2020版 人教版 高中通-用技术 必修 技术与设计2 《第一章 结构及其设计》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术必修技术与设计2《第一章结构及其设计》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《技术与设计2》是高中通用技术课程的必修模块之一，旨在通过一系列与结构及其设计相关的活动，帮助学生理解结构的基本概念、分类、功能及其在设计中的应用。本单元的教学内容主要集中在“结构及其设计”这一主题上，通过四个主要部分展开：结构的认识、结构的功能、结构的设计和结构的赏析。这些内容不仅要求学生掌握结构的基本理论知识，更强调通过实践活动培养学生的工程思维和物化能力。（二）单元内容分析1.结构的认识1.1结构与组成：介绍结构的基本组成元素及其相互关系，理解结构的多样性和复杂性。1.2结构的分类：按照不同的分类标准对结构进行分类，如按几何形态、材料类型、连接方式等。1.3结构与力：探讨结构如何承受和传递力，理解应力、应变等基本概念。2.结构的功能2.1结构与稳定性：分析影响结构稳定性的因素，如几何形状、材料性质、连接方式等。2.2结构与强度：探讨结构抵抗破坏的能力，理解强度与应力、应变的关系。2.3结构与功能：讲解结构如何满足特定功能需求，如承载、支撑、防护等。3.结构的设计3.1结构设计应考虑的主要因素：包括功能需求、使用环境、材料选择、制造工艺等。3.2结构设计的一般步骤：从需求分析到方案制定、优化、实施的全过程。3.3结构的设计案例：分析实际结构设计案例，理解设计思路和方法。4.结构的赏析4.1自然界中结构的赏析：观察自然界中的结构现象，理解其巧妙之处。4.2建筑结构的赏析：分析著名建筑的结构特点，理解其设计理念和美学价值。（三）单元内容整合本单元内容从结构的基础认识出发，逐步深入到结构的功能、设计和赏析，形成了一个完整的知识体系。在教学过程中，应注重理论与实践的结合，通过案例分析、实践活动等方式，帮助学生将所学知识应用于实际问题解决中。要注重培养学生的创新思维和工程实践能力，鼓励他们在掌握基础知识的同时，能够灵活运用所学知识进行结构设计和优化。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标是：（一）技术意识技术意识是对技术现象及技术问题的感知与体悟，是形成技术观念、增强技术素养的基础。在本单元中，技术意识的培养主要体现在以下几个方面：观察与思考：通过观察自然界和人工结构现象，引导学生思考结构与功能的关系，理解技术的价值和意义。案例分析：通过结构设计案例分析，让学生理解技术在解决实际问题中的作用，形成对技术的积极态度和责任感。实践操作：在结构设计实践活动中，培养学生的技术感知能力和解决实际问题的能力。（二）工程思维工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维，强调运用工程原理和方法解决实际问题。在本单元中，工程思维的培养主要体现在以下几个方面：系统分析：在结构设计过程中，引导学生运用系统思维对问题进行全面分析，理解各要素之间的相互作用和影响。比较权衡：在材料选择、结构形式确定等过程中，培养学生比较权衡的能力，选择最优方案。实践探索：通过结构设计实践活动，让学生体验从需求分析到方案制定、优化、实施的全过程，理解工程设计的复杂性和挑战性。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元中，创新设计能力的培养主要体现在以下几个方面：思维发散：在结构设计过程中，鼓励学生发挥想象力，提出多种设计方案，并进行比较和优化。跨界融合：引导学生将其他学科的知识和方法融入结构设计中，实现跨学科融合创新。实践验证：通过制作模型、进行试验等方式，验证设计方案的可行性和有效性，培养学生的实践能力和创新精神。（四）图样表达图样表达是通过图形、符号等方式将设计构思和技术要求准确、清晰地表达出来。在本单元中，图样表达能力的培养主要体现在以下几个方面：基础训练：通过绘制结构草图、制作三视图等方式，训练学生的基本绘图技能。规范表达：引导学生按照国家标准和规范进行图样表达，确保设计方案的准确性和可读性。综合应用：在结构设计过程中，综合运用各种图样表达方式，如剖面图、爆炸图等，全面展示设计构思和技术要求。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工艺方法等将意念、方案转化为有用物品或对已有物品进行改进与优化的能力。在本单元中，物化能力的培养主要体现在以下几个方面：工艺选择：根据设计需求和材料特性，选择合适的加工工艺和制造方法。实践操作：通过制作结构模型、进行装配和调试等活动，提高学生的实践操作能力和工艺水平。质量控制：在物化过程中，注重质量控制和检验检测，确保产品的性能和质量符合要求。通过本单元的教学活动，旨在全面培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。三、学情分析（一）已知内容分析在进入《技术与设计2》第一章《结构及其设计》的学习之前，学生已经完成了《技术与设计1》的学习，对技术设计过程有了基本的了解，掌握了技术设计的一般步骤和方法。他们能够通过问题识别、方案构思、方案呈现和方案优化等环节，完成简单的技术设计任务。学生在物理课程中已经学习了一些基础的力学知识，如力的合成与分解、平衡条件等，这些知识为理解结构对力的承受和传递机制提供了基础。尽管学生已经具备了一定的技术设计基础和力学知识，但他们对于结构设计的专业性和复杂性可能仍感到陌生。特别是在将力学知识应用于实际结构设计时，学生可能会遇到理解上的困难。本单元的教学需要注重理论与实践的结合，通过具体案例和实践活动，帮助学生深化对结构设计的认识。（二）新知内容分析本章《结构及其设计》主要包括四个部分：结构的认识、结构的功能、结构的设计以及结构的赏析。每部分都包含多个小节，具体内容分析如下：结构的认识：结构与组成：学生将了解结构是指物体各个组成部分之间的空间搭配和排列，以及这种排列方式如何影响物体的整体性能。结构的分类：学生将学习按不同标准对结构进行分类，如按几何形状（壳体、框架、实体等）、按材料（木结构、钢结构、混凝土结构等）等。结构与力：学生将深入探讨结构与力的关系，理解结构如何承受和传递力，以及力对结构稳定性和强度的影响。结构的功能：结构与稳定性：学生将学习如何评估结构的稳定性，并了解影响结构稳定性的因素。结构与强度：学生将探讨结构如何抵抗外力作用，以及如何提高结构的强度。结构与功能：学生将理解结构与功能之间的紧密联系，以及如何通过结构设计实现特定的功能。结构的设计：结构设计应考虑的主要因素：学生将学习在结构设计中需要考虑的各种因素，如美观性、经济性、实用性等。结构设计的一般步骤：学生将掌握结构设计的基本流程，从需求分析到方案确定，再到设计优化和评估。结构的设计案例：通过具体案例，学生将了解不同类型结构的设计思路和方法。结构的赏析：自然界中结构的赏析：学生将欣赏自然界中各种精妙的结构，如蜂巢、蜘蛛网等，并思考其背后的科学原理。建筑结构的赏析：学生将分析著名建筑的结构特点，理解结构设计在建筑美学和实用性方面的体现。通过本章的学习，学生将全面掌握结构设计的基础知识，能够运用所学理论进行简单的结构设计，并学会欣赏和评价不同的结构作品。（三）学生学习能力分析逻辑思维能力：学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能够通过分析和综合信息来解决问题。在结构设计中，这种能力将帮助他们理解结构的组成、分类和功能，以及如何进行合理的结构设计。空间想象能力：结构设计需要学生具备一定的空间想象能力，以便在脑海中构建三维结构模型。通过实践活动和案例分析，学生可以提高这种能力。动手实践能力：技术设计课程注重实践，学生需要通过动手制作来验证自己的设计方案。学生需要具备一定的动手实践能力，包括使用工具、材料选择和处理等。自主学习能力：随着学习的深入，学生需要逐渐培养自主学习能力，以便在没有教师直接指导的情况下，能够独立完成学习任务。