資源簡介

《1.3簡單結構的設計》教案
單位：金昌市第二中學 姓名：蒲祥山
聯系方式：E-mail：[email protected] MP:13519461711
一、課題：1.3簡單結構的設計
二、課時：第一課時
三、教學方法：教授、任務驅動、小組合作
四、教學目標
知識與技能：
1．能熟練分析一個簡單結構應考慮的主要因素。
2．能夠對紙結構進行合理的結構分析，并設計一個簡單紙橋結構。
過程與方法：
1．設計過程中，能充分認識不同紙結構承重性能的差異。
2．在設計過程中，能夠對影響紙結構的各個因素進行合理的分析與恰當的修正。
情感態度和價值觀：
1．形成和保持學生了解結構，研究結構的興趣與熱情。
2．體驗解決問題過程的艱辛和獲得成功的喜悅。
3．認識技術的創造性特征，培養勇于創造的個性。
五、教學重點：1.能讓學生熟練分析一個簡單結構應考慮的主要因素。
2．能夠對紙結構進行合理的結構分析。
六、教學難點：設計一個簡單紙橋結構。
七、設計思想
1．教材分析
這節內容有兩個方面要求：一是能夠對所做的結構進行簡單分析，熟悉設計一個簡單結構所應考慮的主要因素；二是進行一個簡單結構的設計，繪制設計圖并制作模型或原型。分析教材本單元的前后章節——《常見結構的認識》、《穩固結構的探析》，這些章節中涉及到結構與力、結構的類型、結構的穩定性、結構的強度等知識點與本節課有很強的延續性，因此本節課重點應放在如何在設計簡單結構的過程中，結合這些知識點，讓學生發揮自己的創造力，設計出既符合要求又各具特點的簡單結構。
2．設計理念
簡單結構的設計，關鍵在于這個簡單結構——“載體”的選擇。按照教材上的要求選擇簡易相框的設計制作，在實際教學中很難吸引學生的興趣。所以必須另選一個新的“載體”來設計簡單結構，才能充分調動學生積極性和主動性，培養他們對結構設計的興趣。因為是結構設計，所以我很自然就會考慮到結構的承重，考慮到成本和制作的難易程度，我決定選擇紙材料，設計能承受一定重量的紙結構，放棄木塊等其他材料的結構制作。同時考慮到這堂課為紙結構設計第一節課，在讓學生大致了解紙結構制作過程的同時，讓學生摸索掌握制作紙結構的技巧，為后面學生制作紙橋作好相應準備。
3．教學策略設計
本節課是對學生分析一個簡單結構應考慮的主要因素的具體指導。和能夠對紙結構進行合理的結構分析進行具體指導。①首先對紙張的性質進行相應分析，讓學生掌握紙張的特點——抗拉性能強、抗壓性能弱。②由紙張的特點引出紙結構要承重就必須揚長避短，設計合適的結構提高抗壓性能，才能承受一定的重量。不同結構的承重能力不同，追求的目標是紙結構的承載比應該盡可能大。③紙結構形狀的選擇很重要，不同結構的紙結構抗壓性能不同，引導學生自己探討選擇合適的形狀。④紙結構的組合連接方式有多種，好的組合連接能夠有效提高紙橋整體結構的強度。引導學生自己設計合適的組合連接方式。⑤學生自主設計承重紙橋，分成小組討論后形成小組方案。⑥教師及時介入，通過對比介紹部分小組的設計作品，引導學生反思對自己的設計進行相應調整。⑦在學生完成的設計作品之后進行作品的簡單測評，對于測試的結果引導學生思考如何調整修改原有設計。⑧教師指導學生思考，紙結構還能有什么應用，怎么設計？
4．學情分析
高中階段的學生有一定的物理力學知識和動手實踐的基礎，制作紙結構完成情況應該普遍較好。但是由于是第一次接觸紙結構設計，很多很好的結構設計往往在制作過程中會因為設計與制作的脫節而“流產”。但是不斷的修正設計——動手制作的過程本身就是一個良好的創新實踐過程，在這個過程中每個用心的學生都能體會到自己設計的樂趣。限于學生對紙結構認識的不同、掌握結構設計水平能力的不同，學生們最終制作出的紙載重橋完成設計要求的結果差異性也很大。動手能力強、思維靈活的同學更容易設計出承載比較高的作品，這樣可以讓他們把自己成功的經驗向其他同學們分享。動手能力較弱、思維比較遲緩的同學可能更多的體驗解決問題過程的艱辛，這個過程同樣是一份可貴的經驗，而且他們對結構設計的理解尤為深刻。
