高中通用技术结构与设计教案苏教版必修.docx
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高中通用技术结构与设计教案苏教版必修
第一单元结构与设计第一节常见结构的认识（第1课时）
一、教学内容分析
本课时是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“无处不在的结构”的第一课时。
世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。
本课时要通过放映蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等结构图。
通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。
要让学生知道为什么要学习“结构与设计”，自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。
人们将其成果应用到技术领域,是为了更好地服务于人类。
本课时还要讲解构件的基本受力形式：
拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力，讲解应力概念。
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力,称为内力。
应力从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论,通过有趣的小试验,强化对不同类型结构的特点的理解。
二、教学对象分析
学生对结构有一定的了解。
对结构的功能和分类也有一定的基础。
另外，学生在物理课中已学习了有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础。
但是由于受力分析是物理课教学中的难点，多数学生在受力分析中还是有困难的，所以在教学中还要利用模型演示形变的情况，分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力等。
三、教学目标
（一）知识与能力：
解结构的含义。
（二）过程与方法：
度理解结构的概念。
（三）情感态度与价值观：
桥梁的受力分析案例,分析结构是如何承受力的。
展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片，激发学生的学习激情和兴趣。
四、教学重点和难点
重点：
结构概念
难点：
应力概念
五、教学策略
从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论,通过有趣的小试验,强化对不同类型结构的特点的理解。
（一）教法
在教学过程中，采用讲授法、阅读法、案例分析法和提问法，让学生共同讨论、分析、交流互动等教学形式交叉和渗透灵活运用，并始终贯穿于整个课堂教学当中。
本课时要求学生亲历纸板承受压力试验并运用多媒体教学设备，将与教学相关的图片展示给学生，都是为了让学生尽快获得感性认识，并上升到理性认识。
（二）学法
鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。
引导学生从力学的角度理解结构的概念并注意基本受力形式与物理学中力的区别和联系。
六、教学准备
纸板承受压力试验需要废旧纸盒的纸板和给纸板加压的重物,由于是第一个课时，不要求学生准备材料，教师应提供足够的材料。
七、教学过程
（一）通用技术必修2学习介绍：
1、通用技术必修2是一门什么课程？
同学们，我们生活在科学技术高度发达的时代。
我国载人航天成功,实现千年邀游太空梦;长江三峡顺利截流发电,高峡出平湖;水稻育种结硕果,世界领先……我们今天努力学习技术,是为了明天把我们的国家建设得更加美好。
我们将要学习的通用技术必修2,应用广泛,具有宽广的迁移价值。
“技术与设计2”中的“结构与设计”“流程与设计”“系统与设计”“控制与设计”等四个主题都是具体的、通用的技术,它们具有典型意义,并与技术的发展密切相关联。
学习这些技术与设计的基本思想和基本方法,将使我们终身受益。
同时也将使我们适应新世纪的科技发展、知识经济发展以及社会可持续发展的需要,成为有用的人才。
2、学习通用技术必修2课程要注意的几点:
（1）围绕教材内容,以技术设计为主线索,认真钻研各主题的技术与设计要点。
充分调动自己的感知、思维、想像,进行调查研究、批判性思考、创新性想像,努力提高技术理论素养,增强各种思维能力。
（2）参照教材中的案例,触类旁通,举一反三。
密切联系实际,挖掘技术实例,既动脑又动手,做好剖析、试验、实习、设计制作、交流、评价各环节,努力提高技术实践素养,培养动手解决技术问题的能力和技术应用能力。
（3）发扬在老师引导下的团队合作精神,把学习技术课程的过程,变为一个创新的过程。
在学习过程中要以多种视角、多种思路、多种方法,去探究一个个技术问题,完成一项项设计任务,努力造就我们的创造品质,提高我们的创新能力。
（4）学习技术课程,尤其是“技术与设计”,会遇到困难,会感到辛苦,我们要以坚强的意志力,鼓起战胜困难继续前进的勇气,努力增强我们的耐挫力,磨炼我们的意志品质。
同学们,努力吧!
