通用技术必修2 技术与设计2常见结构的认识教学设计

普通高中课程标准实验教科书  通用技术（必修2）

第一单元　结构与设计

第一节 常见结构的认识

一、教学目标

1. 知识与技能

(1) 了解结构的含义。能举出不同领域结构的实例，知道结构无处不在。

(2) 能从力学的角度理解结构的概念。

(3) 能够结合简单结构，分析结构的受力。

(4) 了解结构的类型，并对简单的结构实例进行分类。

2. 过程与方法

(1)通过对自然界、社会、技术三个领域的结构认识，培养学生的兴趣。

(2) 培养学生形成用结构的框架来思考、认识问题的能力。

(3) 能对生活中常见的简单结构的实例进行归类。

3. 情感态度与价值观

(1) 通过结构的组装激发学生了解结构，研究结构的兴趣与热情。

(2) 体验解决问题过程的艰辛和获得成功的喜悦。

(3) 认识技术的创造性特征，培养勇于创造的个性。

二、教学重点

1.结构的含义。

2.结构决定事物存在的性质。

3.力的分析方法。

三、教学难点

1.力的分析方法。

2.壳体结构力的分析。

四、课时安排  

1课时

五、教学方法

案例分析法、阅读法、实验法、小组合作法

六、设计思想

1. 教材分析

本课时内容是本单元的基础性知识，对后面的章节起着提纲挈领的作用。

第一小节“无处不在的结构”通过对自然界、技术领域和社会领域三个层面的分析，说明了结构无处不在，给出了结构的一般含义。教材特别强调了结构的多种多样决定了事物存在的性质，这个观点作为结构思想方法的重要组成部分，贯穿于这一章的始终。在这一节中，用“魁北克大桥的坍塌”为例说明合理结构的重要性，给学生以心灵的震撼，引起他们对结构的重视，提醒学生进行结构设计时要有高度的责任感。

第二小节“结构与力”从力学的角度让学生学习结构，并给出了结构的受力分析方法，由于受到学生的知识水平限制，教材只进行定性的分析，要求学生体验和学习力的分析方法。力的分析方法是这一小节的重点。

第三小节介绍了三种基本结构类型，同时指出了生产生活实际中结构的复杂性，多数物体的结构是这三种基本结构形式的组合。教材通过学生熟悉的实例，展开技术视野中结构的基本分类的讨论，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的特点的理解，重点是把握不同类型的结构的受力特点及其具体应用。

2. 设计理念

这一节主要讲为什么要学习结构，特别要强调的是，要向学生指出结构无处不在，我们学习的结构的思想方法可以迁移到其他领域。

本节的重点是结构与力、结构的类型。所以要把握好从够简单基本受力和变形形式来理解结构，要引导学生从力学角度理解结构的一般分类，理解不同结构类型在生产生活中的应用。

3. 教学策略设计

充分利用教科书中的案例，激发学生的学习激情和兴趣。结合具体实例，采用提问、演示实验、分组实验等方式，使学生理解结构的重要性，同时拓宽学生的视野，提高学生观察事物和分析问题的能力。

4. 学情分析

由于学生已经系统地学习了《技术与设计1》，对设计中的结构知识有了一定的感性认识，但学生对于结构的作用的认识还是比较模糊、零散的。因此，在学习人类如何利用自然界中的结构解决实际生活中的一些技术问题时存在一定的困难。

学生对结构类型的分类，往往只注意到一种结构形态，容易造成分类的混淆。这一节从力的角度对不同类型的结构进行分析，相对比较抽象，对于学生来说难度加大，所以最好采用实验的方法，让学生亲自感受不同类型结构承受力的特点与不同。

七、教学准备

收集相关的教学实物、常见结构的图片，准备废旧纸盒的纸板，加压的重物，生鸡蛋3个，合适的瓶盖6个，木板1块，组合结构用的积木、拼插玩具若干，多媒体课件PPT.

八、教学过程

1.导入：无设计 不生活

【实物和图片展示】实用又有美感的钟表、鼠标垫和纸镇，小型喷雾器和小巧按摩仪。

【教师介绍】钟表、鼠标垫和纸镇，实用中透着美感；小型喷雾器较之普通加湿器，携带方便，还可以充当移动电源；小巧按摩仪，按摩装饰两相宜。可见，设计就在我们的生活之中。要设计物品，首先要了解事物的结构。这节课我们来一起学习结构与设计之常见结构的认识。

2.结构无处不在

【教师讲解】所谓结构，是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。大到宏观天体，小到微观粒子，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。

【投影展示】自然界蜂巢、蜻蜓和蜘蛛网；建筑领域埃菲尔铁塔、凯旋门和赵州桥；技术领域汽车和自行车以及社会领域股东大会等结构的图片。

【教师总结】以上案例说明，结构无处不在，结构多种多样且决定着事物存在的性质。

【教师介绍】形形色色的结构带给人们无限的灵感和启发。

【图片展示】

1. 苍耳子和尼龙搭扣。
2. 鹰和“ 鹰眼”导弹系统。
3. 蜂巢和泡沫蜂窝棉、足球。
4. 蛛网和悬索结构

【教师总结】结构的合理运用带给人们便利，但是结构方面存在的一个小问题也可能导致重大事故的发生。

【课堂活动】阅读“魁北克大桥的坍塌”。大桥坍塌的原因是什么？

魁北克大桥兴建于20世纪初期，它是由桥梁学家库帕设计的当时世界上同类大桥中最长的一座。当时桥的建设速度很快，施工组织也很完善，正当投资修建这座大桥的人们开始考虑如何为大桥剪彩时，随着一阵震耳欲聋的巨响，大桥的整个金属结构垮了，19000t钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。