八、教學準備
教學資源準備：多媒體教學設備、通用技術專用教室、教學課件PPT、尺子、普通A4紙張等
教學課件的準備：教學課件比較簡潔，多以直觀的圖片來說明，抓住關鍵知識點突出中心。
教學過程
情景引入：
老師：中國有幾位非常出名的設計師，我想同學們肯定認識，同學們來看看他是誰呢？請先不要說出來。
學生：上臺觀看平面鏡，看到的設計師原來是自己。
老師提問：思考：如果讓你去設計一輛童車結構，你會考慮到什么因素？
板書：一、結構設計應考慮的主要因素：
教師展示圖片幫助學生整理，結構設計應考慮的主要因素

教師：不同結構設計，應該考慮的因素各有側重，但是無論在哪一類用途的結構設計中，安全都是至關重要的因素。我們看一個案例。
2.案例分析：戶外廣告牌抗風問題
在戶外廣告牌的結構設計中，應該考慮其抗風性能，以減少正面風的壓力。請你就戶外廣告牌設計中的抗風問題，提出兩種以上可行的方案。
學生：馬上行動
3．提出問題
老師：生活中常常有這樣的設計，看上去竟然讓人匪夷所思。
（[圖片]介紹兩個事例：1．一把紙結構制作的椅子
2．一日本設計師坂茂在法國用7.5噸紙造了一座紙橋能同時站立20人。
老師提問：平常你所了解紙張的特性是什么？（柔弱）為什么柔弱的紙張搭成的紙椅、紙橋能承受這么重的重量？(由學生回答中引出)因為紙椅、紙橋的結構，設計師設計的獨特的結構能承受這樣的重量。）我們如何來設計能承受一定重量的紙結構？
老師：我們來具體研究一下紙張的特性。在彎曲的過程中，紙橋的上表面處于彎曲的內層，受到向內的擠壓力；紙橋的下表面處于彎曲的外層，受到向外的拉力(如圖)；紙橋的兩個側面由于上下受力方向不同，必然會彎曲。
（引出結論）紙本身具有較強的抗拉能力，但抵抗壓力能力很弱。也就是說，在紙板承受力的時候，首先被破壞而出現折痕的是受到擠壓力的上表面，這是我們最不愿意看到的。因此，要想紙橋能夠承受一定的重量，設計合理的承重結構，就必須揚長避短，提高紙張的抗壓能力，發揮紙張的抗拉能力，如何做到這一點呢?
4．理論探究
老師：在日常生活中，紙張的拉力表現的非常驚人。用紙張的的一端掛上重物（可用兩塊磁鐵吸引夾住紙張），拉住紙張的另一端可以輕松將重物提起。而同時，紙張的抗壓能力相對來說表現的極為特殊。將一張紙立在桌子上是很困難的，但是把它折一下，或者卷成圓形，不但能立起來，而且還能在上面壓一小塊重物，也就是說，通過折邊或卷成圓弧形可以提高紙張的抗壓能力，由此，可得出結論選擇一個合理的截面形狀對于整個紙結構有著舉足輕重的作用。同時合理的截面形狀是構成整個紙結構構件的關鍵。
（課件展示[圖片]——一些典型紙結構的形狀）
（老師引導學生思考：）什么樣形狀的紙結構抗壓能力強？承載比更大？
老師：了解了紙構件的基本情況，我們再來了解一下構件的連接。合理的構件連接方式能有效提高整個紙橋結構的強度。
（課件展示[圖片]——一些典型紙結構的組合連接）
5：學生設計活動：
老師展示：紙橋設計要求：
1、使用8張A4紙；
2、使用雙面膠；
3、橋板尺寸跨度15厘米以上，寬7厘米以上。
4、至少承重三本教科書。
（請學生按照設計要求設計紙板結構模型，在學案上畫出草圖）
6．自我評價（選擇幾個小組的作品進行簡單評述）
老師：你的設計如何做到載重量最大和最堅固。
(讓學生根據情況對自己作品進行深入思考，加以改進。各組同學之間可以適當交流經驗，取長補短.
