐着和站立所需的高度差。各部分的连接根据不同的设计方案，支撑脚与桌面的连接可以是铰连接或刚连接。为了确保连接安装的方便，可以使用市面上已有的五金连接件。连接方式需要考虑：连接方法能满足功能满足实际需要。连接的强度能满足实际需要。连接装配操作简单方便。方案：桌面木板制作，形状为矩形，一端有空，便于抬起和进行高度的调节操作。采用“X”形的支撑脚，支撑脚安装于上下两个木框之间，在重力作用下，支撑脚与框架的连接可保持固定。桌面和木框之间采用自攻螺钉连接，木框、支撑脚的木料采用卯连接。此方案折叠后有一定的厚度，可以和桌子整合设计。整体效果图制作：选用合适的制作材料、连接材料以及工具设备。制作材料如木料、木板、三合板、三聚氰胺板、不锈钢型材等；连接材料如自攻螺钉、铆钉、铁钉、螺旋螺母等；工具设备如木工锯、手电钻等。试验：根据GB/T10357.7-2013《家具力学性能试验第一部分：桌类强度和耐久性》、GB/10357.7《家具力学性能试验第7部分：桌类稳定性》进行强度、稳定性试验，并撰写试验报告。优化：根据试验结果，优化设计方案。通过实物“童车”的展示，对结构设计的目标及要求达到了解层面的目的。通过“商业建筑设计规范”加强对结构设计目标及要求的问题讨论，加深对结构设计应考虑的主要因素的理解。通过上面的两个例子引导学生得出结构设计应考虑的主要因素。通过简易相片架的设计从实践试验中体会结构设计应考虑的主要因素如稳定性和强度实用性等因素。通过任务二设计并制作折叠式小板凳是课堂和课后的一个延续或者叫做作业，起到了巩固简单结构的设计通过任务三设计制作一个站立式办公桌从方案、制作、试验、优化四个角度探究简单结构的设计。8.课堂小结引导学生总结本节课学习内容。9.课时作业设计（1）课后练习与综合实践。（2）进一步完善相片架、站立式办公桌、折叠式小板凳模型。10.课时反思性教学改进本节课时安排建议为2课时，为了本单元教学的完成性，用1课时完成本节内容，教学内容没有完全展开。如在“站立式办公桌的桌面所需三合板的切割、支架的加工、包括折叠式的支架的加工”在技术体验中，虽然课前已引导学生提前完成三维模型设计和切割加工，但技术体验的活动时间依然不够。各组学生基本上完成了简单结构的设计体验，但对试验过程中遇到的“站立式高度的调节”、“支架的稳定性和强度”等技术问题没