第四章 第一节 材料
一、 教学目标（明确要求，指导预习）
知识与技能
知道材料按照来源可分为天然材料、人造材料和混合材料
认识金属、木材、塑料等常见材料，了解基本常识及主要用途
过程与方法
理解材料性能的含义，对常用的材料性能指标有所了解并能定性地进行简单分析应用
情感态度与价值观
学会查阅相关资料，培养学生在设计实践中综合运用材料知识和现代技术思想观念合理选择材料的逐步能力
二、 重点难点（分清主次，有的放矢）
教学重点
选择材料应用于设计的能力
教学难点
理解材料性能并在实际运用中妥善把握
三、教学过程
1、情景导入
教师：向学生展示图片
学生：观看并思考，这些建筑分别使用了哪些主要材料？
教师：学生回答材料时在黑板记录
提出材料可分为天然、合成、混合三类
回放图片并总结上述材料，提出生活中常见材料为木材、金属、塑料
2、材料的性质
创设情境：
端午节刚刚过去，作为中华民族的传统节日，全国各地纷纷利用很多方式来纪念伟大爱国诗人屈原的活动，吃粽子、赛龙舟等，假设我们班要利用我们生活的中这些常见的材料做一个屈原的塑像。
从众多的材料中选择，有一定难度，采用小组讨论方式，辅导中引导学生从而初步体会材料选择的依据。
提出问题一：在我下面给出的常见的材料中请问应该使用哪些，为什么？
提出问题二：若为开拓文化产业，推向市场，用屈原的雕像作为旅游工艺纪念品该用什么材料？为什么？
小组讨论：具体采用什么样的材料适合作为工艺品完成其市场产业化？
学生讨论过程中，指导学生着重考虑材料的加工制作以及材料所表现出的质感。
适当点拨：学生展示自己的材料方案，并阐述理由
3、根据设计要求选择合适的材料
辅导学生在材料选过程中应注意的问题：价值、现有的加工条件等。
材料固有特性要满足设计要求；材料的工艺性能方便实现制造并能够优化生产；材料的质感要考虑人文、历史、民族等要素；安全性能达到标准要求；选择资源丰富价格低廉、环保材料；注意市场调研，尽量满足市场的需求；注重可持续发展原则，注意材料的回收利用；在可能的情况下,尽量使用标准件
总结并与课本相呼应，确定最终选择材料的依据，重点提出可持续发展的观点，采用新的技术来研发木材的替代产品，保护我们的地球，我们人类共同的“肺”。
四、学生做本课小结
呈现材料根据来源分为天然和合成和混合。学习了常见的材料的性质选择材料的一般原则。
五、教学反思：
在教学过程中，学生能够掌握常见材料的性质，并能够根据不同的需求，选择合适的材料。但在教学过程中也发现学生对于材料的认识比较肤浅，课堂中设计的内容局限性比较大，生活中常见的材料还有很多，学生对这些材料的性能认识并不是很好，需要进一步的观察生活，积累经验，并在以后的教学中应进一步的渗透。
课件25张PPT。第四章 展现设计成果 第一节 材料学习目标：
1知道材料按来源不同分为：天然、人造、混合材料三类。
2认识金属、木材、塑料等常见材料的基本常识及用途。
3理解材料性能的含义，了解常用的性能指标。一 材料的分类：
天然材料：指取材于大自然且保持着原本特质的材料。如木材、黏土、石材等。
合成材料：又称人造材料，是人为的把不同物质经化学方法或聚合作用而成的材料，其特质与原料不同，如塑料，玻璃，钢铁等混合材料：是天然材料与合成材料的综合，如胶合板，纸，混纺料等二 材料的性能
1 强度：材料承受外力而不被破坏的能力。
2 弹性：材料受外力作用时改变了形状，当外力消失后又能恢复原来形状的能力。
3 韧性：材料抗冲击震动的性能。
4 硬度：材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。
5 延展性：材料接受折、锻、压等外力，被改变形状或被延伸而材料没有遭受破坏的性能。
6 其他：其他的物理性能。如耐久性、传热性、导电性等。强度包括以下几种：
抗压强度－－材料承受压力的能力。
抗拉强度－－材料承受拉力的能力。
抗弯强度－－材料对致弯外力的承受能力。
抗剪强度－－材料承受剪切力的能力。
材料力学的定义：“剪切”是在一对相距很近、大小相同、指向相反的横向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。 几种常用的材料简介（一）木材金属材料塑料热塑性塑料可循环
加热时，固态塑料会软化、溶解而变成液态；冷却时又回复到原来的形态和硬度热固性塑料不可循环