在结构设计中，学生可以通过查阅资料、分析案例等方式来提高自主学习能力。（四）学习障碍突破策略理论与实践相结合：为了帮助学生更好地理解结构设计的理论知识，教师应注重将理论与实践相结合。例如，在讲解结构稳定性时，可以通过实验来演示不同结构在受力时的变形情况；在讲解结构设计的一般步骤时，可以通过具体案例来引导学生进行分析和设计。利用信息技术辅助教学：利用三维建模软件、虚拟实验室等信息技术手段，可以帮助学生更直观地理解结构设计的过程和结果。例如，学生可以使用三维建模软件来构建自己的结构设计模型，并通过虚拟实验室进行仿真测试。开展小组合作学习：小组合作学习可以促进学生之间的交流与合作，共同解决问题。在结构设计中，学生可以通过小组讨论来确定设计方案、分工合作完成任务，并在完成后进行相互评价和反馈。提供多样化的学习资源：为了满足不同学生的学习需求，教师应提供多样化的学习资源，包括教材、参考书、网络资源等。学生可以根据自己的兴趣和需求选择合适的学习资源进行深入学习。加强实践环节：实践是检验真理的唯一标准。在结构设计中，学生需要通过动手实践来验证自己的设计方案是否可行。教师应加强实践环节的教学组织和管理，确保每个学生都有机会参与实践活动并从中获得收获。关注个体差异：每个学生都有自己的学习特点和优势领域。在结构设计中，教师应关注学生的个体差异，根据不同学生的学习情况和需求提供个性化的指导和支持。例如，对于空间想象能力较弱的学生，可以通过提供更多的三维模型和动画来帮助他们理解结构设计；对于动手实践能力较强的学生，可以鼓励他们参与更复杂的结构设计任务和挑战自己的极限。四、大主题或大概念设计本大单元教学以“探索结构与设计的奥秘”为主题，围绕“结构及其设计”这一核心概念展开。通过系统地学习结构的认识、分类、功能、设计以及赏析等内容，旨在培养学生从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等多方面的核心素养，使学生能够理解结构在技术和工程领域中的重要性，掌握结构设计的基本方法和技能，同时激发学生的创造力和实践能力。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：（一）技术意识：学生能够形成对结构现象和结构设计的基本认识和感知，理解结构在日常生活和技术产品中的应用及其价值。学生能够认识到结构设计需要综合考虑技术、经济、环境、社会等多方面因素，形成规范、安全、环保的技术设计意识。（二）工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对结构问题进行整体考虑和权衡，理解结构设计的复杂性和多样性。学生能够运用结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，进行简单的结构设计和分析，形成初步的工程思维和解决问题的能力。（三）创新设计：学生能够在理解结构基本原理的基础上，发挥创造力，提出新颖的结构设计方案。学生能够通过技术试验和模拟分析，对结构设计方案进行优化和改进，提高创新设计能力。（四）图样表达：学生能够识读和理解结构图样，掌握基本的技术图样绘制方法。学生能够运用图样准确表达结构设计方案，与他人进行技术交流。（五）物化能力：学生能够根据结构设计方案，选择合适的材料和工具，进行模型制作和原型开发。学生能够掌握基本的加工和装配技能，完成结构模型的物化实现，并对其进行测试和优化。六、大单元教学重点结构的认识与分类：重点是帮助学生理解结构的基本概念和组成，掌握结构的分类方法，能够识别和分析不同类型的结构。结构与力及功能：重点是让学生理解结构与力的关系，掌握结构受力分析的基本方法，以及结构功能对设计的影响。结构设计的基本步骤和方法：重点是教授学生结构设计的一般步骤，包括明确设计目标、进行受力分析、选择材料和连接方式、绘制设计图样等。结构赏析与实践应用：重点是通过对自然界和人造结构中经典案例的赏析，提升学生的审美能力和设计灵感，同时结合实践应用，增强学生的物化能力和创新意识。七、大单元教学难点结构与力的复杂关系：难点在于如何让学生理解并掌握结构受力分析的方法，特别是如何在复杂情境下进行结构的强度和稳定性分析。结构设计的创新与实践：难点在于如何激发学生的创造力，使其在理解结构设计基本原理的基础上，能够提出新颖、实用的设计方案，并通过实践进行验证和优化。图样表达与物化实现的精准度：难点在于如何提高学生的图样表达能力，使其能够准确、清晰地表达结构设计方案，并在物化实现过程中保持设计的精准度和完整性。教学策略与方法情境教学法：通过创设真实或模拟的情境，如建筑设计、桥梁施工等，让学生在情境中学习和理解结构及其设计的相关知识。案例分析法：选取经典的结构设计案例，如赵州桥、悉尼歌剧院等，引导学生进行分析和讨论，从中提炼出结构设计的原则和方法。项目式学习：设计一系列与结构设计相关的项目任务，如设计一个小型桥梁模型、制作一个可折叠的晾衣架等，让学生在完成项目的过程中掌握结构设计的基本技能。实验与探究：通过实验和探究活动，如结构强度测试、稳定性分析等，让学生亲身体验结构设计的过程和乐趣，同时加深对结构原理的理解。合作学习：鼓励学生进行小组合作，共同完成任务和项目，通过交流和协作提高解决问题的能力和团队合作精神。教学过程设计第一节结构的认识导入：通过展示不同结构的图片或实物，引导学生观察并思考结构的组成和特点。新课讲授：讲解结构的基本概念和组成要素，介绍结构的分类方法。案例分析：选取几个典型的结构案例，引导学生进行分析和讨论。课堂练习：让学生识别并分析一些常见的结构类型。小结：总结本节课的主要内容和学习要点。第二节结构与力及功能导入：通过一个小实验或演示，让学生感受结构受力后的变化。新课讲授：讲解结构与力的关系，介绍结构受力分析的基本方法。实验与探究：分组进行实验，探究不同结构在受力时的变形情况。案例分析：选取一些具有特殊功能的结构案例，引导学生分析其功能实现的结构原理。课堂练习：设计一些简单的结构问题，让学生进行分析和解答。小结：总结结构与力的关系以及功能对结构设计的影响。第三节结构设计的基本步骤和方法导入：通过展示一个结构设计案例的演变过程，引导学生思考结构设计的步骤和方法。新课讲授：讲解结构设计的一般步骤和基本方法，包括明确设计目标、进行受力分析、选择材料和连接方式等。项目式学习：分组设计一个结构项目，如桥梁模型、晾衣架等。图样表达：指导学生绘制结构设计图样，并进行交流和展示。物化实现：让学生根据设计图样进行模型制作和原型开发。小结：总结结构设计的基本步骤和方法，强调图样表达和物化能力的重要性。第四节结构赏析与实践应用导入：通过展示一些经典的结构案例，引导学生欣赏其美感和设计精妙之处。新课讲授：讲解结构赏析的基本方法和技巧，介绍结构在各个领域的应用。案例分析：选取几个具有代表性的结构案例进行深入分析。实践应用：让学生结合所学知识，思考如何将结构设计应用于实际生活中。课堂讨论：组织学生进行小组讨论和交流，分享各自的想法和创意。小结：总结结构赏析的重要性和实践应用的广泛性。八、大单元整体教学思路教学目标设定本单元的教学目标是围绕通用技术学科核心素养展开的，旨在通过《第一章结构及其设计》的教学内容，帮助学生深入理解结构的基本概念、分类及其与力的关系，掌握结构设计的基本步骤和方法，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。（一）技术意识通过本单元的学习，学生能够形成对结构现象的感知与体悟，理解结构在日常生活和工程技术中的重要性，增强对结构设计的兴趣与敏感度。学生能够认识到结构设计的合理性和创新性对于产品性能和使用效果的影响，形成关注结构设计的意识，具备从结构角度分析问题的习惯。（二）工程思维学生将学会运用系统分析和比较权衡的方法，理解结构设计的多样性和复杂性。通过实际案例分析，学生能够领悟结构设计的基本思想和方法，如稳定性、强度、功能实现等，并能在具体的设计任务中运用这些知识进行分析和决策。学生还将培养风险评估和综合决策的能力，学会在多种方案中进行比较和优化，以达到最佳的设计效果。（三）创新设计本单元鼓励学生基于结构设计的需求，进行创新性方案构思。