資源簡介

《6.2材料的性能與規劃》教學設計
【教學目標】
知識與技能
了解木材、塑料、金屬三種常用材料的性能和應用；
（2）能夠綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素選擇和規劃材料。
2.過程與方法
（1）通過項目學習，歸納木材、塑料、金屬三種材料的性能、應用、分類等；
（2）經歷“無人戰車”項目的學習，具備選擇規劃材料的能力。
3.情感態度與價值觀
通過項目學習，提高學習參與度，提升技術學習的興趣和熱情。
4.核心素養
（1）技術意識：通過項目材料規劃和選擇解決問題，提升技術意識
（2）工程思維：通過材料的分析和比較權衡籌劃解決，體會工程思維
（3）物化能力：通過項目實踐，提升物化能力
【學習者分析】
高中學生通過化學課程的學習，對材料有一定的認識。同時在日常生活中，經常接觸到使用木材、塑料、金屬制作的各種物品，對材料的性能和應用均有了解。但對材料的規劃選擇了解的還不夠系統全面。
【教材內容分析】
第二節“材料的性能與規劃”首先通過不同材質的炊具的案例，體現了材料在產品設計過程中的重要性，之后分別介紹了木材、金屬、塑料三種材料的性能與應用，并以“臺燈制作”為項目，從材料的性能、成本、規劃三個方面臺燈材料進行選擇。
【教學策略】
采取項目教學法，制作“無人戰車”模型來學習“選擇和規劃材料”的內容，依次分析木材、塑料、金屬制作的“無人戰車”，綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素對“無人戰車”進行材料選擇和規劃。
【教學重難點】
重點：選擇和規劃材料。
難點：材料的性能和應用。
【教學準備】
設備：教學多媒體系統、錄屏軟件
【教學過程設計】
序號 教學 環節 教學內容 教學目標
1 項目范例 情境：在一場紅藍對抗的軍事演習中，紅方意欲派遣一支無人車隊，裝載武器，潛入藍方陣營，執行“暗殺”任務。 目標：制作一個由程序控制，能夠自動識別目標、執行射擊任務的“無人戰車”模型。 主題：制作“無人戰車”模型 流程：繪制設計圖樣——選擇和規劃材料——選擇適當的工具——加工零件——組裝——表面處理 激發學習興趣，導入到課程學習重點：“選擇和規劃材料”
2 學習新知 木材、塑料、金屬三種材料的特性、應用、分類。 學習三種材料的性能和應用。
3 成果展示 展示分別使用木材、塑料、金屬制作的“無人戰車”模型，并分析三種材料的性能。 加深了解三種材料的性能
4 學習 小結 總結木材、塑料、金屬三種材料的性能與應用。 學習小結，鞏固提升
5 學習 實踐 綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素對“無人戰車”各部件的材料進行選擇和規劃。 理論應用，提升實踐能力
6 學習新知 在產品設計選擇材料時，首先應該考慮材料的性能是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等。還需要考慮材料應具有良好的加工性能，符合造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求，優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并于加工設備及生產技術相適應的材料。 材料的價格和加工成本直接影響著產品的性價比。應在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。選擇材料時，安全是最基本的因素，材料的選擇應充分考慮可能遇到的各種危險。 規劃材料時，一要做到料盡其用，優材不劣用，大材不小用，長材不短用。二要充分考慮材料的顏色、花紋和光澤，外用料要選擇材質好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。三要考慮材料的加工余量和損耗等因素，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。 學習材料選擇和規劃的依據和考慮的內容
7 課程練習 選用木質材料完成“無人戰車”的制作 使用激光切割機對木材進行加工，制作“無人戰車”模型的步驟：1.使用3Done Cut（或CAD、CoreDraw）繪圖2.激光切割機完成切割3.拼接組裝。 經歷“無人戰車”模型的制作過程，理解木材的性能、加工方式等。
8 課程 總結 1.木材、塑料、金屬三種材料的性能、分類與應用 2.綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素選擇和規劃材料 課程總結，形成知識網絡，鞏固提升。
【教學反思】
《材料的性能與規劃》課程內容偏理論，通過項目案例，呈現不同材料的項目制作成果，使得學習過程更有趣味性，能夠激發學生的學習熱情。(共25張PPT)
模型或原型的制作
6.1 模型或原型的特性與作用
6.2 材料的性能與規劃
6.3 工藝的類別與選擇
6.4 制作臺燈模型或原型
第六章
材料的性能與規劃
任務一 探尋材料的性能與應用
任務二 選擇和規劃材料
第二節
項目范例
制作“無人戰車”模型
情
境
目
標
在一場紅藍對抗的軍事演習中，紅方意欲派遣一支無人車隊，裝載武器，潛入藍方陣營，執行“暗殺”任務。
第三章 信息系統的網絡組建
制作一個由程序控制，能夠自動識別目標、執行射擊任務的“無人戰車”模型。
項目范例
制作“無人戰車”模型
主
題
流
程
制作“無人戰車”模型
第三章 信息系統的網絡組建
選擇和規劃材料
選擇適當的工具
加工零件
組裝
表面處理
繪制設計圖樣
案例分析
材料是人類用以制成生活和生產中的物品、器件、構件、機器和其他產品的物質，是人類生存和發展的物質基礎，是人類社會現代文明的重要支柱。
材料是產品設計的物質條件，是產品設計的基礎和前提。材料以其自身的特性影響著產品設計，維持產品功能的形態，滿足產品功能的要求。
第六章 模型或原型的制作
任務一 探究材料性能與應用
任務一 探究材料性能與應用
不同材質的炊具
第六章 模型或原型的制作
材
料
木材的特性
