資源簡介

《第二節 結構與穩定性》教學設計
嘉積中學 宋佳琪
一、教學內容分析
本節是“蘇教版”《技術與設計2》第一章第二節《穩固結構的探析》的第一主題“結構與穩定性”。該章的總體設計思路是：認識結構、 探析結構、設計結構、欣賞結構。“結構”與“設計”是該章的兩個核心概念。本節是對結構認識的基礎上作進一步深入的學習，而結構的穩定性是結構設計中需要考慮的重要因素之一，可使學生對結構的基本認識有一個更深入的認識與鞏固，為后續的結構的強度，結構的設計等教學奠定良好的基礎。
二、教學目標
1、知識與技能：
理解結構穩定的概念，通過實驗分析總結出影響結構穩定的主要因素。
過程與方法：
利用探究，討論，對比等方法提高學生創新的品質和分析能力，培養學生的交流、表達能力及實踐能力。
情感態度與價值觀：
增強學生對結構穩定性的認識，培養學生的觀察能力，激發學習興趣。
學情分析
學生在上一節的學習中已經初步掌握了結構的基本知識。因此在教學中盡量多列舉些涉及結構的穩定性的生活實例，便于師生進行互動探討，幫助學生加深對影響結構穩定因素的理解。基于學生對三角形結構的結實穩固和物體結構的重心越低越穩定相關知識已經通過其它學科在理論有所了解，本節課主要精力要放在對具體實物結構穩定性的分析上。
教學重難點
教學重點：影響結構穩定性的主要因素。
教學難點：區分“接觸面”與“支撐面”概念；通過所學知識解決實際問題。
教學策略
1、教法：
在教學過程中，采用講授法、案例分析、課堂提問和小組合作探究等方法，讓學生共同討論、分析、交流互動等教學形式交叉和滲透靈活運用，并始終貫穿于整個教學活動中。本課時要求學生親歷探究兩特制礦泉水瓶、雞蛋架與穩定性的關系的探究試驗，讓學生在實際操作活動中了解問題探究的方法與過程，感受探究成功后的喜悅。
2、學法：
鼓勵學生自主探究和合作交流，引導學生自主觀察、總結，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗和不同的發展，引導學生養成自主探究的習慣和方法。
教學工具
特制兩瓶礦泉水、若干熟雞蛋、50cm銅芯電線、鋼直尺等。
教學設計思路
導課部分，采用興趣導入法，激發學生學習內驅力，如何讓結構設計穩定，像幾幅學生作品展示的一樣。新課講授，本課內容不多，通過探究實驗，學生自已尋找穩定的影響因素。案例分析，生活中更多的結構穩定的分析，培養學生發散和創新思維方式，認真觀察生活的良好習慣。重心位置、支撐面大小、結構的形狀都是影響結構穩定因素。在學生基本掌握之后，設計實踐環節，使知識向實踐能力轉化。雞蛋架設計制作過程，目標明確，應用知識直接，可以產生豐富多樣的設計方案。通過對實踐環節的總結與歸納，深化并升華本課內容。將本章結構與設計兩大主題緊密聯系，為下節課學習和整章教學效果打下堅實基礎。
教學過程
教材內容
教師活動
學生活動
教材內容
回顧舊識導入新課
（3分鐘）
主要教學用語
教學目的
回憶上節課結構的概念
師生互動，感受新、奇、特的穩定現象，產生解釋的渴望

結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
從力學角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

通過上節課學習，我了解到結構無處不在，生活中我們借鑒自然界結構，建設城市交通、建筑摩天大樓，還讓生活用品賞心悅目。
請大家觀察這幾幅學生作品，結構設計大膽，看似“驚險”，但還保持穩定。
通過今天學習我們可以找到解答。
今天，我們將共同學習“第一章第二節 穩固結構的探析”？——結構與穩定性。