（二）案例引入
【第一单元结构与设计】
1、观看教材蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等结构图。
【一、无处不在的结构】
世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。
2、引导学生观察结构图。
引导学生分析蜂窝的结构。
这种结构的优点在哪里？
3、让学生归纳结构概念：
结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
4、让学生阅读案例：
苍耳子与尼龙搭扣;
鸟与飞机;
鹰眼与导弹跟踪系统。
5、让学生思考：
为什么要研究结构？
（三）思考与分析：
1、启发学生回答：
通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究,给了人们无限的创造灵感和启示。
人们将其成果应用到技术领域,更好地服务于人类。
2、讨论以上三个案例，重点讨论“鹰眼与导弹跟踪系统”。
鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物,这是因为它的眼部结构比较特殊。
人类每只眼睛的视网膜上都有一个凹槽,叫做中央凹。
而老鹰眼中的中央凹却有两个,这两个中央凹的作用不同,其中一个专门用于接收来自鹰头侧面物体的像,另一个用于接收来自鹰头前方物体的像。
这样,老鹰的视觉范围就宽多了,能兼顾前方和侧面。
根据鹰眼的结构,人们正在研制“鹰眼”导弹系统。
这种导弹系统能自动寻找、识别目标并跟踪攻击。
3、进一步拓展：
除了根据鹰眼的结构,人们正在研制“鹰眼”导弹系统以外，你还受到哪些启发？
如果在人类的视网膜上象鹰一样有两个凹槽，世界将会如何变化？
将来运用技术手段在人的视网膜造出两个凹槽,有这种可能吗？
看来我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。
人类凭什么能成为动物界的统治者呢?
启发学生回答：
凭大脑,凭学习,人类把几千年知识在几年十几年中继承过来并在原来的基础上进行创新，现在进入知识经济时代，人类知识总量几年就要翻一番。
教育学生：
人与人之间有竞争,而且可能很激烈，能否立于不败之地,在于不断学习。
生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？
羊毛衣，潜水艇……。
让学生阅读案例：
魁北克大桥的坍塌。
大桥坍塌的原因是什么？
擅自改变桥的结构。
在社会领域,也普遍存在着结构现象。
一篇文章的内容结构影响文章的表达与质量,一家企业的人员结构关乎企业的运行与效率。
请分别列举自然界、技术领域、社会领域给你印象较深的有关结构的事例？
（四）结构与力
1、结构与力
从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
2、分析一块豆腐的受力情况，讲解应力概念。
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力,称为内力。
应力是结构的单位横截面上所产生的内力，应力达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。
用公式表示应力为σ=F/s,其中,F是内力,S是受力面积,σ是应力。
3、讲解构件的基本受力形式：
拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
4、案例分析：
人坐在椅子上,椅面受到的力；行人和车辆通行的桥面受到的力。
5、指导学生概括五种基本受力形式：
拉力
物体所承受的拉拽力
压力
挤压物体的力
剪切力
两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
扭转力
反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力
弯曲力
作用于物体,使它产生弯曲的力
学习椅面、简易桥梁的受力分析案例,分析结构是如何承受力的。
展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片。
（五）指导学生做“纸板承受压力试验”：
比较不同形状的纸板承受压力的大小。
试验准备、试验过程（略）
回答问题：
1.哪种情况下纸板的抗压能力最强?
2.举例说明这一结论在实际应用中有什么意义。
3.如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化?
