《1.3简单结构的设计》教案
单位：金昌市第二中学 姓名：蒲祥山
联系方式：E-mail：44553695@qq.com MP:13519461711
一、课题：1.3简单结构的设计
二、课时：第一课时
三、教学方法：教授、任务驱动、小组合作
四、教学目标
知识与技能：
1．能熟练分析一个简单结构应考虑的主要因素。
2．能够对纸结构进行合理的结构分析，并设计一个简单纸桥结构。
过程与方法：
1．设计过程中，能充分认识不同纸结构承重性能的差异。
2．在设计过程中，能够对影响纸结构的各个因素进行合理的分析与恰当的修正。
情感态度和价值观：
1．形成和保持学生了解结构，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。
五、教学重点：1.能让学生熟练分析一个简单结构应考虑的主要因素。
2．能够对纸结构进行合理的结构分析。
六、教学难点：设计一个简单纸桥结构。
七、设计思想
1．教材分析
这节内容有两个方面要求：一是能够对所做的结构进行简单分析，熟悉设计一个简单结构所应考虑的主要因素；二是进行一个简单结构的设计，绘制设计图并制作模型或原型。分析教材本单元的前后章节——《常见结构的认识》、《稳固结构的探析》，这些章节中涉及到结构与力、结构的类型、结构的稳定性、结构的强度等知识点与本节课有很强的延续性，因此本节课重点应放在如何在设计简单结构的过程中，结合这些知识点，让学生发挥自己的创造力，设计出既符合要求又各具特点的简单结构。
2．设计理念
简单结构的设计，关键在于这个简单结构——“载体”的选择。按照教材上的要求选择简易相框的设计制作，在实际教学中很难吸引学生的兴趣。所以必须另选一个新的“载体”来设计简单结构，才能充分调动学生积极性和主动性，培养他们对结构设计的兴趣。因为是结构设计，所以我很自然就会考虑到结构的承重，考虑到成本和制作的难易程度，我决定选择纸材料，设计能承受一定重量的纸结构，放弃木块等其他材料的结构制作。同时考虑到这堂课为纸结构设计第一节课，在让学生大致了解纸结构制作过程的同时，让学生摸索掌握制作纸结构的技巧，为后面学生制作纸桥作好相应准备。
3．教学策略设计
本节课是对学生分析一个简单结构应考虑的主要因素的具体指导。和能够对纸结构进行合理的结构分析进行具体指导。①首先对纸张的性质进行相应分析，让学生掌握纸张的特点——抗拉性能强、抗压性能弱。②由纸张的特点引出纸结构要承重就必须扬长避短，设计合适的结构提高抗压性能，才能承受一定的重量。不同结构的承重能力不同，追求的目标是纸结构的承载比应该尽可能大。③纸结构形状的选择很重要，不同结构的纸结构抗压性能不同，引导学生自己探讨选择合适的形状。④纸结构的组合连接方式有多种，好的组合连接能够有效提高纸桥整体结构的强度。引导学生自己设计合适的组合连接方式。⑤学生自主设计承重纸桥，分成小组讨论后形成小组方案。⑥教师及时介入，通过对比介绍部分小组的设计作品，引导学生反思对自己的设计进行相应调整。⑦在学生完成的设计作品之后进行作品的简单测评，对于测试的结果引导学生思考如何调整修改原有设计。⑧教师指导学生思考，纸结构还能有什么应用，怎么设计？
4．学情分析
高中阶段的学生有一定的物理力学知识和动手实践的基础，制作纸结构完成情况应该普遍较好。但是由于是第一次接触纸结构设计，很多很好的结构设计往往在制作过程中会因为设计与制作的脱节而“流产”。但是不断的修正设计——动手制作的过程本身就是一个良好的创新实践过程，在这个过程中每个用心的学生都能体会到自己设计的乐趣。限于学生对纸结构认识的不同、掌握结构设计水平能力的不同，学生们最终制作出的纸载重桥完成设计要求的结果差异性也很大。动手能力强、思维灵活的同学更容易设计出承载比较高的作品，这样可以让他们把自己成功的经验向其他同学们分享。动手能力较弱、思维比较迟缓的同学可能更多的体验解决问题过程的艰辛，这个过程同样是一份可贵的经验，而且他们对结构设计的理解尤为深刻。