学生将学会从用户需求出发，结合技术、经济、文化等多方面因素，提出具有创造性的结构设计方案。通过案例分析和实践活动，学生将锻炼自己的创新设计能力，学会运用新技术、新材料和新方法解决结构设计中的难题，提升设计的实用性和美观性。（四）图样表达学生将掌握通过图样表达结构设计意图的基本技能。他们能够运用手工绘图工具或计算机辅助设计软件，绘制结构图、流程图等，清晰地表达设计方案。在图样表达的过程中，学生将注重细节和准确性，确保设计方案的可行性和有效性。通过图样表达的训练，学生将提升自己的技术沟通能力和团队协作能力。（五）物化能力本单元注重培养学生的物化能力，即将设计方案转化为实际产品的能力。学生将通过实践活动，如制作模型、进行技术试验等，亲身体验结构设计的全过程。在物化过程中，学生将学会选择合适的材料和工具，掌握基本的加工工艺和装配技术，确保设计方案的顺利实现。通过物化能力的培养，学生将提升自己的实践能力和解决问题的能力。教学重点结构与力的关系：理解结构如何承受和传递力，掌握结构稳定性、强度的分析方法。结构设计的基本步骤和方法：熟悉结构设计的一般流程，掌握需求分析、方案构思、设计表达、优化调整等关键环节。图样表达技能：掌握手工绘图和计算机辅助设计软件的基本操作，能够准确表达结构设计意图。教学难点复杂结构的受力分析：对于复杂结构，学生需要运用力学原理进行受力分析，这要求学生具备一定的物理基础知识和分析能力。创新设计能力的培养：鼓励学生突破传统思维束缚，提出具有创新性的结构设计方案，这需要学生具备广泛的知识储备和灵活的思维方式。物化过程中的问题解决：在将设计方案转化为实际产品的过程中，学生可能会遇到各种预料之外的问题，需要学会运用所学知识进行灵活应对和解决。教学策略项目式学习：以实际的结构设计项目为载体，引导学生经历完整的结构设计流程，包括需求分析、方案构思、设计表达、优化调整、制作模型等环节。通过项目式学习，学生可以深入理解结构设计的各个环节，提升综合运用知识的能力。案例分析：选取典型的结构设计案例进行分析，引导学生理解结构设计的基本原理和方法。通过案例分析，学生可以借鉴他人的成功经验，避免重复犯错，提升自己的设计能力。动手实践：鼓励学生亲自动手制作模型或进行技术试验，亲身体验结构设计的全过程。通过动手实践，学生可以加深对结构设计原理和方法的理解，提升物化能力。小组合作学习：将学生分成若干小组，每组负责一个结构设计项目。通过小组合作学习，学生可以相互学习、相互帮助，共同解决设计中遇到的问题。小组合作学习还可以培养学生的团队协作能力和沟通能力。教学过程设计第一阶段：导入新课（1课时）教学内容：介绍结构设计的重要性和应用领域，激发学生兴趣。教学活动：展示一些典型的结构设计案例，如桥梁、建筑、机械等，引导学生分析这些结构的特点和功能。教学目标：使学生认识到结构设计的重要性和广泛应用领域，激发学习兴趣。第二阶段：结构与力的关系（2课时）教学内容：讲解结构与力的基本概念和关系，包括结构稳定性、强度的分析方法。教学活动：通过案例分析，引导学生理解结构如何承受和传递力。组织学生进行小组讨论和汇报，分享自己的理解和认识。教学目标：使学生理解结构与力的关系，掌握结构稳定性、强度的分析方法。第三阶段：结构设计的基本步骤和方法（3课时）教学内容：介绍结构设计的基本步骤和方法，包括需求分析、方案构思、设计表达、优化调整等环节。教学活动：通过项目式学习，引导学生经历完整的结构设计流程。组织学生进行小组讨论和汇报，分享自己的设计方案和心得体会。教学目标：使学生熟悉结构设计的基本步骤和方法，能够独立完成简单的结构设计任务。第四阶段：图样表达技能（2课时）教学内容：讲解图样表达的基本知识和技能，包括手工绘图和计算机辅助设计软件的操作。教学活动：组织学生进行图样表达练习，如绘制结构图、流程图等。邀请专业教师进行指导和点评，帮助学生提升图样表达能力。教学目标：使学生掌握图样表达的基本技能，能够准确表达结构设计意图。第五阶段：动手实践与创新设计（4课时）教学内容：鼓励学生亲自动手制作模型或进行技术试验，体验结构设计的全过程。引导学生进行创新设计思考，提出具有创新性的结构设计方案。教学活动：将学生分成若干小组，每组负责一个结构设计项目。组织学生进行小组讨论和汇报，分享自己的设计思路和实践经验。邀请行业专家进行指导和点评，帮助学生提升创新设计能力和物化能力。教学目标：使学生通过动手实践体验结构设计的全过程，提升物化能力；鼓励学生进行创新设计思考，培养创新设计能力。第六阶段：总结与展示（1课时）教学内容：对本单元的学习内容进行总结回顾，展示各小组的设计成果。教学活动：组织学生进行成果展示和汇报，分享自己的学习心得和体会。邀请教师和行业专家进行点评和总结，提出改进意见和建议。教学目标：帮助学生巩固所学知识和技能，提升综合运用知识的能力；通过成果展示和汇报，增强学生的自信心和成就感。学业评价本单元的学业评价将采用多元化的评价方式，包括课堂表现、小组讨论、项目作业、成果展示等。具体评价标准如下：课堂表现（20%）：评价学生在课堂上的参与度、积极性和认真程度。小组讨论（20%）：评价学生在小组讨论中的表现，包括合作精神、沟通能力、思维活跃度等。项目作业（40%）：评价学生完成的项目作业的质量和创新性，包括需求分析、方案构思、设计表达、优化调整等环节。成果展示（20%）：评价学生在成果展示中的表现，包括汇报内容的清晰度、逻辑性、创新性以及现场互动效果等。通过以上评价方式，可以全面、客观地反映学生的学习情况，促进学生的全面发展。教师也可以根据评价结果及时调整教学策略和方法，提高教学效果。九、学业评价一、评价目标设定学业评价是检验学生学习成效、促进教师专业成长、推动课程实施的重要手段。依据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，针对2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》第一章《结构及其设计》的教学内容，设定以下评价目标，旨在全面评估学生的通用技术核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力等方面。（一）技术意识理解结构的基本概念与重要性：学生能够理解结构的定义、组成及分类，认识到结构在日常生活和工程领域中的广泛应用及其重要性。感知结构与力的关系：学生能够通过实例分析，感知结构在承受力时的表现，理解稳定性、强度等概念，并认识到结构设计与力的关系。形成对技术的积极态度：通过学习，学生能够形成对技术结构的积极态度，理解技术结构对人类生活和社会发展的影响。（二）工程思维系统分析结构问题：学生能够运用系统分析的方法，对具体结构问题进行要素分析、整体规划，并尝试运用模拟和简易建模等方法进行设计。权衡与决策：在结构设计中，学生能够考虑多种因素，进行风险评估和综合决策，选择最优的设计方案。理解基本工程原理：学生能够理解结构稳定性、强度等基本概念和原理，并能够运用这些原理进行简单的结构分析和设计。（三）创新设计提出创新性构思：学生能够基于结构问题，提出符合设计原则且具有一定创新性的构思方案。综合分析与优化：学生能够收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，对设计方案进行优化。考虑社会文化因素：在设计过程中，学生能够综合各种社会文化因素，对设计方案进行综合评价。（四）图样表达识读与绘制结构图样：学生能够识读简单的结构图样，并用手工或二维、三维设计软件绘制简单的结构图样。通过图样表达设计构想：学生能够利用图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。图样交流与创新：学生能够通过图样与他人交流设计思想，并在图样表达中体现创新思维。（五）物化能力材料选择与加工：学生能够根据结构设计要求，选择合适的材料，并了解材料的加工方法和工艺。模型制作与调试：学生能够制作结构模型，并对模型进行调试和优化，使其符合设计要求。问题解决与物化实现：在结构设计与制作过程中，学生能够运用所学知识解决实际问题，完成物化实现。二、学习目标设定理解结构的基本概念与组成：学生能够理解结构的定义，知道结构由哪些部分组成，以及各部分之间的关系。