從新、奇、特的穩定現象開始，感受結構穩定性的魅力。激發學生探究興趣。
教師提出疑問，將解釋現象與學習內容緊密聯系起來
新課講授
（18分鐘）
本課學習目標：了解影響結構穩定性的主要因素；能夠對日常生活中的簡單結構設計，進行比較合理正確的分析
剛剛幾幅學生作品，結構紋絲不動，使我們感受到它們良好的穩定性。首先，我們先來了解結構穩定性的內涵。
結構的穩定性：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
通過概念解釋，請大家【馬上行動】填寫P11表格。
師：要想提高穩定性，我們需要先去了解一下影響結構穩定性的因素
1、重心位置的高低
【探究一】兩瓶礦泉哪個更穩定呢？
結論：重心高低是影響結構穩定的因素之一。
重心位置的高低，越低越穩定，越高越不穩定。
【板書】
影響結構穩定性的因素
重心位置的高低
【案例分析】比薩斜塔
結構穩定的前提：重心點的垂線位置，落在結構底面的范圍內。
支撐面積的大小
【實驗二】讓雞蛋立起來？
師：雞蛋的前后結構發生什么變化？
生：是底面積變大（概念模糊）
【難點突破】支撐面與接觸面的區別：接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構成的面。
結論：支撐面大小是影響穩定性因素之一。支撐面積越大越穩定。
【板書】支撐面的大小影響結構的穩定性
【案例分析】塔結構（艾菲爾鐵塔）
結構的形狀
露天遮陽棚沒有粗壯的支撐柱，保證整體結構穩定的關鍵，不是較低的重心，不是很大的支撐面。
學生：結構形狀
【實驗二】幾種形狀在外力作用下，哪個會更好的保持結構穩定呢？
結論：結構形狀影響穩定的因素之一。
【案例分析】三腳架、單雙腳自行車
動態自行車沒有借助三點支撐，那它怎樣保持平衡狀態呢？
運動狀態中與靜止狀態自行車的穩定條件不同。

明確“結構的穩定性”學習目標
明確結構穩定性概念，師生合作找到結構穩定性更深涵義
通過活動檢查學生對結構穩定性的理解情況
實驗驗證——得出結論——案例分析
通過兩個特制礦泉水瓶探究，驗證影響穩定性的因素——重心位置高低。
【拓展提升】明確穩定具有前提條件。
通過問題引導學生主動思考，得到的結論也更深刻，輔以案例分析，將知識實際生活緊密聯系，幫助學生更好理解與掌握。
培養學生主動思考的思維習慣。
生活案例分析，使學生應用結論，再次深化知識的理解。
通過案例探究穩定的其他因素。得到結構形狀影響穩定的因素之一。（演繹法）
明確靜止狀態與運動狀態穩定條件是不同的。

回憶中學物理，對平衡狀態的界定。
學生活動，形成結構穩定的最初理解。
學生上臺探究兩瓶礦泉水穩定不同的原因。
嘗試解釋比薩斜塔穩定和不穩定兩種情況需要的條件
學生敲破雞蛋底部讓雞蛋立起來。

通過生活案例分析結構形狀對穩定性有影響
學生討論為什么運動狀態中的自行車保持穩定
結構的穩定性：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
解釋概念中，負載、原有、平衡狀態
重心高低是影響結構穩定的因素之一。
重心位置的高低，越低越穩定，越高越不穩定。
前提條件：重心的垂線位置落結構在底面之內。
因素二：結構與地面接觸所形成的支撐面的大小，支撐面越大越穩定。
案例：塔的造型都是上小底大，保證與地面支撐面大，從而更加穩定.
結構形狀影響穩定的因素之一。
明確靜止狀態與運動狀態穩定條件是不同的。
拓展提升
（3分鐘）
我們希望結構設計體現——穩穩當當、紋絲不動。力求在重點位置、支撐面和形狀方面保證穩定平衡。利用所學保證結構穩定。
有利用結構不穩定的情況嗎？
人類對結構不穩定的利用。案例：蹺蹺板、欹器、侯風地動儀
本章結構與設計兩個核心概念有機結合，將學有所用的思想傳達到學生心里。
學生在生活經驗中尋找結構不穩定的應用案例。
結構穩定性應用：一方面人們利用穩定的結構抵抗外力、負載； 另一方面又利用不穩定的結構實現某些功能。
學生實踐
（12分鐘）
大家是不是愿意試試做一個有用的設計？
現在大家看到是“蛋架”，它是現代廚房中出現的新事物，今天給大家一個挑戰，利用50cm電線來制作一個蛋架，結構自行設計，設計要求：蛋可以穩穩的座在架上。提高要求，你可以讓雞蛋更高嗎？
認識結構、探析結構都是為設計結構服務，明確本節結構穩定性因素學習的兩方面應用。
實踐環節，目的是將知識向能力轉化過程。提高學生創新的品質和實踐能力。