原料加热后变为液体，可倒入模具成型冷却后凝固成一定的形状，而不能回复到原来的状态设计时如何选择材料材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要求
材料的工艺性应方便设计产品，实现制造结构并有利于优化生产加工工艺。
材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文化艺术品位等设计风格相协调，以实现较好的外观效果
有安全性等特殊要求的产品或零部件的选材要按照有关标准选用
在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、有利于环保的材料
注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提下尽量满足消费者的需求，同时注意发挥新材料的优势为设计服务
注重人类社会可持续发展原则第二节 工具
一、教学目标
1、知识与技能：知道木工工具和钳工工具的种类
2、过程与方法：学会几种工具的使用方法，体验技能方法。
3、情感、态度与价值观：养成良好的严格遵守技术规范的科学品质和树立安全生产意识，具备积极观察和动手的能力。
二、教学方法
1、试验法，展示法，“示范－模仿”法
2、重点难点
教学重点：认识木工工具以及钳工工具
教学难点：学会各种工具的使用方法和使用技巧，能够使用简单工具制作出简易的作品
三、教学过程
1、简单介绍工具分类
工具简单分为木工工具和钳工工具
（1）.常用的木工工具
（锋利，修磨，擦油）
①锯子：框锯、板锯、弓锯（钢丝锯）。用锯子锯开的木料，表面是粗糙的
②刨子：刨子有多种，最常用的是平刨中的中刨，刨身越长，越能将木料刨削得平直
③凿子：主要用于凿削榫（sǔn）眼及局部形状的铲削
④钻子：手电钻，台钻床，弓摇钻（钻较大的孔），牵钻
⑤其他：斧头，羊角锤，板钳等
（2）.常用的钳工工具
（钳工指利用手工工具及设备对金属工件加工）
①画针：在金属工件上画线。画针由钢丝磨制而成，为提高硬度，须经淬火处理
②画规；
③样冲：冲眼；
④直角尺；
⑤手锯；
⑥手锤及錾（zàn）子：用于錾削金属
⑦锉（cuò）刀：用于锉削金属。按用途不同，可分为普通钳工锉，整形锉和异形锉
⑧攻丝：攻丝是加工内螺纹的过程
⑨套丝：套丝是加工外螺纹的过程
⑩钳台，虎钳，砂轮机，钻床
2、课件展示工具图片
播放课件
3、展示工具实物
示范各种工具的使用方法，由同学亲身体验各种工具的使用。
课件8张PPT。第二节 工具木工工具①锯子：框锯、板锯、弓锯（钢丝锯）。用锯子锯开的木料，表面是粗糙的②刨子：刨子有多种，最常用的是平刨中的中刨，刨身越长，越能将木料刨削得平直
③凿子：主要用于凿削榫（sǔn）眼及局部形状的铲削④钻子：手电钻，台钻床，弓摇钻（钻较大的孔），牵钻
⑤其他：斧头，羊角锤，板钳等钳工工具①画针：在金属工件上画线。画针由钢丝磨制而成，为提高硬度，须经淬火处理
②画规；
③样冲：冲眼；
④直角尺；
⑤手锯；
⑥手锤及錾（zàn）子：用于錾削金属
⑦锉（cuò）刀：用于锉削金属。按用途不同，可分为普通钳工锉，整形锉和异形锉
⑧攻丝：攻丝是加工内螺纹的过程
⑨套丝：套丝是加工外螺纹的过程
⑩钳台，虎钳，砂轮机，钻床第三节 工艺常识
一、教学目标
1、知识与技能：知道工艺的含义和常用工艺的种类
2、过程与方法：学会金属材料的锯割、锉削2种加工方法，体验技能方法。
3、情感、态度与价值观：养成良好的严格遵守技术规范的科学品质和树立安全生产意识，具备积极观察和动手的能力，养成重视工艺的科学态度，形成探究工艺的技术兴趣，具备实践工艺的科学精神。
二、教学方法
1、试验法，案例分析法，“示范－模仿”法
重点难点
教学重点：是金属材料的加工工艺，因为产品的制作是整个设计过程的重要步骤，工艺又是制作的基础，并且动手操作实践能力的培养是新课程的核心理念；难点：是金属材料的锯割、锉削等加工方法的掌握和实践，因为这种加工方法技巧性、规范性、专业性很强，不是随随便便就能行的，否则加工出来的产品就达不到要求的精度。
四、教学准备
1、教学器材：
教学器材以48人为一个班级，可采用以下配置：
(1)划线工具：划针、钢直尺、角尺、划规、样冲 各26件
(2)转盘式台虎钳(钳口宽度可选择100mm) 50台
(3)调节式手锯架(QB-1108-91)50件
(4)钳工锉：齐头扁锉(长度250mm，中锉纹) 50把