八、教学准备
教学资源准备：多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件PPT、尺子、普通A4纸张等
教学课件的准备：教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点突出中心。
教学过程
情景引入：
老师：中国有几位非常出名的设计师，我想同学们肯定认识，同学们来看看他是谁呢？请先不要说出来。
学生：上台观看平面镜，看到的设计师原来是自己。
老师提问：思考：如果让你去设计一辆童车结构，你会考虑到什么因素？
板书：一、结构设计应考虑的主要因素：
教师展示图片帮助学生整理，结构设计应考虑的主要因素
教师：不同结构设计，应该考虑的因素各有侧重，但是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。我们看一个案例。
2.案例分析：户外广告牌抗风问题
在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减少正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题，提出两种以上可行的方案。
学生：马上行动
3．提出问题
老师：生活中常常有这样的设计，看上去竟然让人匪夷所思。
（[图片]介绍两个事例：1．一把纸结构制作的椅子
2．一日本设计师坂茂在法国用7.5吨纸造了一座纸桥能同时站立20人。
老师提问：平常你所了解纸张的特性是什么？（柔弱）为什么柔弱的纸张搭成的纸椅、纸桥能承受这么重的重量？(由学生回答中引出)因为纸椅、纸桥的结构，设计师设计的独特的结构能承受这样的重量。）我们如何来设计能承受一定重量的纸结构？
老师：我们来具体研究一下纸张的特性。在弯曲的过程中，纸桥的上表面处于弯曲的内层，受到向内的挤压力；纸桥的下表面处于弯曲的外层，受到向外的拉力(如图)；纸桥的两个侧面由于上下受力方向不同，必然会弯曲。
（引出结论）纸本身具有较强的抗拉能力，但抵抗压力能力很弱。也就是说，在纸板承受力的时候，首先被破坏而出现折痕的是受到挤压力的上表面，这是我们最不愿意看到的。因此，要想纸桥能够承受一定的重量，设计合理的承重结构，就必须扬长避短，提高纸张的抗压能力，发挥纸张的抗拉能力，如何做到这一点呢?
4．理论探究
老师：在日常生活中，纸张的拉力表现的非常惊人。用纸张的的一端挂上重物（可用两块磁铁吸引夹住纸张），拉住纸张的另一端可以轻松将重物提起。而同时，纸张的抗压能力相对来说表现的极为特殊。将一张纸立在桌子上是很困难的，但是把它折一下，或者卷成圆形，不但能立起来，而且还能在上面压一小块重物，也就是说，通过折边或卷成圆弧形可以提高纸张的抗压能力，由此，可得出结论选择一个合理的截面形状对于整个纸结构有着举足轻重的作用。同时合理的截面形状是构成整个纸结构构件的关键。
（课件展示[图片]——一些典型纸结构的形状）
（老师引导学生思考：）什么样形状的纸结构抗压能力强？承载比更大？
老师：了解了纸构件的基本情况，我们再来了解一下构件的连接。合理的构件连接方式能有效提高整个纸桥结构的强度。
（课件展示[图片]——一些典型纸结构的组合连接）
5：学生设计活动：
老师展示：纸桥设计要求：
1、使用8张A4纸；
2、使用双面胶；
3、桥板尺寸跨度15厘米以上，宽7厘米以上。
4、至少承重三本教科书。
（请学生按照设计要求设计纸板结构模型，在学案上画出草图）
6．自我评价（选择几个小组的作品进行简单评述）
老师：你的设计如何做到载重量最大和最坚固。
(让学生根据情况对自己作品进行深入思考，加以改进。各组同学之间可以适当交流经验，取长补短.