掌握结构的分类与特点：学生能够掌握结构的分类方法，了解不同类型结构的特点和应用场景。理解结构与力的关系：学生能够理解结构在承受力时的表现，知道稳定性、强度等概念及其对结构设计的影响。掌握结构设计的基本原则和步骤：学生能够了解结构设计时应考虑的主要因素，掌握结构设计的一般步骤和方法。能够赏析与评价结构：学生能够赏析自然界和建筑中的经典结构，评价其设计优缺点，并提出改进建议。运用图样表达结构：学生能够运用图样表达结构设计构想，与他人交流设计思想。具备基本的物化能力：学生能够根据结构设计要求选择合适的材料，制作结构模型，并进行调试和优化。三、评价内容与方法（一）评价内容结构与组成：评价学生对结构基本概念、组成及分类的理解程度。结构的功能：评价学生对结构稳定性、强度及功能关系的理解程度，以及运用这些知识分析实际问题的能力。结构的设计：评价学生提出结构设计方案的能力，包括方案的创新性、实用性、可行性等方面。结构的赏析：评价学生对自然界和建筑中结构的赏析能力，以及对结构设计优缺点的评价能力。图样表达：评价学生运用图样表达结构设计构想的能力，包括图样的准确性、清晰性、规范性等方面。物化能力：评价学生根据结构设计要求选择合适的材料、制作结构模型并进行调试优化的能力。（二）评价方法课堂观察：通过观察学生在课堂上的表现，如参与讨论、提问、回答问题等情况，评价学生对知识点的理解和掌握程度。作业评价：通过布置与结构及其设计相关的作业，如绘制结构图样、设计结构方案、撰写结构赏析报告等，评价学生的学习成果和应用能力。小组合作评价：通过小组合作完成任务，如共同设计一个结构模型并进行制作和调试，评价学生的团队协作能力、沟通能力和创新能力。项目评价：通过设计一个完整的结构设计项目，如设计一座桥梁或一栋建筑的结构方案，评价学生的综合运用知识解决问题的能力、创新设计能力和物化实现能力。自我评价与互评：引导学生对自己的学习过程和成果进行自我评价，同时鼓励同学之间进行互评，培养学生的自我反思能力和批判性思维能力。四、评价实施与反馈明确评价标准：在制定评价方案时，应明确各项评价内容的评价标准和评分细则，确保评价的公正性和客观性。多样化评价方式：结合课堂观察、作业评价、小组合作评价、项目评价等多种评价方式，全面评估学生的学习成效。及时反馈评价结果：评价结束后，应及时向学生反馈评价结果，指出存在的问题和不足，并提出改进建议。鼓励学生进行自我反思和总结，不断提升自己的学习能力和水平。建立学习档案：为每位学生建立学习档案，记录学生的学习过程、作业完成情况、项目成果及评价结果等信息，以便教师跟踪学生的学习进展并进行个性化指导。五、评价案例案例一：结构图样绘制评价评价目标：评价学生运用图样表达结构设计构想的能力。评价内容：要求学生绘制一座桥梁的结构图样，包括主梁、桥墩、桥面等部分。评价标准：图样准确性：桥梁结构各部分的比例、尺寸、位置等是否准确。图样清晰性：图样线条是否流畅、清晰，标注是否明确。图样规范性：是否符合工程图样的绘制规范和要求。评价方法：采用作业评价的方式，教师对学生的图样进行评分，并给予具体的反馈意见。案例二：结构设计项目评价评价目标：评价学生综合运用知识解决问题的能力、创新设计能力和物化实现能力。评价内容：要求学生设计一个能够承受一定荷载的简易书架结构方案，并进行模型制作和调试。评价标准：方案创新性：设计方案的新颖性、独特性和实用性。结构合理性：书架结构的稳定性、强度及功能关系是否合理。模型制作质量：模型制作的工艺水平、材料选择及调试效果。团队合作与沟通：小组合作过程中的协作能力、沟通能力和任务分配情况。评价方法：采用项目评价的方式，学生分组进行设计、制作和调试，教师根据项目成果和小组合作情况进行评价。鼓励学生进行自我评价和互评，促进相互学习和交流。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本单元以《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》为指导，围绕“结构及其设计”这一核心内容，通过“结构的认识”、“结构的功能”、“结构的设计”和“结构的赏析”四个教学环节，旨在培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本单元通过理论讲解、案例分析、实践操作等多种教学方式，使学生掌握结构的基本概念、分类、功能以及设计的一般步骤，并能进行简单的结构设计与分析，提高解决实际问题的能力。二、教学目标设定（一）技术意识学生能够识别和理解生活中常见结构的类型、特点及其在实际应用中的作用，形成对结构技术的敏感性和基本认识。学生能够关注结构与人类生活、社会发展的关系，理解结构技术在改善人类生活、促进社会进步中的重要性。（二）工程思维学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素，理解结构设计的复杂性和多样性。学生能够运用结构、流程、系统、控制等基本思想和方法进行简单的结构设计，初步形成工程意识和系统思维能力。（三）创新设计学生能够在结构设计过程中，结合实际需求和技术限制，提出创新性的设计方案，并能够通过技术试验和评估优化设计方案。学生能够欣赏优秀结构设计案例，激发创新灵感，培养创新意识和审美能力。（四）图样表达学生能够掌握基本的图样表达方法，能够用草图、三视图等方式表达结构设计思路。学生能够识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力。（五）物化能力学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配。学生能够通过技术试验和测试，验证结构设计的合理性和有效性，提高物化实现能力。三、教学结构图结构及其设计|+--结构的认识|||+--1.1结构与组成|||+--结构的定义|||+--结构的组成要素|||+--1.2结构的分类|||+--按形态分类|||+--按功能分类|||+--1.3结构与力||+--结构受力的基本概念||+--结构受力的分析方法|+--结构的功能|||+--2.1结构与稳定性|||+--稳定性的定义|||+--提高稳定性的方法|||+--2.2结构与强度|||+--强度的定义|||+--提高强度的方法|||+--2.3结构与功能||+--结构与功能的关系||+--功能优化策略|+--结构的设计|||+--3.1结构设计应考虑的主要因素|||+--使用需求|||+--材料性能|||+--制造工艺|||+--3.2结构设计的一般步骤|||+--需求分析|||+--方案构思|||+--设计表达|||+--优化完善|||+--3.3结构的设计案例||+--案例分析一||+--案例分析二|+--结构的赏析|+--4.1自然界中结构的赏析||+--生物结构的特点||+--生物结构的启示|+--4.2建筑结构的赏析|+--经典建筑结构分析|+--现代建筑结构设计趋势四、具体教学实施步骤第一步：结构的认识（2课时）教学目标：使学生理解结构的定义、组成要素和分类。使学生掌握结构受力的基本概念和分析方法。教学内容：结构与组成：讲解结构的定义和组成要素，通过实例分析帮助学生理解。组织学生观察身边的物品，分析其结构组成。结构的分类：介绍按形态和功能分类的方法，通过图表展示不同类型的结构。分组讨论：学生分组讨论并列举生活中不同类型结构的实例。结构与力：讲解结构受力的基本概念和分析方法。通过实验或模拟演示，让学生直观感受结构受力情况。教学活动：实物观察与分析：学生观察并分析不同物品的结构特点。小组讨论与分享：学生分组讨论并分享对结构组成和分类的理解。实验与演示：通过简单的结构受力实验，让学生直观理解结构受力情况。第二步：结构的功能（2课时）教学目标：使学生理解结构与稳定性的关系及提高稳定性的方法。使学生掌握结构与强度的关系及提高强度的方法。使学生理解结构与功能的关系，学会功能优化策略。教学内容：结构与稳定性：讲解稳定性的定义及影响因素。分析提高稳定性的方法，并通过实例说明。结构与强度：讲解强度的定义及影响因素。分析提高强度的方法，并通过实例说明。结构与功能：讲解结构与功能的关系，强调功能优化的重要性。分析功能优化的策略和方法，通过实例说明。