大桥坍塌的原因是设计师在没有对桥梁的关键部位做相应加固的情况下，擅自将原来的500m的桥长延长到了600m，造成了大桥南端制动臂上的压力索发生弯曲，从而导致整个上层结构的倾塌。

为了记住这一教训，所有毕业于加拿大各大学的工程师都有一个铁指环，这些铁指环是由那座坍塌的魁北克大桥上的金属制成的（现在的指环由不锈钢制造）。它们时刻提醒人们，进行结构设计要具有高度的责任感。

【师生互动】设计师没有对桥梁的关键部位做相应的加固。合理的结构是设计的基础，卓越的结构是设计者和制造者的最高目标。进行结构设计要具有高度的责任感。

【视频】1940年普吉湾吊桥的坍塌事故。

3.结构与力

⑴【探究试验】比较不同形状的纸板能承受的压力的大小。

①将一块纸板用支架支撑起来，在纸板中间不断增加重物，直到它塌下来，记录此时重物的质量。

②将另一块纸板弯成拱，两端固定以防止延伸，在圆拱上端不断增加重物，直到它塌下来，记录此时重物的质量。

③将拱的跨度变小，重复上面的操作，记录此时重物的质量。

结论：拱形跨度越小，抗压能力越大。

启示：建造桥梁

【教师介绍】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。不同的结构所能承受的力是不同的。

【问题设置】用尽可能多的方式分开火腿肠。

【师生互动】拉、扭转、弯曲、压、剪等。

⑵力的基本形式

【投影展示】教材第5页中的图片，五种力的基本形式。

【实例判断】吊兰支架、桥墩、方向盘转轴、剪刀销钉、单杠横梁

【教师拓展】一般物体结构都比较复杂，往往不止一种受力形式。比如桥梁要求能同时抗拉、抗压、抗弯曲和抗扭转。这就需要不止一种建筑材料。混凝土的桥梁往往掺杂钢筋，混凝土抗压效果好，而钢筋抗拉效果好，这样的桥梁才更加坚固耐用。

4.结构的类型

（1）实体结构：实体结构通常是指结构体本身是实心的结构。它的受力特点是外力分布在整个体积中，如实心墙、大坝等。

（2）框架结构：框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构，如铁塔架、建筑用脚手架、厂房的框架等。它的受力特点是既能承受竖向重力荷载、也能承受水平方向的荷载。

（3）壳体结构：壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。

【投影展示】不同类型的结构图片。

【教师演示】将3只瓶盖以三角形状摆放在桌面上，将鸡蛋分别立于瓶盖上，再在鸡蛋上盖上另外3只瓶盖。取一块木板放在上面，轻轻将砖头或石板压在木板上（砖头或石板应放在鸡蛋所组成的三角形的中部）。试验过程中记录鸡蛋所能承受的砖头或石板的块数。

为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？

【师生互动】这跟结构的类型有关，鸡蛋的承压面呈现拱形，而拱形的承压能力是比较好的。

【案例分析】分析世界上最大教堂——圣彼得大教堂等典型建筑物的结构类型。

分析要点：其结构整体往往是框架结构，而地基、支撑柱则是实体结构，屋顶通常采用壳体结构，这也是大多数结构体所采用的结构类型。

5.我学习，我设计

教师用准备好的积木、雪花片和拼插玩具分组让学生拼出尽可能多的结构。

【作品展示】

6.首尾呼应

举教师自己改造杯子的例子，再次激起学生在平时生活中留意物体结构，改造身边物品让其更加实用和美观的激情和兴趣。

7.作业

⑴.观察身边的结构，尝试辨别其结构类型，并进行受力分析。

⑵.尝试对身边的物品进行改造，使其更加实用和美观。

九、教学反思

这节课教学素材丰富，贴近学生生活实际，内容与物理学科联系紧密，所以学生比较感兴趣，但是教学素材丰富的课堂容易让老师成为课堂的主角，忽略学生的主体地位，这样教学效果可能会打折扣。

不足之处：

1. 所选的教学案例比较多的停留在浅层次，还是属于就事论事的案例，并且没有以一种递进的方式呈现给学生，还没有形成强烈的前后逻辑来说明结构。学生听了，知道相关内容，但是多数也只是停留在表面上，理解不深刻。

2. 引导学生积极思考比较少，还是老师起主导作用。

3. 学生参与度仍待提高，在介绍结构的类型时，要时刻注意让学生参与讨论和探究。

有待改进：

1.要充分利用教材中的“马上行动”、“探究”、“小试验”等内容，留给学生思考探究的余地和空间。

2.力求对期中的个别例子进行重点的、深入浅出的讲解。

3.加强和学生的沟通、互动，最好能使学生参与到整个教学活动中来。

4.除了自己收集素材展示以外，是否可以尝试让学生自己收集结构类型的图片，然后互相交流，这样学生的参与度会提高，教学效果会更理想。