老师：纸结构设计有什么主要应用？
7．教师指导
老师与学生综合评价：**小组的简单纸桥结构承重性能最强。（为什么最强？）
引导学生思考：这个小组选择的是怎样的构件形状？构件的连接如何？怎么搭配的？
老师：今天这堂课，我们自己动手制作了简单纸桥结构模型，虽然只是一个简单的结构设计。但是我们体验到了结构设计的严谨与美感。最后因为时间的原因，我们仅仅选取了几组同学的作品来进行测试，尽管我们做的只是最普通的纸桥结构模型，但是我们依然可以看到同学们对结构设计的热情与兴趣。很多同学的设计很有想法，但是还不是尽善尽美，还有可以改进的地方，希望同学们课后能相互探讨，独立思考、协作完成更好的结构作品。
8.作业：课后以小组为单位，完成一件纸桥作品，要求承载能力越强越好。
九、教学反思
这节课选择了学生比较感兴趣的“载体”，所以学生参与程度和热情相当高，教学重点和难点掌握得也比较扎实。然而，实际制作中，还有很多不足，总结一下有这样几点：
1．学生掌握的结构设计思想与方法与动手实际设计能力总有差异。尽管设计的想法很好，实际设计的时候很难把设计的意图贯穿到草图的绘制过程中去。
2．学生设计过程中，但是设计的水准普遍不是很高，会直接影响整个纸结构的强度。
3．给予学生思考的时间还是短了很多，学生在课堂上面能体现出的好的结构设计并不多，需要课后深入思考后才能有更好的作品制作出来。
1.3简单结构的设计导学案
一、学习目标
1．熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。
2．能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，作出模型或原型。
二、学习重点：
1.会分析设计一个简单结构应考虑的主要因素
2.完成普通纸板结构的设计，选择纸结构合适的构件形状和组合连接方式搭建纸板结构模型。
三、学习难点：选择纸结构合适的构件形状和组合连接方式搭建纸板结构模型。
四、知识结构：
1.结构设计应考虑的主要因素：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________.
2:纸桥的设计报告
一、设计项目：设计一个纸桥 四、设计方案（草图）：
二、设计要求：
设计制作要求：
1、使用8张A4纸；
2、使用双面胶；
3、纸板尺寸跨度15厘米以上，宽7厘米以上。
4、至少承重一本教科书。
三、设计考虑的主要因素：
五、自我评价
交流：你的设计如何做到载重量最大和最坚固
六、如何改进：
课件30张PPT。著名桥梁设计 赵州桥
坐落在河北省赵县洨河上,建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴，南至宁波，全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥，成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥候选世界纪录。第10题图著名桥梁设计第三节 简单结构的设计制作：蒲祥山思考：如果让你去设计一辆童车结构，你会考虑到什么因素？童车结构设计人的个性化需要强度 功能成本安全寿命稳定性美观其他一、结构设计应考虑的主要因素汽车的安全分析结构设计应考虑的主要因素？桌子的稳定性房梁的强度户外广告牌抗风问题 在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减少正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题，提出两种以上可行的方案。马上行动 请你就户外广告牌的抗风问题，提出两种以上可行的方案。采用通风孔加固支撑架，连接点采用立体环绕减少受力面积增加结构强度改变结构形状日本设计师设计的纸桥为什么看似柔弱的纸张能承受这么重的重量？我们如何来设计承重的纸结构？
问题提出抗拉性较强 抗压性较弱纸张的特性扬长避短，提高纸张
的_______性能。二、简单结构案例分析：思考？你能否让一张纸站立。1.纸结构的基本形状：理论探究纸结构的组合：2.纸结构的连接技巧：理论探究粘贴、拼插等学生设计活动： 纸桥设计要求：
1、使用8张A4纸；
2、使用双面胶；
3、桥板尺寸跨度15厘米以上，宽7厘米以上。
4、至少承重三本教科书。稳定性
强度纸桥设计要求：
1、使用8张A4纸；
2、使用双面胶；
3、纸板尺寸跨度15厘
米以上，宽7厘米以上。
4、至少承重一本教科
书。
你的纸桥结构设计如何做到载重量最大和最坚固?拓展思维自我评价：如何改进？学生作品承重性测试测试评价纸结构设计有什么主要应用？教师指导纸盒包装设计项目：设计要求：设计考虑的主要因素：设计一个纸桥
设计方案（草图）：特色说明：小组成员：纸桥的设计报告设计制作要求：
1、使用8张A4纸；
2、使用双面胶；
3、纸板尺寸跨度15厘米以上，宽7厘米以上。
4、至少承重一本教科书。
试验比较、优化、评估 从稳定性，强度，造型（美观），成本，人的个性化需要，比较上诉方案中纸桥的结构特点，并结合试验的效果请作出具体的评价。Thank You !
