高中通用技术-第一章认识结构第二节探究结构 结构的稳定性教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE2PAGE教学设计教学设计《技术与设计2》第一章结构与设计§1.2探究结构§1.2探究结构第1课时结构的稳定性【教学背景分析】1、教学对象分析：学生此前已经有了一定的设计方面的知识，对于结构稳固性的探析应比较容易上手，特别是本节内容都是贴近日常生活的实例，学生是比较感兴趣的，可以在比较轻松的氛围中掌握知识。2、教学内容分析：本节内容有承上启下的作用，不仅可使学生对结构的基本知识有更深的认识与巩固，而且也是以后结构的强度、结构的设计的基础。【教学设计思路】首先通过“5.12汶川大地震”时触目惊心的图片引入结构的稳固性问题。然后再通过对比萨斜塔的分析得出结构稳定应满足的基本条件，接下来的重点内容就是通过两个案例探究让学生分析得出影响结构稳定性的三个因素。最后，再通过对生活中一些具体事例的练习让学生加强对结构稳定性的认识。【教学目标】1.知识及能力目标：（1）让学生理解并掌握稳定结构应满足的基本条件以及影响结构稳定性的主要因素。（2）培养学生分析与交流的能力。2.情感目标：（1）通过合作探究来提升同学们的团队精神。（2）通过对自制模型的使用来激发同学们的创作愿望。【教学重点、难点】重点：能够根据学生的生活经验以及案例试验，分析得出影响结构稳定性的因素。难点：对生活事例的分析。【教学器材】矿泉水瓶（10个），钩码（若干），陀螺玩具，多媒体课件等【教学过程】教学环节教师活动学生活动课前把学生分成10个（可灵活处理）学习小组预习本节知识课题引入课件展示“5.12汶川大地震”时触目惊心的图片，引出：在结构的设计中我们不但要追求结构的美观大方，更重要的是要考虑结构的稳定和坚固。本课先探究结构的稳定性——给出课题。观看课件显示内容，激发研究的兴趣概念形成通过一个小猫爬竿的动画（课件演示）引导学生分析得出结构稳定性的有关概念：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。它是结构的重要性质之一。认真观看动画。提出问题直接给出本节课所要探究的主要问题：1.一个稳定的结构应该满足什么样的基本条件呢？2.影响结构稳定性的主要因素有哪些呢？根据老师提出的问题积极展开思考知识探究（一）[探究一]首先根据学案中给出的比萨斜塔图片，让学生分析讨论斜塔不倒的原因，然后再利用一个斜塔的模拟动画（课件给出动画）引导学生分析得出：1、稳定的结构应该满足的基本条件是：重心所在点的垂线落在结构支撑面内。（课件给出结论内容）注意：支撑面与接触面之间的区别（课件举例）[探究二]让每组同学利用最常见的锁进行亲身体验，怎样摆放会更稳定。大家从体验中得出支撑面和重心位置都可以影响到结构的稳定性。然后让学生利用老师所给的材料自己动手完成下列实验，并验证所得的体验结果：（课件给出下表）序号结论设计实验过程验证结论1支撑面大小2重心位置检查提问学生的实验结果，然后通过课件引导分析：实验1：实验结果是正立时比较稳定而倒立时容易歪倒，原因是倒立比正立时的支撑面小。支撑面越大，通过重心的垂线就不易离开支撑面，所以就越稳定。形成的结论结构的支撑面越大越稳定。实验2：实验结果是钩码挂在底部时瓶子更稳定，原因是挂在底部时瓶子的重心比较低，通过重心的垂线就不易离开支撑面。形成的结论是结构的重心越低越稳定。总结得出以下结论：重心位置的高低和支撑面的大小都是影响结构稳定性的主要因素。看图片回答问题（在学案中给出）1、不同垒法的墙图片问题：分析不同垒法的墙的稳定性，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易倾倒？你认为最好的垒法是什么？2、课件展示举出生活中一些三角形结构的实例：金字塔、鸟巢、桥梁等等。问题：这些结构都有什么特点？它们为什么要这样设计？3、综合以上两题，你能得到什么结论？先让学生讨论，然后提问并引导分析：1中第二种垒法比较好，因为砖块之间相互交错形成了一个整体，所以稳定性更强一些。2因为三角形更稳定。综合以上得出结论：结构的形状也是影响结构稳定性的一个重要因素。综合以上内容，得出以下结论：影响结构稳定性的三个重要因素：重心位置的高低、支撑面的大小和结构的形状。观看动画认真思考老师给出的问题积极设计实验、并把自己的实验结果积极与小组内其他成员进行交流，最后验证结论是否属实根据图片内容认真思考问题，并把自己的想法与他人展开讨论。知识拓展（二）知识拓展结构的稳定性还与结构的运动状态有关系举例：静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转时却可以立起来。原因：支撑面太小所以陀螺在静态下很难利用一个支撑点竖立起来，但在转动状态下却很容易，只要陀螺的旋转速度不减少，它就不会歪倒。（三）知识应用：让学生思考下列问题，并提问。1、指出下面的几幅图中，在增加结构的稳定性方面，分别采用了什么方法？（图见学案）（A、B、C属于降低重心的办法，D属于增大支撑面的方法）2、人们利用梯子可以登高。请分析A字形梯载人时能稳定的原因，如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？