教学活动：案例分析：选取经典结构案例，分析其稳定性、强度和功能的优化策略。小组讨论：学生分组讨论如何提高结构的稳定性和强度，以及如何进行功能优化。实践操作：学生尝试设计简单的结构模型，考虑如何提高其稳定性和强度。第三步：结构的设计（4课时）教学目标：使学生理解结构设计应考虑的主要因素。使学生掌握结构设计的一般步骤和方法。通过案例分析，培养学生的创新设计能力。教学内容：结构设计应考虑的主要因素：讲解需求分析、材料性能、制造工艺等因素对结构设计的影响。通过实例分析，让学生理解这些因素如何影响结构设计。结构设计的一般步骤：详细介绍需求分析、方案构思、设计表达、优化完善等步骤。组织学生进行小组讨论，模拟结构设计的全过程。结构的设计案例：选取典型结构设计案例，分析其设计思路、方法和优化策略。学生分组进行案例分析，并尝试提出改进意见。教学活动：小组讨论与模拟设计：学生分组进行模拟结构设计，考虑各种影响因素和步骤。案例分析与讨论：选取经典案例进行深入分析，理解其设计思路和方法。创意设计挑战：给定设计任务，鼓励学生发挥创意进行设计，并展示和分享设计成果。第四步：结构的赏析（2课时）教学目标：培养学生欣赏优秀结构设计的能力。激发学生的创新意识和审美能力。教学内容：自然界中结构的赏析：分析生物结构的特点和优势，探讨其对人工结构设计的启示。学生观察自然界中的生物结构，尝试从中汲取设计灵感。建筑结构的赏析：分析经典建筑结构的设计特点和优点。探讨现代建筑结构设计的新趋势和发展方向。教学活动：实地观察与记录：组织学生参观具有代表性的建筑结构，观察并记录其设计特点。分享与交流：学生分享自己的观察记录和设计灵感，进行互动交流。创意设计展示：鼓励学生结合所学知识和观察到的结构设计特点，进行创意设计展示。五、总结与反思通过本单元的学习，学生应能够全面掌握结构及其设计的基本知识和方法，具备初步的结构设计和分析能力。在教学过程中，教师应注重培养学生的实践能力和创新思维，鼓励学生积极参与实践活动和创意设计挑战。教师还应及时进行教学反思和总结，不断调整和优化教学策略和方法，以提高教学效果和学生的学习兴趣。十一、大情境、大任务创设一、大情境创设情境背景：在当今社会，工程技术日新月异，各类创新设计和结构优化成为推动社会进步的重要力量。作为一名高中生，理解并掌握结构设计的基本原理和方法，不仅对于个人技术素养的提升至关重要，更是未来适应社会生活、职业发展乃至创新创业的基础。为了增强学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，我们将围绕“结构及其设计”这一主题，创设一个贴近现实生活、富有挑战性和实践性的大情境。情境描述：假设你是一名未来城市的设计师，负责设计一座集环保、美观、实用于一体的多功能社区中心。这座社区中心将包括图书馆、健身房、社区活动中心等多个功能区，需要满足不同年龄段人群的需求。你的设计必须考虑结构的稳定性、强度、功能性以及美观性，为了响应国家节能减排的号召，你的设计还需要尽可能采用环保材料和可持续发展的设计理念。二、大任务设计任务一：结构的认识与分类子任务1.1：结构与组成目标：理解结构的定义和组成要素，能够识别并描述常见结构的基本组成部分。活动：学生分组观察身边的建筑、桥梁、家具等物体，分析其结构组成，绘制结构组成图。小组讨论：分享各自观察的结构组成图，总结结构的共性和差异。教师引导：讲解结构的定义和组成要素，通过实例加深理解。子任务1.2：结构的分类目标：掌握结构的分类方法，能够根据形态和功能对结构进行分类。活动：学生根据观察到的结构实例，尝试对其进行分类，并说明分类依据。小组讨论：对比不同分类方法的优缺点，确定最佳分类方案。教师总结：介绍按形态和功能分类的方法，通过图表展示不同类型的结构实例。子任务1.3：结构与力目标：理解结构受力的基本概念和分析方法，能够初步分析简单结构的受力情况。活动：学生通过实验或模拟演示，感受不同结构在受力时的变形和破坏情况。小组讨论：分析实验现象，总结结构受力的基本规律。教师讲解：结构受力的基本概念和分析方法，引导学生理解结构稳定性与强度的关系。任务二：结构的功能分析子任务2.1：结构与稳定性目标：理解结构稳定性的重要性，能够分析影响结构稳定性的因素并提出改进措施。活动：学生观察并分析不同建筑物的稳定性设计，如地基处理、支撑结构等。小组讨论：设计一个小型模型（如纸塔），通过实验测试其稳定性，并尝试改进设计。教师总结：稳定性的定义及影响因素，介绍提高稳定性的常用方法。子任务2.2：结构与强度目标：理解结构强度的概念，能够分析影响结构强度的因素并提出优化方案。活动：学生通过实验或案例分析，了解不同材料在受力时的强度表现。小组讨论：设计一个小型承重结构（如纸桥），测试其承重能力，并探讨提高强度的方法。教师讲解：强度的定义及影响因素，介绍提高强度的常用技术手段。子任务2.3：结构与功能目标：理解结构与功能的关系，能够根据功能需求设计合理的结构方案。活动：学生分析不同功能区（如图书馆、健身房）对结构的特殊需求，提出初步设计方案。小组讨论：对比不同设计方案的优缺点，优化设计方案以满足功能需求。教师引导：讲解结构与功能的关系，强调功能优化策略的重要性。任务三：结构的设计实践子任务3.1：结构设计应考虑的主要因素目标：理解结构设计过程中应考虑的主要因素，包括使用需求、材料性能、制造工艺等。活动：学生分组调研社区中心的使用需求，包括人数、活动类型、设备需求等。小组讨论：分析不同材料（如钢材、混凝土、木材等）的性能特点及其对结构设计的影响。教师讲解：制造工艺对结构设计的影响，介绍常见的制造工艺及其适用范围。子任务3.2：结构设计的一般步骤目标：掌握结构设计的一般步骤和方法，能够独立完成小型结构的设计任务。活动：学生根据调研结果和需求分析，制定结构设计方案，包括需求分析、方案构思、设计表达等步骤。小组讨论：分享各自的设计方案，互相评价并提出改进建议。教师引导：讲解结构设计的一般步骤和方法，强调设计过程中的创新思维和工程思维。子任务3.3：结构的设计案例分析目标：通过案例分析加深对结构设计原理和方法的理解，提高解决实际问题的能力。活动：学生分析经典结构设计案例（如埃菲尔铁塔、鸟巢体育馆等），总结其设计特点和成功经验。小组讨论：结合社区中心的设计任务，探讨如何借鉴经典案例中的设计理念和方法。教师总结：强调结构设计中的创新性和实用性，鼓励学生大胆尝试新的设计思路和方法。任务四：结构的赏析与优化设计子任务4.1：自然界中结构的赏析目标：欣赏自然界中的优美结构，从中汲取设计灵感和启示。活动：学生观察自然界中的生物结构（如蜘蛛网、蜂巢、鸟类骨骼等），分析其特点和优势。小组讨论：分享各自观察到的生物结构及其启示，探讨如何将其应用于人工结构设计中。教师引导：讲解生物结构对人工结构设计的启示意义，鼓励学生从自然界中汲取设计灵感。子任务4.2：建筑结构的赏析与优化目标：赏析经典建筑结构设计，提出优化建议以提高结构的稳定性和美观性。活动：学生分析经典建筑结构设计案例（如故宫、巴黎圣母院等），总结其设计特点和优点。小组讨论：结合社区中心的设计任务，提出对现有建筑结构的优化建议。教师总结：强调结构设计与美观性的协调统一，鼓励学生运用所学知识进行创新设计。成果展示与评价成果展示：各小组展示其社区中心设计方案，包括设计图纸、模型、PPT等。评价方式：采用自评、互评和教师评价相结合的方式进行评价。评价内容包括设计方案的合理性、创新性、实用性以及团队合作情况等方面。反馈与改进：根据评价结果，各小组对设计方案进行反思和改进，并提交最终的设计报告和模型。通过以上大情境、大任务的创设和实施，学生将深入理解结构及其设计的基本原理和方法，掌握结构设计的一般步骤和技巧，提高解决实际问题的能力。通过团队合作和成果展示等环节，学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力将得到全面提升。