（六）探究：
观察右图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。
进一步挖掘：
石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？
（七）课后作业:
P006、007的马上行动。
第一节常见结构的认识（第2课时）
一、教学内容分析
这一节从力的角度对结构进行分析，对于学生来说难度相对加大，新出现的一些受力形式可能不好理解。
知识点相对比较多并且抽象，所以最好采用实验的方法，让学生亲自感受结构承受力的特点与不同。
二、教学对象分析
学生在前一节课的学习中对结构已经有了一些表面的了解，能够说出结构的概念，并列举出各个领域结构的例子。
有一定的力学基础，对一些内容应该容易理解，但也容易把通用技术中所进行的受力分析和物理学的受力分析混淆。
三、教学目标
1、知识与能力：
理解结构的概念和一般分类。
2、过程与方法：
简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
3、情感态度与价值观：
展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片，激发学生的学习激情和兴趣。
四、教学重点与难点
重点：
1、从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、能结合1~2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
难点：
1、区分物理和通用的受力分析。
2、理解几种受力形式。
五、教学准备
木板、鸡蛋、瓶盖等。
五、教学策略
首先采用讲解，举例子方法介绍一些基本的概念，然后通过试验，让学生对知识有更深一步的理解。
六、教学过程
（一）复习和导入
（1）上节课我们已经学习了什么是结构。
请一个同学来回答一下。
学生回答。
总结：
由各个组成部分之间有序的搭配和排列就组成了事物的结构，我们都知道任何事物都要受到力的作用，也就是说事物的特定的结构都要承受一定的力的作用了。
比如课桌要承受我们的压力，书本的压力等等。
所以我们需要从力学的角度定义结构。
（2）力学角度结构的概念：
从力学角度来说结构是承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
（3）结构的几种受力形式：
那么要判断这个结构是否合理，首先我们要知道结构一般会受到哪些力的作用。
接下来我们就学习几种常见的结构的受力形式。
检查指导作业：
“马上行动”的题目，将几种受力形式和相应的解释连线。
（老师走动指导）
然后再针对学生容易混淆的，弄不清楚的地方讲解。
（3）内力与应力：
以篮球为例子
当我们用手拍篮球时，能够感受到篮球内部产生的抵抗我们手的作用力,这就是我们所说的内力。
当一个结构受到外力作用时，内部分子之间相互作用，产生一种抵抗力，称为内力。
和学生进行互动玩一个游戏。
让同桌之间用手指互抵，感受内力，然后由一个学生将手指换为手掌，感受受力的变化，引出应力。
（二）结构的类型
1实体结构：
实心结构
受力特点：
外力分布在整个体积中
实体结构可以连续传递载荷，适于承受压力。
案例分析：
三峡大坝实体结构
2框架结构：
细长的构件
受力特点：
支撑空间而不充满空间
框架结构是由杆件或板件连接而成的，构件可以是空心，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是空间框架。
由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此用得很广泛。
案例分析 ：
电视塔
3壳体结构：
层状结构
受力特点：
外力作用在结构体的表面上
壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结构。
由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。
因此在场馆建设中用得很多。
案例分析：
头盔，汽车外壳等。
[鸡蛋承受压力试验]：
略。
[学生讨论]：
进入工地时总是被要求戴上安全帽，为什么？
案例分析：
埃菲尔铁塔
（三）课堂练习与作业
[马上行动]：
教材011
[课后作业]：
p011练习1、2题
第二节稳固结构的探析
一、教学内容分析
本单元的内容与实际生活联系紧密，课本上的案例也通俗易懂。
本节内容有承上启下的作用，不仅可使学生对结构的基本知识有更深的认识与巩固，而且也是以后结构的强度、结构的设计基础。
二、教学对象分析
学生在以前已经学过一些相关的知识，所以这部分内容对于他们来说难度不大。
在前几节课中学生的参与度比较大，表现出一定的热情和兴趣。
三、教学目标
1、知识与能力：
学生能够自己分析影响结构稳定性的因素。
2、过程与方法：
、能够联系“应力”，理解强度的概念
3、情感态度与价值观：
从点问题，日常生活出发进行课堂教学，让学生感受技术中的结构与他们密切相关，激发学生自主的关注身边的生活，提高他们的观察力，能用强度的概念来评价、选择和使用结构。
培养学生分析与交流的能力。
四、教学重点与难点
重点：
分析影响结构稳定性的因素。
能够联系“应力”，理解强度的概念。