學生溫故第一冊，設計一般過程。利用本課所學知識，小組合作、自主探究設計并制作“蛋架”
組織總結
（4分鐘）
在設計中，結構的穩定十分重要，今天學習到幾點可以影響穩定性，但是否還有其他因素能夠影響，做為今天課后的思考題。
每每臺風過境，我們的城市都受到不同程度的傷害，房屋、樹木……結構恰當改造，保護美麗家園；沒有絕對稱心如意的穩定結構，但我們可以改良舊結構，創造新結構。
大家也可以嘗試用設計新的結構來保證生活中的物品穩穩地！
歸納知識，深化理解，拓展應用，將所學為所用的理念傳遞給學生。為下節結構設計奠定基礎。
同學們來總結今天的學習收獲
一、結構的穩定性
二、影響結構穩定性的主要因素
1、重心位置的高低
2、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小3、結構的形狀
……
沒有絕對稱心如意的穩定結構，但我們可以改良舊結構，創造新結構。
課件32張PPT。結構無處不在建設高聳入云的摩天大樓 我們借鑒自然界的結構，讓生活環境更賞心悅目。回顧舊識 結構 從力學角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
學生作品1.2穩固結構的探析——結構與穩定性嘉積中學 宋佳琪學習目標了解影響結構穩定性的主要因素；
能夠對日常生活中的簡單結構設計，進行比較合理正確的分析一、 結構與穩定性定義：結構的穩定性(Stability)是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。它是結構的重要性質之一。
馬上行動重力、風力重力、碰撞底座不夠重，重心過高支撐面小，重心落到支撐面以外與地面接觸所形成的支撐面較小，
重心偏高重力、碰撞靜止放置的自行車落地燈底小口大的空竹簍探究一：哪瓶礦泉水更穩定？①將兩個特制礦泉水放于穩定的桌子上。
②調整兩個瓶子到同樣一個傾斜度
——模擬被碰撞。
③觀察它們的顫抖時間和程度結論：
重心高低是影響結構穩定的因素之一
重心位置的高低,
越低越穩定，越高越不穩定比薩斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，南面的地基比北面約低２米。在施工期間塔身既出現輕微傾斜，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經工程師托馬索·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續按原設計繼續施工，直到竣工。 重心點的垂線位置，落在結構底面的范圍內結構穩定的前提條件魯鎮柯巖實驗二讓雞蛋立起來支撐面 接觸面 ≠結論：支撐面大小是影響因素之一
因素二：
結構與地面接觸所形成的支撐面的大小，
支撐面越大越穩定塔的造型都是上小底大，保證與地面支撐面大，從而更加穩定.驗證：實例一：扎馬步兩腳要分開實例二：風扇的底盤結構的形狀 結構的形狀不同,其穩定性也不同,如板凳只有兩條腿就不穩定,而不在同一直線上的三條腿就有較好的穩定性。三角形結構是一種穩定的結構雙腳支撐輕騎車案例分析：靜態自行車是如何保持穩定的
（書本第14頁）探究生活中我們有這樣的經驗，一個物體要有三個支撐點才能穩定，如果只有兩個就會倒下。但是自行車騎起來時，卻只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？運動狀態中與靜止狀態自行車的穩定條件不同。
如旋轉時的陀螺與靜止時的陀螺。結構穩定性的應用 一方面人們利用穩定的結構抵抗外力、負載；
另一方面又利用不穩定的結構實現某些功能。
候風地動儀欹
器 ……Egg cups歐洲國家吃溏心蛋
——蛋杯蒸煮雞蛋——蛋架技術試驗設計活動—雞蛋支撐架目的：利用一根50cm長的電線設計并制作一個雞蛋支撐架。要求：每人制作一個支撐架，形狀不限，支撐架放上雞蛋后，雞蛋最低點的高度不低于7厘米，能穩定的放置一個雞蛋。（同一張桌子的幾位同學推薦一個作品參評）
思考并試驗：
1、如何放置雞蛋？
2、如何合理的使用材料？
3、如何讓支撐架承重能力更強，更穩定（能承重一盒砝碼）？
比一比：誰的支撐架做得最好？
想一想：都用了哪些影響穩定的因素？
提示：制作時，請在支撐架下墊上書，防止雞蛋摔碎；
二、影響結構穩定性的主要因素小結1、重心位置的高低2、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小3、結構的形狀一、結構的穩定性……是指結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。結構恰當改造，保護美麗家園沒有絕對稱心如意的穩定結構，但我們可以改良舊結構創造新結構謝謝！歡迎專家批評指正！

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