（一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。）3、不稳定的结构都是有害的吗？生活中有没有利用不稳定结构的例子？先让学生思考，提问，然后给出参考案例。例如：张衡的地动仪，倒置的啤酒瓶，跨栏架，伸缩门还有古人发明的欹（qī）器等。（课件展示相关图片）各小组内同学认真思考各小组内同学认真思考、讨论并形成结论知识应用小结根据板书引导学生共同温习一下本节的知识要点，影响结构稳定性的三个主要因素的学习的重点。思考回顾课后延伸课后作业：要求学生课后寻找生活中有关结构稳定性的事例，利用本节课所学内容进行分析其原理。激发起进一步获取知识的热情和培养思维能力、应用知识的能力【板书设计】§1.2结构的稳定性结构的稳定性1、稳定的结构的基本条件2、影响结构稳定性的三个主要因素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没有结果。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。限于学生对结构认识的不同、掌握结构设计水平能力的不同，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。效果分析学生对结构认识的不同、掌握结构设计水平能力也不同，学生们最终制作出的欹器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。教材分析结构的稳定性是结构的重要性质，它为结构的设计的学习奠定了基础。教科书通过案例分析、探究、思考等环节引导学生理解结构的稳定性，分析影响结构稳定性的主要因素。在学生认识了结构与力、结构的稳定性的基础上，掌握影响结构强度的主要因素和了解结构的功能。教科书通过三个不同角度的案例，分别说明了影响结构强度的三个主要因素，以及如何利用结构本身的特点实现功能的扩展、思考扩展功能的核心问题，从而为结构的设计奠定了良好的基础。§1.2探究结构第1课时结构的稳定性（学案）班级________姓名_______【学习目标】1.理解并掌握稳定结构应满足的基本条件以及影响结构稳定性的主要因素。2.培养分析与交流的能力。3.通过合作探究来提升同学们的团队精神。【知识要点】1、稳定结构应满足的基本条件2、影响结构稳定性的主要因素【精彩课堂】结构的稳定性是指：_____________________________________________.它是结构的重要性质之一。一、知识探究探究一、.观察比萨斜塔图，试解释其不倒的原因，并总结出一个稳定的结构应该满足的基本条件是：______________________________________________________________。探究二、影响结构稳定性的主要因素：（一）完成下面的实验，并详细填写各项内容序号结论设计实验过程验证结论1支撑面大小2重心高低（二）看图回答问题（1）分析不同垒法的墙的稳定性，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易倾倒？你认为最好的垒法是什么？（2）观察下面的这些结构都有什么特点？它们为什么要这样设计？综合（1）（2）两种情况，你能得到什么结论？答:_________________________________________________________________________总结：通过以上的探究，我们可以看到影响结构稳定性的主要因素有_____________________、___________________、___________________。二.知识应用1、指出下面的几幅图中，在增加结构的稳定性方面，分别采用了什么方法？AACBD2、人们利用梯子可以登高。请分析A字形梯载人时能稳定的原因，如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？3、不稳定的结构都是有害的吗？生活中有没有利用不稳定结构的例子?三、课后作业：寻找生活中有关结构稳定性的事例，利用本节课所学内容进行分析其原理。《探究结构》教学反思本节课以教师引导学生思考、讨论为主要方法，以苏教版教材为主，并精选广东版和地质版两套教材中的精华为载体，在教师的引领下达成本节课的教学目标要求。教学过程不仅仅是知识传授、能力培养的过程，也是师生情感交流的过程，师生平等的对话，及时的答疑，适当的强化，轻松的氛围，能保证学生讨论与设计活动这个环节在愉悦中进行。比如：“让学生思考比萨斜塔不倒的原因中不倒的原因”中，同学通过自主学习，并思考发现得出结论。另外，在上课的过程中发现学生对课本知识点的预习还不够，同学在思考和回答问题时不够干脆，需要老师引导。课堂上的气氛还是比较活跃的，但有个别同学课堂上容易分心，我想这跟同学对通用技术这门课的重视程度有关，这也是接下我们必须要面对并认真考虑和解决的问题。从这堂公开课的过程中我发现，同学对本节课还是比较感兴趣的，还有同学要求要经常展开这样的活动。这表示只要我们去努力，同学们还是可以接受而且愿意接受这一门新课程的，愿我们与新课程一同成长！课标分析学习结构的强度和稳定性，体验简单结构的设计过程以及结构的和谐、简练和经典，其意义除了解决简单结构设计的问题以外，更有利于帮助学生清晰地把握生活中各类问题解决的主要架构，拓宽思维和想象空间。

