设计方案交流与完善一等奖创新教案

设计方案交流与完善一等奖创新教案《滑板零件仿真测试》教案

一、教学目标

知识与技能

1、知道零件仿真测试的步骤；

2、初步学会使用Inventor软件对零件进行仿真测试；3、初步学会根据仿真测试结果对选材进行评估；过程与方法2·1·c·n·j·y

1、通过滑板板面、支架的仿真测试，初步学会零件仿真测试的方法；2、通过教师演示讲解、师生讨论，知道测试中如何选择支撑面和受力面；情感、态度与价值观

1、通过滑板零件的仿真测试，认识到质量和成本在产品设计中的重要性；2、通过滑板零件的仿真测试，认识到计算机辅助设计、计算机辅助制造的强大功能，

进一步激发学生学习实体设计的兴趣。

二、教学重点和难点

重点：零件仿真测试的方法难点：支撑面和受力面的选择

三、教学技术与学习资源应用

教具：多媒体课件、网络教学环境等学具：电脑、Inventor软件、学习单等

四、教学说明

本课的教学内容是参考了上教版、科教版高一《劳动技术》教材中《常用材料》、《材料选用》和《零件检测》相关内容并结合Inventor软件仿真测试功能确定的。高一劳动技术的主要教学内容包括：设计与表达、机械设计基础、加工与检测、装配与调试四个主题。而两套教材在设计与表达“计算机辅助实体设计”主题中均是采用CAXA软件作为工具。去年开始，市教研室要求全市高一劳技课程采用Inventor作为设计表达的工具，Inventor软件除了可以进行三维建模，还可以对模型进行仿真测试以帮助设计者对设计进行评估，Inventor可以在生【来源：21·世纪·教育·网】

产物理样机原型之前，通过对“数字样机”进行分析和仿真，发现设计中存在的问题，进一步优化和完善设计。www-2-1-cnjy-com

我们松江劳技中心的实体设计项目从去年9月开始采用Inventor作为设计表达的工具。目前我们尝试以项目为驱动，通过简单机械的建模、装配、仿真测试、优化等活动使学生逐步理解技术设计的一般过程。在本节课之前学生已经知道了设计的一般过程、三视图的形成；初步学会了Inventor软件的基本操作、绘制二维草图，表达设计意图。学生使用拉伸、旋转、圆角、孔等工具完成了滑板板面、支架及轮子的建模；学生对生活中常见的材料有了初步的了解，并且给滑板零件初步选择了材料。本节课教学内容是安排在滑板模型装配之后进行的，通过Inventor软件自带的仿真测试功能，对滑板的零件进行静态的仿真测试，对选材进行评估，为后续使用仿真测试对设计进行优化打下基础。2-1-c-n-j-y

本节课的教学对象为高一学生，高中生在学习技术时，热衷于动手实践，并具有较强的实践能力，对实体设计较感兴趣。在学习本节课之前，学生已经具备一定的Inventor建模、渲染、装配的技能；对滑板运动器材结构、功能有一定了解；对生活中常见的材料也有感性的认识；并且学生在物理课中已经学习一些力学知识。21*cnjy*com

基于学习内容和学习对象的分析，本节课共设计了四个教学环节。第一个环节为导入部分，通过“滑板使用中断裂”视频创设情景，激发学生学习兴趣和探究欲望，引出课题。第二个环节为仿真测试的方法，主要采用的教学策略是教师演示讲解，让学生知道仿真测试的方法。第三个环节为自主探究，以学习单辅助学生学习，通过基本任务和分层任务使学生初步学会零件的仿真测试方法。第四个环节为交流总结，通过波音777设计案例，使学生知道仿真测试在设计中的作用。【来源：21cnj*y.co*m】

本节课的重点是零件仿真测试的方法。教学中首先通过教师示范——“选用材料对板面进行仿真测试”，让学生知道仿真测试的方法；通过任务1——“选用铝5005对板面进行仿真测试”，让学生初步尝试仿真测试的步骤以及评估方法；通过任务2——“支架不同材料的测试比较”，使学生初步学会在Inventor软件中对零件进行仿真测试的方法。课堂中通过教师的讲解示范和学习单中的基本任务和分层任务突出本节课的重点。