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：结构及其设计课时设计：第一课时：结构的认识（1.1结构与组成）第二课时：结构的认识（1.2结构的分类，1.3结构与力）第三课时：结构的功能（2.1结构与稳定性）第四课时：结构的功能（2.2结构与强度，2.3结构与功能）第五课时：结构的设计（3.1结构设计应考虑的主要因素）第六课时：结构的设计（3.2结构设计的一般步骤）第七课时：结构的设计（3.3结构的设计案例）第八课时：结构的赏析（4.1自然界中结构的赏析）第九课时：结构的赏析（4.2建筑结构的赏析）（二）学习目标通用技术的核心素养目标：（一）技术意识学生能够识别和理解生活中常见结构的类型、特点及其在实际应用中的作用，形成对结构技术的敏感性和基本认识。学生能够关注结构与人类生活、社会发展的关系，理解结构技术在改善人类生活、促进社会进步中的重要性。（二）工程思维学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素，理解结构设计的复杂性和多样性。学生能够运用结构、流程、系统、控制等基本思想和方法进行简单的结构设计，初步形成工程意识和系统思维能力。（三）创新设计学生能够在结构设计过程中，结合实际需求和技术限制，提出创新性的设计方案，并能够通过技术试验和评估优化设计方案。学生能够欣赏优秀结构设计案例，激发创新灵感，培养创新意识和审美能力。（四）图样表达学生能够掌握基本的图样表达方法，能够用草图、三视图等方式表达结构设计思路。学生能够识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力。（五）物化能力学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配。学生能够通过技术试验和测试，验证结构设计的合理性和有效性，提高物化实现能力。（三）评价任务技术意识评价：通过观察学生对生活中常见结构的识别和理解，以及学生在讨论和交流中对结构技术重要性的认识，评价学生的技术意识水平。工程思维评价：通过学生对结构设计关键因素的分析、比较和权衡，以及学生在设计过程中的系统思考和综合应用能力，评价学生的工程思维水平。创新设计评价：通过学生对创新设计方案的提出和优化过程，以及学生对优秀结构设计案例的赏析和创新灵感的激发，评价学生的创新设计能力。图样表达评价：通过学生对结构设计图样的绘制和表达，以及学生对常见结构图样的识读和理解能力，评价学生的图样表达能力。物化能力评价：通过学生对结构模型制作和装配的完成情况，以及学生通过技术试验和测试对结构设计合理性和有效性的验证，评价学生的物化能力。（四）学习过程第一课时：结构的认识（1.1结构与组成）教学内容：讲解结构的定义和组成要素，通过实例分析帮助学生理解。教学活动：组织学生观察身边的物品，分析其结构组成；小组讨论并分享对结构组成的理解。第二课时：结构的认识（1.2结构的分类，1.3结构与力）教学内容：介绍结构的分类（框架结构、壳体结构、实心结构），讲解结构与力的关系。教学活动：通过图表展示不同类型的结构，分组讨论并列举生活中不同类型结构的实例；通过简单的结构受力实验，让学生直观理解结构受力情况。第三课时：结构的功能（2.1结构与稳定性）教学内容：讲解结构的稳定性及其影响因素（重心高低、支撑面积、几何形状）。教学活动：案例分析医院输液瓶支架的稳定性；小组讨论如何提高结构的稳定性。第四课时：结构的功能（2.2结构与强度，2.3结构与功能）教学内容：讲解结构的强度及其影响因素（形状、材料、连接方式）；探讨结构与功能的关系。教学活动：设计试验考察不同横截面形状的构件在受力时的形变情况；讨论结构与功能的关系及功能优化策略。第五课时：结构的设计（3.1结构设计应考虑的主要因素）教学内容：讲解结构设计应考虑的主要因素（功能性、安全性、规范性、经济性）。教学活动：小组讨论不同工具结构设计时的考虑因素；分析生活中常见坐凳的结构设计特点。第六课时：结构的设计（3.2结构设计的一般步骤）教学内容：介绍结构设计的一般步骤（明确设计目标、制订设计方案、制作模型、优化改进）。教学活动：模拟结构设计过程，明确设计目标和要求；小组讨论并绘制设计方案草图。第七课时：结构的设计（3.3结构的设计案例）教学内容：分析人字梯模型的设计案例。教学活动：小组讨论人字梯模型的设计目标和要求；根据设计方案制作模型并进行检测和优化。第八课时：结构的赏析（4.1自然界中结构的赏析）教学内容：赏析自然界中的结构案例（如龟壳、蜂窝）。教学活动：实地观察或展示自然界中的结构案例；讨论这些结构对人造结构设计的启示。第九课时：结构的赏析（4.2建筑结构的赏析）教学内容：赏析经典建筑结构案例（如赵州桥、东方明珠）。教学活动：展示经典建筑结构的图片或视频；讨论这些建筑结构的设计思想和特点。（五）作业与检测第一至第四课时作业：观察并记录身边三种不同类型结构的物品，分析其结构特点和功能。设计一个简单的结构受力实验，观察并记录不同条件下的受力情况。第五至第七课时作业：选择一个生活中的工具，分析其结构设计时应考虑的主要因素，并绘制设计方案草图。根据设计方案制作一个简单的结构模型，并进行检测和优化。第八至第九课时作业：收集自然界和人造结构中的经典案例，分析其设计思想和特点。设计一个创新性的结构方案，并绘制设计图纸和模型。检测方式：课堂讨论和分享：通过学生在课堂上的讨论和分享，检查学生对结构及其设计的理解和掌握情况。作业和模型检查：通过检查学生的作业和模型制作情况，评价学生的物化能力和创新设计能力。期末项目展示：组织学生进行期末项目展示，综合评价学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。（六）学后反思通过本单元的学习，学生应能够全面掌握结构及其设计的基本知识和方法，具备初步的结构设计和分析能力。在教学过程中，教师应注重培养学生的实践能力和创新思维，鼓励学生积极参与实践活动和创意设计挑战。教师还应及时进行教学反思和总结，不断调整和优化教学策略和方法，以提高教学效果和学生的学习兴趣。学生应反思自己在结构设计过程中的思考过程和创新点，总结自己在图样表达和物化能力方面的进步和不足，以便在未来的学习中更好地提升自己的通用技术核心素养。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》强调，通用技术课程应以提升学生的学科核心素养为核心目标，通过实践操作与理论学习相结合的方式，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本单元围绕“结构及其设计”这一核心内容，通过结构认识、结构功能、结构设计和结构赏析四个教学环节，旨在使学生掌握结构的基本概念、分类、功能以及设计的一般步骤，提升解决实际问题的能力。本设计将结合学科实践与跨学科学习，进一步丰富学生的学习体验，促进核心素养的全面发展。二、教学目标技术意识：学生能够识别和理解生活中常见结构的类型、特点及其在实际应用中的作用，形成对结构技术的敏感性和基本认识。学生能够关注结构与人类生活、社会发展的关系，理解结构技术在改善人类生活、促进社会进步中的重要性。工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素，理解结构设计的复杂性和多样性。学生能够运用结构、流程、系统、控制等基本思想和方法进行简单的结构设计，初步形成工程意识和系统思维能力。创新设计：学生能够在结构设计过程中，结合实际需求和技术限制，提出创新性的设计方案，并能够通过技术试验和评估优化设计方案。学生能够欣赏优秀结构设计案例，激发创新灵感，培养创新意识和审美能力。图样表达：学生能够掌握基本的图样表达方法，能够用草图、三视图等方式表达结构设计思路。学生能够识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力。物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配。学生能够通过技术试验和测试，验证结构设计的合理性和有效性，提高物化实现能力。三、学习目标结构的认识：理解结构的定义和组成要素。掌握结构的分类方法，包括按形态和功能分类。了解结构受力的基本概念和分析方法。结构的功能：理解结构与稳定性的关系，掌握提高稳定性的方法。理解结构与强度的关系，掌握提高强度的方法。理解结构与功能的关系，学会功能优化策略。