木材是一種優良的造型材料，質輕，有天然色澤和美麗的花紋，具有較好的強度性能和易于加工、涂飾、隔熱與絕緣的特點。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
木材的強度
材料的強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力。強度是評定材料質量的重要力學性能指標，是設計中選用材料的主要依據之一。根據受力種類的不同，分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
木材的應用
自古以來，木材一直是最廣泛應用的材料，木質建筑、木質家具是木材應用的典型代表。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
木材的分類
木材可分為實木板材和人造板材。實木板材是指采用完整的木材（原木）制成的木板材。實木材料具有各相異性的特點，在自然條件下具有吸濕而膨脹、解吸而收縮的特性。木材暴露在空氣中時，容易受溫度和濕度的影響，發生尺寸、形狀和強度的變化，導致變形、開裂、扭曲和翹曲等現象。
人造板材有密度板、刨花板、膠合板、細木工板、三聚氰胺板等，人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好，較實木而言適用范圍更廣。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
木材制作的“無人戰車”模型
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
塑料的特性
塑料來源廣泛，價格低廉，性能優良（質輕、絕緣、耐腐蝕），加工成型方便，具有裝飾性。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
塑料的應用
塑料廣泛應用于儀器、儀表、家用電器、包裝及日常生活用品。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
塑料的分類
塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料是指在一定的溫度范圍內，能反復加熱軟化至熔融流動，冷卻后能硬化成一定形狀的塑料。熱塑性塑料受熱后可多次成型，廢料可回收再利用。熱固性塑料是指在初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
塑料制作的“無人戰車”模型
第六章 模型或原型的制作
材
料
金屬的特性
金屬材料有良好的導熱、導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
金屬的力學性能
金屬的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。硬度直接影響金屬的耐磨性和切削加工性。車床、銑床上用于金屬加工的刀具，其材料必須要有很高的強度和硬度。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
金屬的應用
現代工業社會，金屬材料是現代產品設計中的一大主流材料。鋼制橋梁、發動機、電線等都是應用金屬材料。
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
金屬制作的“無人戰車”模型
任務一 探究材料性能與應用
第六章 模型或原型的制作
材
料
常見材料 性能 應用
木材 較好的強度性能、優良的加工性能，隔熱絕緣、易于涂飾 木質建筑、木質家具
塑料 加工成型方便、具有裝飾性、價格低廉 儀器、儀表、家用電器、包裝、日常生活用品
金屬 良好的導熱導電性能、優良的力學性能和可加工性能 電線、發動機、橋梁
小結
任務一 探究材料性能與應用
案例分析
選擇材料時，要綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素。
第六章 模型或原型的制作
任務一 探究材料性能與應用
任務二 選擇和規劃材料
“無人戰車”部件 選用材料 選用原因
外殼
車輪
炮臺
第六章 模型或原型的制作
材
料
材料的性能
任務一 探究材料性能與應用
在產品設計選擇材料時，首先應該考慮材料的性能是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等。還需要考慮材料應具有良好的加工性能，符合造型設計中成型工藝、加工工藝和表面處理的要求，優先選擇技術難度小、工藝簡單、材料利用率高，并于加工設備及生產技術相適應的材料。
第六章 模型或原型的制作
材
料
材料的成本
任務一 探究材料性能與應用
材料的價格和加工成本直接影響著產品的性價比。應在滿足設計要求的基礎上，結合材料的成本，優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。選擇材料時，安全是最基本的因素，材料的選擇應充分考慮可能遇到的各種危險。
第六章 模型或原型的制作
材
料
材料的規劃
任務一 探究材料性能與應用
規劃材料時，一要做到料盡其用，優材不劣用，大材不小用，長材不短用。二要充分考慮材料的顏色、花紋和光澤，外用料要選擇材質好、紋理美觀、涂飾性能好的材料。三要考慮材料的加工余量和損耗等因素，保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
課程練習
選用木質材料完成“無人戰車”的制作
使用激光切割機對木材進行加工，制作“無人戰車”模型的步驟：
1.使用3Done Cut（或CAD、CoreDraw）繪圖
2.激光切割機完成切割
課程總結
1.木材、塑料、金屬三種材料的性能、分類與應用
2.綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等因素選擇和規劃材料

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