本节课的难点是支撑面和受力面的选择。教学中通过引导学生观察滑板实物，模拟实际测试环境使学生知道添加约束就是找出零件的支撑面固定；引入国家标准和力学知识使学生知道测试中应该给零件施加多大的力；结合学生学过的物理知识使学生知道添加力时，要正确设置力的大小、方向和作用（点）面。课堂中通过引导学生观察滑板实物，运用物理知识分析滑板版权所有

零件受力情况突破本节课的重点。

本节课的主要特点是在技术方法的教学中引导学生经历零件测试、评估、交流展示的技术活动过程，培养学生解决实际技术问题的能力，促进学生技术思维的发展，关注学生技术素养的提高。本节课的主要环节都设计了学习单支持学生进行技术学习。学习单在技术学习过程中能发挥支架作用，能促进学生及时记录测试结果，在一定程度上能帮助学习者进行实践探索，另一方面，学习单能辅助学生将认知过程显性化，帮助学生梳理解决问题的思路，培养学生的技术思维。五、教学流程【出处：21教育名师】

六、教学过程：教学环节

教师活动

学生活动

活动意图导入

通过媒体呈现滑板表演视频。提问：视频中的滑板为什么会出现断裂呢？如何知道我们给滑板选用的材料是安全的？板书：滑板零件仿真测试21·世纪*教育网

观看视频，思考，回答。通过观看视频，发现问题，引起学生思考，引出课题，激发学生学习兴趣。

情景二

波音777飞机设计案例

情景一

滑板运动视频

滑板零件仿真测试

零件仿真测试方法

活动2

支架三种材料测试、交流

活动1

板面用铝5005测试、交流

分层活动

支架自选材料

测试

仿真测试的方法

板书：一、仿真测试的方法1．演示讲解指定材料的方法。板书：指定材料：材料要各向同性

听讲，了解指定材料的方法，知道对木材测试时需简化处理。

使学生知道指定材料才的方法。2.演示讲解添加约束的方法。板书：添加约束：固定支撑面提问：测试板面时，支撑面在哪里？21

听讲，知道添加约束就是选择合适的支撑面将零件固定。思考，回答。

使学生知道添加约束的方法。

3.演示讲解施加载荷的方法。板书：施加载荷：设置力的大小、方向、作用面

提问：施加的力作用在板面的哪个面上？应该施加多大的力？PPT呈现：测试的国家参考标准听讲，知道添加载荷就是要指定力的大小、方向、和作用面。

思考，回答。

使学生知道施加载荷的方法。

4.演示讲解分析求解的方法。介绍依据“最小安全系数”对选材进行评估的方法。

听讲，知道查看“最小安全系数值”的方法。在学习单上记录测试结果。让学生知道依据“最小安全系数”测试结果对选材进行评估。实践操作21教育网

1.布置学生任务一：板面选用铝5005进行仿真测试巡视课堂，指导学生。

组织学生交流测试结果和选材方案。

选用铝5005材料对板面进行仿真测试，记录测试结果。交流板面材料的测试结果和选材方案。让学生体验仿真测试的过程。21·cn·jy·com

2.布置学生任务二：支架材料测试比较

巡视课堂，指导学生。

组织学生讨论交流测试结果和选材方案。

完成支架不同材料的仿真测试，填写学习单。

个别学生交流测试结果和选材方案。让学生初步学会仿真测试的方法，并依据测试结果，对选材进行评估。

3.布置学生分层任务：支架自选材料测试（做的快的同学完成）巡视课堂，指导学生。做的快的同学自选支架材料进行测试，填写学习单。设置分层任务满足不同层次学生的学习。交流评价

提问：通过对滑板零件不同材料的仿真测试，你认为设计中给零件选材要考虑哪些因素？

媒体呈现波音777飞机设计案例，总结仿真测试的在设计中的作用和意义。

提问：仿真测试的作用很大，仿真测试能够完全代替实际的测试吗？