(5)半圆锉(长度250mm，细锉纹) 50把
(6)斩口锤(0.25kg) 50把
(7)台钻 2-4台
(8)常用的手用圆板牙(又名螺丝板牙)及配套的圆板牙架(又称圆板牙绞手)2套
(9)手用丝锥(又名螺丝攻)及丝锥板手2套
(10)小型长方体金属块、金属板100粒，直径12mm的金属管50根
(11) 元宝螺帽、垫圈、弹簧垫圈各100个,精细级金刚砂质50张、锯条100根
注：(8)（9）两项圆板牙及丝锥的规格可配置常见的公制直径为2.5mm、3mm、4mm等多种；(10)(11)为易耗品，要有足够的备用件。
2、教学场地。
金工专用教室一间。
3、多媒体设备、课件（含部分视频、图片）
五、教学过程
（第一课时）
（一）引入：设计过程的第一阶段和第二阶段即发现和明确问题、制定设计方案我们已经学习了，本章是设计的第三阶段即模型或原型的制作。上节我们刚刚学习了模型，今天我们就来学习如何制作模型。播放视频：编织袋的生产流水线。学生观看并讨论：对工艺怎样理解？结合经验，说说你所知道的工艺。
（二）新课教学：板书课题：
1、认识工艺
教师归纳：利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法叫工艺。我们身边常看到的民间能工巧匠，如篾匠（竹加工工艺）、水电工（装配工艺）、化验员（检测工艺）、铁匠（铸造工艺）、油漆匠（表面处理工艺）木匠（木工工艺）、箍桶匠（铸造工艺等等，实际上他们就是掌握一门工艺专长的人。
投影(任务体验)：用螺丝刀将损坏多功能电源插座或旧损的电话机的固定螺钉拆开，观察和了解其内部结构；然后按不同的顺序固定底板盖和底板。
学生：动手独立操作，观察不同的安装顺序下底板盖和底板的合拢紧密程度，并归纳出哪种工序拢合紧密度最高。
投影：木桶图片
学生：阅读 “案例分析”，讨论工艺对产品质量还有哪些影响。
教师归纳：工艺对保证产品质量，提高生产效率具有非常重要的作用。它影响产品的功能、强度以及外观等方面。
2、金属材料的加工工艺
投影：原材料图片。介绍材料的多样性和金属材料的种类
(1) 划线
讲解：划线的含义和步骤；
投影：金属加工中常用的划线工具；
操作示范：划线；
提问：划线时划针为什么要紧贴导向工具？
学生练习操作： “马上行动”；思考回答老师的提问。
(2)锯割
投影：手锯图片。
示范讲解：手锯的安装和握法及原理；
示范讲解：起锯方法及原理；
示范讲解：锯割和锯割操作要领及原理；
学生练习操作： “马上行动”；同伴互相鼓励和提示纠正。
巡视：对学生的操作认真观察并及时纠正。
强调：注意安全。
（第二课时）
(一)引入：上节课，同学们认识了工艺，知道了金属材料的种类及其基本的加工工艺的一部分：划线和锯割。大家注意到切割面很粗糙，或实际长度与加工尺寸不符， 怎么办？学生活动：简单讨论
(二)新课教学：板书（3）挫削
教师：太短不行，所以划线要有余地，加工尺寸要时刻把握住。太长可以处理掉一些，那就是另一种加工工艺――切削。包括锉削、铣削和磨削等。其中锉削加工操作简便，应用十分广泛。
投影介绍：锉削常用工具（锉刀）图片。
示范讲解：锉削及锉削操作要领和原理；
示范讲解：两种锉削方法和原理；
示范讲解：用90°角尺检查工作面垂直度和原理；
练习操作：“马上行动”，并讨论回答书上问题；同伴互相鼓励和提示纠正。
巡视：对学生的操作认真观察并及时纠正；
强调：注意安全。
归纳评析：前后两图由于锉削时锉刀倾向一边造成，中间图由于锉削时锉刀左右晃动造成。
(4) 钻孔
讲解：用钻头在实体材料上打孔的方法，称为钻孔。常用的钻孔设备是台钻，常用的钻头是麻花钻。
介绍：立式钻床的使用方法；
介绍：钻孔的操作步骤（划线定位、装夹工件、装夹钻头、钻孔）和操作要求（“二要二不”）；
示范：钻孔
投影：“二要二不”及安全细节。
学生练习操作： “马上行动”
（5）连接
讲解：通过固定连接和半固定连接的方法可以实现金属件之间的连接。产品通常都是由多个不同构件通过连接而组装起来的。构件往往又是由零件连接而成的。根据要求，连接可分为“可拆卸连接”和“不可拆卸连接”，采取什么样的连接，取决于被连接的材料及连接的场合。金属之间的不可拆卸连接一般采用铆接、焊接和黏结；金属之间的可拆卸连接一般采用螺栓和螺母连接；
示范：用元宝螺帽、垫圈、弹簧垫圈连接，注意顺序。
示范讲解：攻丝和套丝
(6)表面处理