结构的设计：理解结构设计应考虑的主要因素，包括使用需求、材料性能、制造工艺等。掌握结构设计的一般步骤，包括需求分析、方案构思、设计表达、优化完善等。能够分析典型结构设计案例，提出改进意见。结构的赏析：能够赏析自然界中的生物结构，汲取设计灵感。能够分析经典建筑结构设计的特点和优点。能够探讨现代建筑结构设计的新趋势和发展方向。四、作业目标设定技术意识：观察并记录生活中不同结构类型的应用实例，分析其特点和作用。调研结构技术在改善人类生活、促进社会进步中的具体案例，撰写调研报告。工程思维：分析一个实际结构设计项目，识别其中的关键因素，提出系统分析和比较权衡的方法。设计一个简单的结构模型，考虑材料性能、制造工艺等因素，进行初步的工程评估。创新设计：结合实际需求和技术限制，提出一个创新性的结构设计方案，并绘制草图或三视图。对设计方案进行技术试验和评估，根据结果进行优化改进。图样表达：绘制一个典型结构的图样，包括草图、三视图等，并标注必要的尺寸和说明。识读和理解一个复杂的结构图样，撰写图样分析报告。物化能力：根据设计方案选择合适的材料和工具，制作一个简单的结构模型，并进行装配和测试。对制作的结构模型进行技术试验，验证其合理性和有效性，撰写试验报告。五、学科实践与跨学科学习设计（一）学科实践设计结构认识实践活动名称：结构实物观察与分析活动目的：通过观察和分析实物，使学生直观理解结构的定义、组成要素和分类。活动步骤：教师展示不同类型的结构实物（如人字梯、鸡蛋壳、雕像基座等）。学生分组观察实物，记录其结构特点和功能。小组讨论并分享观察结果，教师进行总结点评。结构功能实践活动名称：结构稳定性与强度试验活动目的：通过试验使学生理解结构与稳定性、强度的关系，掌握提高稳定性和强度的方法。活动步骤：教师介绍试验目的、方法和注意事项。学生分组进行结构稳定性试验（如纸桥承重试验）和强度试验（如蛋壳抗压试验）。记录试验数据，分析试验结果，讨论提高稳定性和强度的方法。撰写试验报告，总结试验收获。结构设计实践活动名称：人字梯模型设计与制作活动目的：通过实际设计与制作，使学生掌握结构设计的一般步骤和方法，培养物化能力。活动步骤：教师介绍人字梯的基本结构和设计要求。学生分组进行人字梯模型的设计，绘制草图或三视图。选择合适的材料和工具，制作人字梯模型。对制作好的人字梯模型进行测试和优化，确保满足设计要求。展示设计成果，分享设计经验和收获。结构赏析实践活动名称：建筑结构实地考察与分析活动目的：通过实地考察，使学生欣赏优秀结构设计案例，激发创新灵感和审美能力。活动步骤：教师选定具有代表性的建筑结构（如桥梁、古建筑、现代建筑等）。学生分组进行实地考察，记录建筑结构的特点和设计思路。小组讨论并分析建筑结构的设计优点和可能存在的问题。撰写考察报告，总结收获并提出改进建议。（二）跨学科学习设计物理学科融合融合点：结构与力的关系活动设计：结合物理学科中的力学知识，分析不同结构在受力情况下的变形和破坏模式。设计简单的力学试验（如梁的弯曲试验、柱的压缩试验等），验证结构受力的理论分析结果。通过跨学科学习，使学生更深入地理解结构与力的关系，提高工程思维能力。数学学科融合融合点：结构设计中的计算与优化活动设计：运用数学知识（如几何、代数、微积分等）进行结构设计的计算和分析。通过数学建模方法优化结构设计方案，提高设计效率和准确性。跨学科学习使学生能够将数学知识应用于实际问题解决中，培养创新设计能力。艺术学科融合融合点：结构设计与美学活动设计：结合艺术学科中的美学原理，分析优秀结构设计中的美学元素和表现手法。引导学生将美学理念融入结构设计中，提高设计作品的艺术性和观赏性。跨学科学习使学生能够在设计中注重美学与功能的统一，提升创新设计能力。环境科学融合融合点：结构设计与环境保护活动设计：分析不同结构材料对环境的影响（如可再生材料与非可再生材料、有毒材料与无害材料等）。设计环保型结构方案，减少资源浪费和环境污染。通过跨学科学习使学生树立环保意识，能够在结构设计中考虑环境保护因素。六、总结与反思通过本单元的学科实践与跨学科学习设计，学生不仅能够全面掌握结构及其设计的基本知识和方法，还能够在实践中培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。教师在教学过程中应注重引导学生积极参与实践活动和跨学科学习，鼓励学生在实践中发现问题、解决问题，不断提升自身的核心素养。教师还应及时进行教学反思和总结，根据学生的学习情况和反馈调整教学策略和方法，以提高教学效果和学生的学习兴趣。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术必修《技术与设计2》中《第一章结构及其设计》的教学内容，本单元的教学目标旨在培养学生的通用技术核心素养，具体包括以下五个方面：（一）技术意识：学生能够识别和理解生活中常见结构的类型、特点及其在实际应用中的作用，形成对结构技术的敏感性和基本认识，并关注结构与人类生活、社会发展的关系。（二）工程思维：学生能够运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素，理解结构设计的复杂性和多样性，初步形成工程意识和系统思维能力。（三）创新设计：学生能够在结构设计过程中，结合实际需求和技术限制，提出创新性的设计方案，并能够通过技术试验和评估优化设计方案，同时欣赏优秀结构设计案例，激发创新灵感和审美能力。（四）图样表达：学生能够掌握基本的图样表达方法，用草图、三视图等方式表达结构设计思路，识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力。（五）物化能力：学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配，通过技术试验和测试验证结构设计的合理性和有效性，提高物化实现能力。二、作业目标设定为达成上述教学目标，本单元的作业设计将围绕通用技术核心素养的五个方面展开，具体目标设定如下：（一）技术意识学生能够收集并分析生活中常见结构的实例，识别其类型、特点及应用场景，撰写结构分析报告。学生能够探讨结构与人类生活、社会发展的关系，撰写小论文阐述结构技术对社会进步的贡献。（二）工程思维学生能够针对特定需求，运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素，设计结构分析报告。学生能够通过案例分析，理解结构设计的复杂性和多样性，初步形成工程意识和系统思维能力，撰写案例分析报告。（三）创新设计学生能够结合实际需求和技术限制，提出创新性的结构设计方案，并绘制设计图纸。学生能够通过技术试验和评估，优化设计方案，撰写设计优化报告，并展示设计成果。（四）图样表达学生能够掌握基本的图样表达方法，用草图、三视图等方式表达结构设计思路，绘制结构设计图样。学生能够识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力，撰写图样识读报告。（五）物化能力学生能够根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配，记录制作过程并撰写制作报告。学生能够通过技术试验和测试，验证结构设计的合理性和有效性，撰写测试报告，并提出改进建议。三、作业设计（一）技术意识作业作业1：结构实例收集与分析任务描述：学生需收集生活中常见结构的实例，如桥梁、房屋、家具等，识别其类型、特点及应用场景。通过实地观察、查阅资料等方式，分析这些结构在实际应用中的作用和优缺点。提交形式：结构分析报告，包括结构实例图片、类型识别、特点分析、应用场景及优缺点评价。评价标准：报告内容完整、分析准确、条理清晰。作业2：结构技术与社会进步任务描述：学生需探讨结构与人类生活、社会发展的关系，分析结构技术如何推动社会进步。可以通过查阅文献资料、案例分析等方式进行研究，撰写小论文阐述观点。提交形式：小论文，包括摘要、引言、正文（结构技术的社会影响、案例分析）、结论及参考文献。评价标准：论文结构完整、观点明确、论据充分、逻辑清晰。（二）工程思维作业作业3：结构设计关键因素分析任务描述：学生需针对特定需求（如设计一个稳固的桌子、一个承载重量大的桥梁等），运用系统分析和比较权衡的方法，识别结构设计中的关键因素。