难点：
1、支撑面积不等于受力面积。
2、了解结构稳定性与强度的联系与区别。
五、教学资源
三脚架、A字形梯。
六、教学策略
引导学生根据自己的生活经验总结出影响结构稳定性的因素，然后由学生扮演教师角色进行讲解，分析，其他同学可以补充，提问。
最后针对每个因素教师进行总结，补充。
从热点话题出发，引入强度的概念，通过课本的案例分析，学习影响结构强度的主要因素，再通过视频展示图片，分析生活中的例子，让学生能关注身边的生活，将所学知识运用到生活中。
七、教学过程
（1）导入：
前几节课我们学习了结构的一些知识，接下来我们看一下影响结构有哪些因素。
由学习目标这里我们可以看到它与结构的稳定性，结构的强度有关。
（强调该课的学习方法，阅读学习目标部分）那这节课我们来学习结构与稳定性。
（2）和学生一起总结影响结构稳定性的几个因素（不一定局限于课本上的几个因素，学生可以举的更多，然后由他们自己来讲解。
强调课本上基本的几个因素）。
[影响结构的几个因素：
]
[1、几何形状]
[2、支撑面大小]
[3、重心位置]
（3）由学生自己推荐或其他同学推荐选择其中的一个因素进行讲解。
（老师作为学生进行发问，引导学生将内容讲解完整，可以引导学生对课本或生活中的案例进行分析）
（4）每个因素讲解完后，由老师将刚才学生讲解的过程进行简单复述，然后在这基础上进行补充总结。
“几何形状影响因素”的总结：
强调三角形的稳固结构。
讲解“三脚架”和“A字形梯”的例子。
“支撑面大小影响因素”的总结：
举水坝的例子，金字塔的例子，并且和前一节课学习的结构类型结合起来。
举三脚架的例子，强调影响结构稳定性的因素不是单一的，孤立的，解释支撑面大小不等于受力面积。
“重心位置影响因素”的总结：
详细分析“重心所在点的垂线落在结构地面的范围内，就是稳定的”。
举比萨斜塔的例子。
然后提出问题：
1、为什么不倒翁不倒？
2、装了半杯水的杯子稳定还是装了满杯水的杯子稳定？
（5）导入：
我们前面讲过结构的稳固性探析包含了两个内容，一个是结构的稳定性，一个是结构的强度。
我们学习了结构的稳定性，接下来学习结构的强度。
（6）结构强度的概念：
我们知道结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
那么结构的强度是什么呢？
例如我们现在坐的椅子，它要承受我们的重力，大家想想，如果有一个体重很重的人坐在这张椅子上，很可能椅子无法承受他的重力，椅子坏了，人跌倒在地上。
（就像我们前两节课做的鸡蛋的试验，有个同学坐在上面，鸡蛋被压碎了。
）那我们如何来评价这张椅子呢?
我们就要用到我们今天学习的内容：
强度。
这张椅子的强度是怎样的，也就是指它受到外力作用的情况下，它不被外力破坏的能力如何。
所以说结构的强度是指：
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
（7）强度与稳定性的联系与区别：
那么它和结构的稳定性的区别在哪里呢？
我们知道稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。
例如我们刚才举的椅子的例子，椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。
（通过例子让学生有感性的认识，不必要进行深入分析）
（8）应力和强度的关系：
这只是我们一个笼统的说法，我们如何来衡量一件东西的强度呢。
那就要用到我们以前学习的应力的知识。
联系前面的内容讲解应力与强度的关系，如何用应力来衡量强度。
举鸟巢结构钢卸载的例子说明（只要有感性的认识即可，不必要有量的分析。
）
（9）影响结构强度的主要因素
1、总结出影响结构强度的几个主要因素
①完成课本P17页案例
②学生回答
③由学生的回答，引导学生得出影响结构强度的几个主要因素。
2、因素一：
结构的形状
①三角形形状。
展示幻灯片，通过钻石的例子进行分析。
②横截面形状：
具有相同截面积，但不同截面形状的同种材料的坚固性就不同。
利用图片介绍同种材料、相同横截面积、不同截面形状的构件的强度排列顺序。
③强调学生注意对结构的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状，结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。
3、因素二：
材料
①展示幻灯片图片，从纸杯到塑料杯到无锈钢杯，说明强度和材料有关。
②介绍混凝土材料。
从应用广泛的钢筋和混凝土到工程人员新发明的纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土等，一系列新型高强度混凝土。
4、因素三：
构件的连接方式：
①构件连接的类别：
铰连接：
被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。
（图片举例）
刚连接：
被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
（图片举例）
举纽曼MP3的例子，激发学生的兴趣，让学生感受到课本知识与生活紧密相连。
②提出：
结点是从连接的效果来划分。
一个结点可以有多种连接方式。
不同的材料有不同的连接方式；构件的连接方式不同，结构的强度也不同。