老師：紙結構設計有什么主要應用？
7．教師指導
老師與學生綜合評價：**小組的簡單紙橋結構承重性能最強。（為什么最強？）
引導學生思考：這個小組選擇的是怎樣的構件形狀？構件的連接如何？怎么搭配的？
老師：今天這堂課，我們自己動手制作了簡單紙橋結構模型，雖然只是一個簡單的結構設計。但是我們體驗到了結構設計的嚴謹與美感。最后因為時間的原因，我們僅僅選取了幾組同學的作品來進行測試，盡管我們做的只是最普通的紙橋結構模型，但是我們依然可以看到同學們對結構設計的熱情與興趣。很多同學的設計很有想法，但是還不是盡善盡美，還有可以改進的地方，希望同學們課后能相互探討，獨立思考、協作完成更好的結構作品。
8.作業：課后以小組為單位，完成一件紙橋作品，要求承載能力越強越好。
九、教學反思
這節課選擇了學生比較感興趣的“載體”，所以學生參與程度和熱情相當高，教學重點和難點掌握得也比較扎實。然而，實際制作中，還有很多不足，總結一下有這樣幾點：
1．學生掌握的結構設計思想與方法與動手實際設計能力總有差異。盡管設計的想法很好，實際設計的時候很難把設計的意圖貫穿到草圖的繪制過程中去。
2．學生設計過程中，但是設計的水準普遍不是很高，會直接影響整個紙結構的強度。
3．給予學生思考的時間還是短了很多，學生在課堂上面能體現出的好的結構設計并不多，需要課后深入思考后才能有更好的作品制作出來。
1.3簡單結構的設計導學案
一、學習目標
1．熟悉設計一個簡單結構應考慮的主要因素。
2．能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，作出模型或原型。
二、學習重點：
1.會分析設計一個簡單結構應考慮的主要因素
2.完成普通紙板結構的設計，選擇紙結構合適的構件形狀和組合連接方式搭建紙板結構模型。
三、學習難點：選擇紙結構合適的構件形狀和組合連接方式搭建紙板結構模型。
四、知識結構：
1.結構設計應考慮的主要因素：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________.
2:紙橋的設計報告
一、設計項目：設計一個紙橋 四、設計方案（草圖）：
二、設計要求：
設計制作要求：
1、使用8張A4紙；
2、使用雙面膠；
3、紙板尺寸跨度15厘米以上，寬7厘米以上。
4、至少承重一本教科書。
三、設計考慮的主要因素：

五、自我評價
交流：你的設計如何做到載重量最大和最堅固
六、如何改進：
課件30張PPT。著名橋梁設計 趙州橋
坐落在河北省趙縣洨河上,建于隋大業(公元605-618)年間，是著名匠師李春建造。橋長64.40米，跨徑37.02米，是當今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。
杭州灣跨海大橋是一座橫跨中國杭州灣海域的跨海大橋，它北起浙江嘉興，南至寧波，全長36公里，是目前世界上最長的跨海大橋，成為中國世界紀錄協會世界最長的跨海大橋候選世界紀錄。第10題圖著名橋梁設計第三節 簡單結構的設計制作：蒲祥山思考：如果讓你去設計一輛童車結構，你會考慮到什么因素？童車結構設計人的個性化需要強度 功能成本安全壽命穩定性美觀其他一、結構設計應考慮的主要因素汽車的安全分析結構設計應考慮的主要因素？桌子的穩定性房梁的強度戶外廣告牌抗風問題 在戶外廣告牌的結構設計中，應該考慮其抗風性能，以減少正面風的壓力。請你就戶外廣告牌設計中的抗風問題，提出兩種以上可行的方案。馬上行動 請你就戶外廣告牌的抗風問題，提出兩種以上可行的方案。采用通風孔加固支撐架，連接點采用立體環繞減少受力面積增加結構強度改變結構形狀日本設計師設計的紙橋為什么看似柔弱的紙張能承受這么重的重量？我們如何來設計承重的紙結構？
問題提出抗拉性較強 抗壓性較弱紙張的特性揚長避短，提高紙張
的_______性能。二、簡單結構案例分析：思考？你能否讓一張紙站立。1.紙結構的基本形狀：理論探究紙結構的組合：2.紙結構的連接技巧：理論探究粘貼、拼插等學生設計活動： 紙橋設計要求：
1、使用8張A4紙；
2、使用雙面膠；
3、橋板尺寸跨度15厘米以上，寬7厘米以上。
4、至少承重三本教科書。穩定性
強度紙橋設計要求：
1、使用8張A4紙；
2、使用雙面膠；
3、紙板尺寸跨度15厘
米以上，寬7厘米以上。
4、至少承重一本教科
書。
你的紙橋結構設計如何做到載重量最大和最堅固?拓展思維自我評價：如何改進？學生作品承重性測試測試評價紙結構設計有什么主要應用？教師指導紙盒包裝設計項目：設計要求：設計考慮的主要因素：設計一個紙橋
設計方案（草圖）：特色說明：小組成員：紙橋的設計報告設計制作要求：
1、使用8張A4紙；
2、使用雙面膠；
3、紙板尺寸跨度15厘米以上，寬7厘米以上。
4、至少承重一本教科書。
試驗比較、優化、評估　　從穩定性，強度，造型（美觀），成本，人的個性化需要，比較上訴方案中紙橋的結構特點，并結合試驗的效果請作出具體的評價。Thank You !

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