本主题共有5条标准。

1．了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类

广义上讲，结构是指物体各个组成部分之间的搭配和排列。结构决定了事物的性质和形态。

从力学角度的理解是：结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

通常所指的结构的一般分类有：实心结构、框架结构、壳体结构。

在我们周围，有各种各样不同形状、不同用途的物体和结构。实心结构如砖石或泥砌的墙、大坝等；框架结构如大桥、自行车、铁塔等；壳体结构如汽车、建筑工人用的安全帽、气罐、油罐等。不同的结构类型，具有不同的特征和受力特点。

本标准不要求学生对这三种结构类型的特征进行定性地描述，但应能对生活中常见的简单结构实例进行归类，并指出这三种结构的不同应用场合。教学中，教师可用简单的材料制作的不同结构的物体给学生作演示，也可在课前布置学生自带材料进行不同结构类型的简单制作。

2．能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的

对结构承受应力的分析，是指根据学生已有的知识水平，分析生活中常见结构的应力，不要求学生作进一步的定性和定量分析，不要求画物体结构的受力图。

当一个构件承担负载时，它的每一种材料都可能受到张力或压力。张力（拉力）是拉伸材料的力，组成材料的粒子被拉开；压力是压缩材料的力，组成材料的粒子被推近。张力和压力都是负载的结果。

例

桥墩、房屋的柱子承受压力；拉索桥的钢丝承受拉力；一根两端被托住的梁，受到弯曲力；梯子、大坝承受压力、剪切力；当大风或冰雪等外力作用在桥上，桥则受到扭力、拉力、压力等等。

3．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

一般而言，一个结构的强度取决于它对张力和压力两方面的反应能力。强度取决于形状，形状略作改变，强度就会改变；强度还取决于材料以及材料的连接方式，了解应力对不同材料的影响可以帮助我们选择正确的材料建造坚固的结构。

稳定性阻碍翻倒或被移动，是很多结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素主要有：结构的形状、结构重心位置、结构所受的运动和力等等。例如，人们利用三角形或由三角形组成的多面体来增加结构的稳定性，底面越大、重心越低结构就越稳定。

应引导学生通过生活观察和技术试验，对简单的结构进行强度、稳定性分析，解释它的强度高或低、稳定或者不稳定的原因。试验可以让学生根据教师的设计来做，也可以让学生自己根据生活经验、兴趣爱好和已有条件，自行设计和制作试验，并得出结论。

4．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

日常生活中，需要进行结构设计和结构改造设计的事例很多。学生可以根据生活中的需要要和个人的爱好，选择一个设计对象或项目。在进行设计前，应从功能的角度对设计对象进行结构的强度和稳定性分析，从既满足功能要求又做到轻便、美观等角度思考设计方案和选择材料。

要注意引导学生养成良好的设计习惯，在设计方案的构思时，就要学会从画草图开始，结构设计的草图要能清晰地显示出设计对象的骨架形式、尺寸比例等，然后就草图的方案与小组同学共同商讨。

设计方案确定之后，应绘制出比较规范的设计图纸（图纸应含通用的技术符号、精度