考虑使用需求、材料性能、制造工艺等因素对结构设计的影响，设计结构分析报告。提交形式：结构分析报告，包括设计需求、关键因素识别、系统分析、比较权衡及结论。评价标准：报告内容全面、分析深入、逻辑严密。作业4：结构设计案例分析任务描述：学生需选取经典结构设计案例（如埃菲尔铁塔、赵州桥等），通过查阅资料、分析图纸等方式，理解结构设计的复杂性和多样性。分析案例中的设计思路、方法、优缺点及对社会的影响，撰写案例分析报告。提交形式：案例分析报告，包括案例背景、设计思路、方法分析、优缺点评价及对社会的影响。评价标准：报告内容详实、分析准确、见解独到。（三）创新设计作业作业5：创新性结构设计方案任务描述：学生需结合实际需求和技术限制，提出创新性的结构设计方案。方案应具有一定的实用性和创新性，能够解决特定问题或满足特定需求。学生需绘制设计图纸，包括草图、三视图等。提交形式：设计方案及图纸，包括设计背景、需求分析、设计方案、图纸及说明。评价标准：方案创新性强、实用性好、图纸规范、说明清晰。作业6：设计优化与成果展示任务描述：学生需通过技术试验和评估，对初步设计方案进行优化。记录优化过程、试验结果及评估结论，撰写设计优化报告。优化后的设计方案需进行成果展示，可以通过模型制作、PPT演示等方式进行。提交形式：设计优化报告及成果展示材料，包括优化过程记录、试验数据、评估结论、展示PPT或模型等。评价标准：优化过程合理、试验结果可靠、评估结论准确、展示材料丰富。（四）图样表达作业作业7：结构设计图样绘制任务描述：学生需掌握基本的图样表达方法，用草图、三视图等方式表达结构设计思路。选取一个简单的结构设计案例（如课桌、椅子等），绘制设计图纸。提交形式：设计图纸，包括草图、三视图、剖面图等。评价标准：图纸规范、表达清晰、符合制图标准。作业8：图样识读与分析任务描述：学生需识读和理解常见的结构图样，提高技术交流和沟通的能力。选取一张复杂的结构设计图纸（如桥梁、建筑等），进行识读和分析。理解图纸中的符号、标注、尺寸等信息，分析结构特点、设计思路及施工要求。提交形式：图样识读报告，包括图纸简介、识读过程、结构特点分析、设计思路及施工要求理解。评价标准：报告内容准确、分析深入、理解透彻。（五）物化能力作业作业9：结构模型制作与装配任务描述：学生需根据设计方案选择合适的材料和工具，进行简单的结构模型制作和装配。记录制作过程，包括材料选择、工具使用、加工方法、装配步骤等，撰写制作报告。提交形式：制作报告及模型实物，包括材料清单、工具使用记录、加工过程描述、装配步骤及模型实物照片。评价标准：报告内容完整、记录详细、模型制作规范。作业10：结构设计测试与验证任务描述：学生需通过技术试验和测试，验证结构设计的合理性和有效性。设计测试方案，记录测试过程、数据及结果，分析测试数据并撰写测试报告。根据测试结果提出改进建议。提交形式：测试报告及测试数据记录表，包括测试方案、测试过程记录、数据记录表、结果分析及改进建议。评价标准：测试方案合理、数据记录准确、结果分析深入、改进建议可行。四、总结与反思通过本单元的作业设计，学生能够全面深入地理解和掌握结构及其设计的相关知识和技能，培养通用技术核心素养。在教学过程中，教师应注重引导学生积极参与实践活动和创意设计挑战，培养学生的实践能力和创新思维。教师还应及时进行教学反思和总结，不断调整和优化教学策略和方法，以提高教学效果和学生的学习兴趣。十五、“教-学-评”一致性课时设计课时设计概述根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，以及提供的教学设计模板和内容，本课时设计将严格遵循“教-学-评”一致性的原则，围绕“结构及其设计”这一主题，通过四个主要教学环节（结构的认识、结构的功能、结构的设计和结构的赏析）展开，全面培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。本课时设计共包含8个课时，每个课时都有明确的教学目标、作业目标和评价方式，确保教学活动的针对性和有效性。课时1：结构的认识（第1课时）教学目标：学生能够识别和理解生活中常见结构的类型、特点及其在实际应用中的作用，形成对结构技术的敏感性和基本认识。学生能够运用技术语言描述结构的组成要素，培养技术表达能力。作业目标：观察并记录身边不同物品的结构特点，分析并总结其结构组成。课程内容与教学活动：结构与组成：讲解结构的定义和组成要素，通过实例分析帮助学生理解。实物观察与分析：学生观察并分析不同物品的结构特点。小组讨论与分享：学生分组讨论并分享对结构组成和分类的理解。评价方式：自评：学生自我评估对结构组成和分类的理解程度。互评：小组内成员相互评价观察和分析的准确性。师评：教师根据学生的讨论和分享给予反馈和评价。课时2：结构的认识（第2课时）教学目标：学生能够了解结构的一般分类，并能进行简单结构的受力分析。学生能够通过实例分析，理解不同结构类型在实际应用中的优缺点。作业目标：分析并比较生活中不同类型结构的实例，撰写简短的分析报告。课程内容与教学活动：结构的分类：介绍按形态和功能分类的方法，通过图表展示不同类型的结构。分组讨论：学生分组讨论并列举生活中不同类型结构的实例。案例分析：选取典型结构案例，分析其结构特点和受力情况。评价方式：自评：学生自我评估对结构分类和受力分析的理解程度。互评：小组内成员相互评价分析报告的准确性和深度。师评：教师根据分析报告的质量和深度给予反馈和评价。课时3：结构的功能（第1课时）教学目标：学生能够理解结构与稳定性的关系，了解提高稳定性的方法。学生能够通过案例分析，理解结构稳定性在实际应用中的重要性。作业目标：设计并制作一个简单的结构模型，分析其稳定性并提出改进方案。课程内容与教学活动：结构与稳定性：讲解稳定性的定义及影响因素，分析提高稳定性的方法。案例分析：选取经典结构案例，分析其稳定性的设计思路。实践操作：学生设计并制作简单的结构模型，进行稳定性测试。评价方式：自评：学生自我评估对结构稳定性设计和测试的理解程度。互评：小组内成员相互评价模型设计的合理性和稳定性。师评：教师根据模型设计和测试报告给予反馈和评价。课时4：结构的功能（第2课时）教学目标：学生能够理解结构与强度的关系，了解提高强度的方法。学生能够通过实验探究不同材料对结构强度的影响。作业目标：设计并进行实验，探究不同材料对结构强度的影响，并撰写实验报告。课程内容与教学活动：结构与强度：讲解强度的定义及影响因素，分析提高强度的方法。实验设计：学生设计实验方案，探究不同材料对结构强度的影响。实验实施与记录：学生进行实验，记录数据并分析结果。评价方式：自评：学生自我评估实验设计和实施的能力。互评：小组内成员相互评价实验报告的准确性和完整性。师评：教师根据实验报告的质量和数据分析给予反馈和评价。课时5：结构的设计（第1课时）教学目标：学生能够理解结构设计应考虑的主要因素，包括功能性、安全性、经济性等。学生能够通过案例分析，了解结构设计的一般步骤。作业目标：选取一个日常生活中的工具，分析其结构设计的特点和优缺点，并提出改进建议。课程内容与教学活动：结构设计应考虑的主要因素：讲解需求分析、材料性能、制造工艺等因素对结构设计的影响。案例分析：选取典型结构设计案例，分析其设计思路、方法和优化策略。小组讨论：学生分组讨论并分析选取工具的结构设计特点。评价方式：自评：学生自我评估对结构设计因素和案例分析的理解程度。互评：小组内成员相互评价讨论和分析的准确性和深度。师评：教师根据讨论结果和改进建议给予反馈和评价。课时6：结构的设计（第2课时）教学目标：学生能够掌握结构设计的一般步骤，包括需求分析、方案构思、设计表达等。学生能够通过模拟设计活动，体验结构设计的全过程。作业目标：设计一个简单的结构模型，绘制设计图纸，并撰写设计说明书。课程内容与教学活动：结构设计的一般步骤：详细介绍需求分析、方案构思、设计表达、优化完善等步骤。模拟设计活动：学生分组进行模拟结构设计，经历设计全过程。设计表达与优化：学生绘制设计图纸，撰写设计说明书，并进行优化和完善。评价方式：自评：学生自我评估设计过程的完整性和设计图纸的准确性。互评：小组内成员相互评价设计思