教师讲解：为了防止金属制品表面生锈腐蚀，提高产品的美观程度，通常需要对金属表面进行处理。常见的金属表面处理方法有表面刷光、喷涂油漆和镀层等。
学生练习操作：表面刷光（可用上节课锯割过的金属管）。准备（清除毛刺和铁屑）→粗处理（用细锉锉平金属表面）→细处理（用精细级金刚砂纸打磨）。
投影图片：喷涂油漆和镀层；
师生讨论分析：喷涂油漆和镀层的作用及注意事项和有关环保问题。
（三）小结
请学生说说对本节内容和操作学习过程的体会和感受，根据板书梳理一下本节内容的知识点。
课件5张PPT。第三节 工艺常识一、什么是工艺工艺是生产过程中的程序、方法和技巧，它体现了生产活动中的技术和知识经验，并把这种体现分解落实到了每道工序、每个操作步骤。二、工艺的一般过程工艺过程是将原材料（含元器件）转换成设计产品的过程。
备料 形成坯件 零件加工
部件制作 总装配 表面涂饰三、常用工艺简介1.木工工艺 2.钳工工艺
3.机械加工工艺 4.焊接工艺
5.铸造工艺 6.锻造工艺
7.冲压工艺 8.热切割工艺
9.金属材料热处理工艺
10.表面涂覆处理工艺第四节 模型或原型制作
教学目标
知识技能目标：知道模型的表示方式，认识模型的功能，理解模型制作在产品设计的作用，充分理解模型是设计的一个环节和一种重要的技术方法。
过程与方法：体验模型设计制作的一般过程，积极参与问题的思考与探讨。
情感态度与价值观：充分认识模型在技术设计中的价值，养成观察生活实例的习惯，培养分析研究问题的能力。
重点难点
教学重点：模型的功能及作用，模型在生活中的广泛应用。
教学难点：模型的分阶段实现的原因，及模型对设计具有重要作用的理解。
教学方法
实例分析法，讨论法，讲授法，演示法
教学准备
下载实例视频、图片，小孩的玩具汽车，实物模型。
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
引入
展示并开启玩具汽车
简述生产该玩具汽车需经历哪些阶段，引出模型
通过实例认识模型在实物制作中所处的阶段。
探讨什么是模型并认识模型功能
1、PPT播放生活实例中的模型图片（学校建筑模型、小区沙盘、神舟飞船及模型飞行员、鸟巢体育馆模型等）。
视频播放实物制作的流程，突出模型。
3、PPT播放未经过模型制作而直接生产产品的惨痛教训（“大东方号”）。
1、观看并了解模型的表示方式，尝试归纳模型的概念。
2、讨论分析为什么要有模型这一步骤？完成书本P139的马上行动。
3、观看实例分析导致“大东方号”失败的根本原因，并加深认识模型的重要性。
1、出示模型在现实中的表示方法从而简述模型概念，不要求学生记忆概念而只做简要了解。
2、通过一些实例模型加深认识模型的功能。
3、从反面分析模型的重要性，激发兴趣，培养学生的观察总结能力。
教学过程
认识不同阶段模型的不同表示
1、PPT图示汽车制造所需的一些模型，提出问题1：制造汽车模型时需要什么样的顺序？给上述图示进行排序。
对学生的回答进行归纳分析，用PPT演示几种不同的分类。
2、根据上述的分类提出问题2：这些分类你认识并见过几种？各种分类又有哪些作用？在生活中你发现在哪里用到哪些分类？根据学生回答进行补充。
1、通过讨论与思考来自我概括制作模型所需的过程，并按要求将教师的图示进行排序。
2、从对生活经验的理解来初步分析出不同阶段模型的作用，尝试用口头语言分析问题。
1、用提问调动学生的积极性，利用不同学生回答中的一些缺漏来认识不同阶段有不同的模型。并通过教师演示感观认识几种分类。
2、以学生探讨为主，先由学生归纳出作用。培养学生观察身边实例的习惯，培养学生分析问题的能力。
模型分类：草模、概念模型、结构模型、功能模型、展示模型
在了解模型分类基础上实例分析汽车模型在各阶段的作用
1、PPT图示草模（汽车草模图片）
2、概念模型（汽车的概念车图片）
3、 结构模型 （汽车内部结构模型图片）4、 功能模型（汽车撞击试验视频）
5、展示模型（实物图例）
1、认识各种模型图，并能结合实际生活说明模型的用途。
2、能草拟一些实例的结构模型，如纸桥梁、书架等。
利用图例结合生活实例来分析模型在不同阶段的作用，加深理解模型的重要作用与现实意义。
小结
模型的主要功能及作用，强调模型是设计的一个环节和一种重要的技术方法。
【问题研讨】
通过本节的学习学生基本能认识到模型对产品制作的重要性，但由于产品的多样性，是不是所有的产品都需要有模型，是不是所有的模型制作都要有以上几种分类来体现，课堂上并未进行说明，因此如何更好地解释或者是不是需要解释有待探讨。