（10）结构与功能:
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的变化。
（展示各种自行车的图片）
讨论对于自行车还有什么改进。
七、作业：
练习第1题。
第三节简单结构的设计
一、教学内容分析
结构设计和技术设计一样，具有明确的目的性，方案的多元性和创新性。
所以，在教学过程中，应当重视满足使用者的需要、多方案的形成和強调设计的创新。
二、教学对象分析
采取以小组为单位的形式进行分工合作,进行讨论、设计，引导学生打开思路,形成多种设计方案,在多方案中进行选择。
三、教学目标
知识与技能：
分析理解能力———能够对日常生活中的简单结构设计进行比较合理正确的分析。
过程与方法：
交流与表达能力———陈述平衡状态的概念
实践能力———鸡蛋放在桌面上提高其稳定性的试验
情感态度价值观：
观察能力和分析问题的能力———手机座试验
同伴间相互合作能力———设计一个简单结构
四、教学策略
教师在教学时,应引导学生用人文的眼光看待设计,设计是为了满足人们的需要,设计是与实际生活情景相联系。
五、教学重点和难点
重点：
运用结构设计应考虑的主要因素，从而初步体验结构设计的方法。
难点：
多方案的构思与设计。
六、教学准备
多媒体课件等。
七、教学过程
（一）引入新课
请学生欣赏不同样式的服装，并选择自己喜欢的服装。
设问：
问为什么要选择自己喜欢的？
同学们从中发现了什么与技术设计有关的内容？
回答导入：
设计考虑的因素。
回到结构设计上来，
服装设计离得开设计吗？
结构设计应考虑哪些因素呢？
（二）学习结构设计的重要性。
结构设计对于我们的日常生活、对于各种各样的生产活动都非常重要。
日常生活中,没有丰富的结构设计,产品将会造型单一、功能单调,那些大型建筑物、交通运输工具等更是无法产生;生产活动中,产品制造技术、结构安全性及耐久性评估、维修加固技术等,都离不开结构的设计和研究。
（三）学习结构设计的目标及要求
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标,应满足设计规范,满足使用者的基本需要。
例如,儿童自行车的结构设计,首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标,同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求,如自行车的链轮、链条、车把、车闸有一定的要求，否则设计应视为不合格。
（四）学习结构设计应考虑的主要因素
结构设计应考虑的主要因素有:
符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求,安全因素,公众和使用者的审美需求,使用者的个性化需要,对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
在工程的结构设计中,应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。
在考虑结构的稳定性和强度,使结构在规定的条件下和规定的使用期限内,能实现一定的功能的同时,还要考虑经济因素,如做到用料省、成本低等,也就是说,力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。
不同的结构设计,应考虑的因素各有侧重,但无论在哪一类用途的结构设计中,安全都是至关重要的因素。
在结构设计中还有一些需要考虑的因素,如材料、民俗文化、地域特点等,还可以引导学生思考是否还有其他需要考虑的因素。
（五）简单结构的设计案例
1、讲解简易相片架的设计过程与方法
在实际生活中,人们选择相片架,不仅考虑造型、材料、稳定性等因素,还考虑相片架的颜色、造型与房间的整体是否协调,相片架的摆放方式与房间的空间关系等。
例如,房间内的桌子比较小,而房间的墙上有大面积的空白,此时就可能会选择悬挂式的相片架,而不会选择用支架式的相片架。
从造型、材料、稳定性和强度等方面,比较上述案例中三个设计方案中相片架的结构的特点,并构思其他设计方案,列出方案要点。
2、让学生根据所学知识为设计简易相片架作好准备。
（1）小组讨论制作简易相片架应考虑那些方面的因素并落列出来。
（2）在相框和支架的设计上都要有创意，并画出草图
（3）目标激励：
a、有创意的设计方案要到学校存档，
b、你所做的模型或原型还可送给你最要好的同学，因是自己亲手所做，比买贵重物品相送更能表达纯洁的友谊。
c、作品要在网上发表，并在高三毕业对作品进行拍卖。
3、探究：
在某些地震灾区,居民采用“木板夹心”结构筑墙建房,这种由当地农民创造出的结构能经受地震的考验,具有较好的抗震效果。
请简要说明这种结构的特点,并根据所学的有关结构与设计的知识,对这种结构设计进行分析。
（六）学生作品展示
下面这些桥不仅是外形美观的工艺品，更重要是它们具有承重3000g以上重力的结构。
而所用的承重物都是统一规格的纸板。
（8幅图片）
（七）作业
根据所学结构的知识，准备材料，设计出一个作品。
突出结构的稳定性、强度、美观、实用。
（作品可以是报架、鞋架、书架、相片架、桥梁的
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