6.2 材料的性能与规划 教案-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计1》

二、材料的性能与规划
一、教学内容
通过各个探究活动，认识木材、塑料、金属和各类新材料。
通过各个探究活动体验，比较常见材料的特性。
能根据设计方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理的规划。
二、学科核心素养要求
模型制作是产品设计过程中的一个重要环节，包括材料的选取和工艺标准的设定等一系列复杂的过程，蕴含着独特的思维方式和方法。模型制作是构思、分析、交流和评价设计方案的一种方法， 在社会生产和生活领域有着广泛的运用。
三、教学重点、难点
通过案例分析和试验探究，归纳木材、塑料、金属和新材料的各种性能。
通过对水火箭模型的探究，选择和规划水火箭的材料。
四、教学准备
教学课件。
学案。
五、教学过程
引入
在一次拓展活动中，一群小学生接触到了水火箭项目。在工作人员的操作下，水火箭一飞冲天，非常震撼。引出本章《模型和原型的制作》的任务“制作水火箭”。
新课
任务一：探究木材的各向异性（非均质性）
木材是一种优良的造型材料，自古以来，它一直是最广泛最常用的传统材料，其自然、朴素的特性令人产生亲切感，被认为是最富于人性特征的材料。木材质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工和涂饰、隔热与绝缘的特点。由天然木材制成的作品，纹理美观，自然淳朴。
木材能够广泛应用的原因之一， 是其具有较好的强度性能及优良的加工性能。材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同， 分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。
各向异性亦称“非均质性”，是指物体的全部或部分性能随方向的不同而各自表现出一定的差异的特性，即在不同的方向所测得的性能数值不同。
仔细观察试验物品（两块衫木条），确定木条的纹理方向。然后徒手将木条掰断，比较两个木块所需要力量的大小。
测试方向 种类 强度大小
木材生长方向 顺纹 较大
垂直于木材生长方向 横纹 较小
思考：
如何处理木材的“各向异性”？
生活中有哪些常用木质材料？ 任务二：制作简易手机支架
通过浏览科普短片《塑料》，了解塑料的种类和应用范围。塑料是一种具有多种特性的材料。它原料来源广，性能优良(质轻、具有绝缘性、耐腐蚀性等)， 加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、包装及日常生活用品等各领域。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指在一定的温度范围内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。热塑性塑料受热后可多次成型，废料可回收再利用。热固性塑料是指在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料。
使用记号笔、钢直尺和手持式折弯机，用 3mm 厚的亚克力板制作一个简易手机支架。参考制作步骤：规划→画线→折弯→调整→定型。
思考：
1、塑料的种类有哪些？
2、塑料的用途有哪些？
任务三：上网探究金属材料
金属材料是指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。在现代工业社会，金属材料已成为现代产品设计中的一大主流材料。
金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。
任务四：探究形状记忆合金
随着科技的不断发展，新材料也不断被研究制造出来。新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能 如超导材料、碳纤维、石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金等。
将由镍钛丝制成的曲别针进行任意变形（温馨提示：由于镍钛丝比较细， 使其变形时不可用力去拉直，会破坏它的内部分子结构，导致其无法复原。）， 在杯子中准备一些热水，将变形后的曲别针放置到杯子中，观察试验对象的变化情况。参考步骤：手工变形→放入温水中→观察。
讨论：使用形状记忆合金材料可以设计制作哪些产品 用来解决什么问题 任务五：规划水火箭材料
再次观察水火箭各部件，展开小组讨论，填写下表：
水火箭部件 选用材料 选用原因
六、教学总结
本节课的教学过程中，采用了大量生活中的案例，利用图片、视频、网络等资源，全面调动学生兴趣，让学生在学中做、做中学，充分培养学生的创新精神与实践能力。
七、教学反思
本节课的共有 5 个探究环节，其中探究木材的各向异性、制作简易的手机支架和探究形状记忆合金这 3 个案例均有试验材料，试验难度也适中，同学们均能在合理的时间内完成探究任务。上网探究金属材料这个环节没有准备试验材料，相应的弱化了该环节。主要原因是不能设计一个有深度、有价值、容易完成的探究任务，还需要在以后的教学工作中继续补足。最后一个任务“规划水火箭材料”是本节课的重头戏，需要同学们在对各种材料的性能特点有所了解的基础上合理选择。由于本节课内容安排过多，40 分钟的课时长度显得不足， 导致这个任务没有更多的时间去完成，有头重脚轻之嫌。
通用技术课堂目的是培养同学们对生活中常见技术的系统认知能力和较浅层次的动手实践能力，受制于目前我校的教学条件，很难能设计出普惠于多数学生的课例。比较遗憾的是，本节课只是选择了 18 位同学参加课程拍摄，不能为大约 50 人的正常班级去安排同样的课程。大多数通用技术课程去实践化、偏理论化，导致孩子们对此课程感到味同嚼蜡。还需要我们更多的通用技术教师努力在现有条件下深度开发课程，让通用技术课程得到良性发展。
《材料的性能与规划》学案
一、观察水火箭，并分析其组成。
1、分别用了哪些材料？
2、材料是什么？
二、探究一：木材的各向异性（非均质性）
测试方向 种类 强度大小
思考：
1、 如何处理木材的“各向异性”？
2、生活中有哪些常用木质材料？
三、探究二：制作手机支架
步骤：规划→画线→折弯→调整→定型思考：
1、 塑料的种类有哪些？
2、塑料的用途有哪些？
四、探究三：上网了解金属材料
思考：
1、 什么是金属材料？
2、金属材料的分类。
五、探究四：形状记忆合金
步骤：手工变形→放入温水中→观察
温馨提示：由于镍钛丝比较细，使其变形时不可用力去拉直，会破坏它的内部分子结构，导致其无法复原。思考：
1、新材料是什么？
2、 新材料有哪些？
六、探究五：材料规划
水火箭部件 选用材料 选用原因
各小组用 5 分钟时间进行讨论规划并填写上表。