由于手头没有更好的一些模型，课堂中都用图片等媒质进行说明感觉有些牵强，学生认识上总感到有些不到位，因此如何更有说服力还有待解决。
虽然模型在不同阶段的作用占据本节课一半以上的时间，但书本内容、课堂内容总觉得不够充实，解释也不够到位，有些为解释而解释之嫌。
课件26张PPT。第四节 模型或原型的制作设计的一般过程 1.发现与明确问题
2.制定设计方案
3.制作模型或原型
4.测试、评估及优化
5.产品的使用和维护 一、模型 一、模型 (一)、模型及其功能 1、模型
（1）、什么是模型？
模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。
（2）、什么是原型？
原型可以是产品本身，也可以是与产品大小相同、使用功能一致的物体。
（3）、模型的优点
制作成本低、便于修改等。
（4）、设计者一般通过模型来呈现产品的设计方案。 案例分析：“神州三号”飞船中的模拟人 神舟三号飞船是我国首次完全模拟载人状态进行的飞行试验。神舟三号是无人飞船，可船舱里却安坐了一名矮小结实的“小伙子”，这是飞船上新添的模拟人设备。虽说是假人，可“他”却会“呼吸”、能“排汗”，皮肤很软就像真人。
问题讨论2008北京奥运会主会场模型"神舟飞船"模型张衡设计的天体运行模型:浑天仪马上行动举例说明你知道的模型还有哪些？ 2、模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型
具有以下两个功能：
（1）使设计对象具体化
模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体技术语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。
（2）帮助分析设计的可能性
由于现代工业产品大部分是在大规模、自动化和巨额资金投入下生产出来的，因此．仅凭图纸提供设计意图，很难把握设计的可靠性。如果设计一旦失败，损失将十分巨大，所以，设计一件较复杂的产品，必须通过模型制作，才能投人生产。 1851年，燃煤蒸汽机帆船客轮“大东方号”，在伦敦开始建造。由于“大东方号”的船长为当时一般船的六倍，没有纵深那么长的船台来建造，所以采用侧面下水的横向船台建造。当1857年11月7日下水典礼那天，“大东方号”只侧滑行了3尺距离，再也不肯滑下水。 “大东方号”集中了当时世界上最先进的各种动力设备，邀请了著名的造船专家。虽然集中了当时造船技术的精华，但还是造成了动力设备与庞大船体的动力需要不匹配，造成了首航失败。 案例分析：“大东方号”轮船 “ 大东方号”首航失败说明了什么? “ 大东方号”首航失败说明了什么?模型制作 技术试验（二）、模型在不同阶段的作用 模型制作是技术设计中的一个必要环节，在设计过程的不同阶段往往需要制作不同的模型。
1、草模
在设计的初始阶段，采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。 2、概念模型
在设计构思初步完成之后，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。 概念车主要是向人们展示设计人员新颖、独特、超前的构思而已，还处在创意、试验阶段，很可能永远不投产。它可以更多地摆脱生产制造水平方面的束缚，尽情地甚至夸张地层示自己的独特魅力。 3、结构模型
用于研究产品造型与结构的关系，清晰表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。 4、功能模型
主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。 5、展示模型
采用真实材料，按照准确的尺寸，做成的与实际产品几乎一致的模型。
作为产品的样品，展示模型为研究人机关系、结构、制造工艺、外观、市场宣传等提供实体形象，并可以直接向委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。小结 一、模型及其功能
1、模型
2、模型的功能
（1）使设计对象具体化
（2）帮助分析设计的可能性
二、模型在不同阶段的作用
在设计过程中经历的五个制作模型：草模 概念模型 结构模型 功能模型 展示模型
