稳固结构的探析
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：稳固结构的探析
章 节：第一单元 结构与设计 第二节 稳固结构的探析
课 时：第1课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 了解什么是结构的稳定状态。
(2) 理解影响结构的稳定性有三个主要因素。
(3) 能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见
2. 过程与方法目标
(1) 参与简单的技术试验过程，能用简单的方法进行技术试验，能写简单的试验报告。
(2) 观察不同的结构，通过探究、试验、讨论、分析等方法学会分析实际问题；能对常见的结构进行分析，并动手改造和革新事物的结构，对结构提出合理化的设计。
3. 情感态度和价值观目标
在探究试验过程中增强合作交流的意识，体验学习乐趣；通过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。
二、教学重点
教学重点：能通过技术试验分析影响结构的稳定性的因素，并写出试验报告。
三、教学难点
能通过技术试验分析影响结构的稳定性的因素，并写出试验报告。
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本单元内容是《技术与设计2 》的第一个主题，该单元总的设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成本单元两个核心概念。结构体现了“空间”的概念，而结构的稳定性又是结构的重要性质之一，因此，本节内容在《结构与设计》中起到举足轻重的作用，所以教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而且也为以后结构的强度、结构的设计等奠定了良好基础。
2. 设计理念
本节课设计紧紧抓住课程的标准“能通过技术试验分析影响结构稳定性的因素，并写出试验报告”,突出教材的“探究”的教学指引。在教学中为了使学生更易学到相关知识，以“影响结构稳定的主要因素”为主线，并以这条主线展开教学，使学生达到应用知识的最终目的。课堂安排具有开放性的学生定性的小试验，培养学生设计试验方案能力，给学生广阔的思维空间，这些小试验完全可以不需要老师出示探究指引，放手由小组商量探究，鼓励学生自主探究和合作交流；安排定量的严谨有序的探究试验：用茶几模型来探究结构稳定性与支撑面的关系，写出试验报告。
整堂课立足学生的直接经验和亲身经历，通过“做中学”，以学生的亲历情境，亲手操作，亲身体验为基础，学生自己能发现问题、解决问题，并将所学知识应用于实际问题。让学生真正成为课堂的主人。
提供学生更多的动脑、动手的机会，课堂涉及到物体的，尽可能让学生面对实物进行探究、分析、学习。本节课利用矿泉水瓶 、熟鸡蛋、旧磁带盒、方木块、旧铁丝等方便易得的又经济的教学资源。
3. 教学策略设计
运用生活中的实例理解结构的稳定性，通过学生分组技术试验自行得出影响结构稳定性的因素。采用情境设置，活跃课堂气氛，激发学生学习技术课程的热情。
4. 学情分析
学生通过第一节“常见结构的认识”的学习，对结构的概念，结构的受力、及结构的一般分类有了初步的认识，这部分内容对于他们来说难度不大，因此对哪些主要因素影响结构的稳定性会产生浓厚的兴趣，也有了一定探究的欲望。看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。因此通过典型案例分析、亲自动手试验等途径，学生完全能够达到本节内容的学习目标。
动手能力较弱、思维比较迟缓的同学可能更多地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。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、薄铁板、强力磁铁、圆柱体铁块、钩码、重心不同的矿泉水瓶、熟鸡蛋、旧磁带盒、高空骑独轮车表演器材、方木块、旧铁丝、多媒体等。
2. 教学课件的准备
收集、拍摄相关图片，制作教学课件。
七、教学过程
教学环节
活动设计
设计意图
导入新课
高空骑钢丝实物模拟表演
用精彩的模拟表演激发学生学习的热情和求知的欲望，活跃气氛、拉近与学生的距离，同时引出本课题：结构与稳定性。
一、结构稳定性的概念
1、实物展示稳定性好的相片架和稳定性不好的相片架，进行比较。
2、台风中吹翻的广告牌、农作物、船只等图片加深对稳定性的概念的理解。
1、通过具体的生活中实例的比较，理解稳定性的含义。
2、通过观察生活中的实际现象加深对稳定性的概念的理解。同时感受结构不稳定带来的损失和麻烦，激发想提高结构稳定性的愿望。
二、揭开结构稳定的奥秘（结构稳定的条件）
1、观看图片：货车超高载货易侧翻的现象。
提出问题：货车斜到什么程度侧翻呢？
2、学生活动：缓慢将方木块推向桌子边缘，观察刚要翻倒时重锤尖端所指位置
3、动画演示木块翻倒过程，观察翻倒瞬间重心所在点的垂线位置。
引导学生得出结论：
结构保持稳定的条件是重心所在点的垂线落在结构底面的范围内
4、实物展示区别“支撑面”还是“接触面 ”
1、用生活的中的实际现象创设情境，提出问题。
2、用木块翻倒实验挖掘结构稳定的条件，很生动，一目了然，把抽象的概念具体化。
3、渗透安全教育。
三、影响结构稳定性的因素：
过渡：
想一想： 重心所在点的垂线怎样才不容易落到结构支撑面的范围外？（支撑面大，重心低）
问：要想提高结构的稳定性，从理论上来讲应该怎么做？（增大支撑面，降低重心。）事实是不是这样呢？我们亲自动手来试一试！
1、安排二个学生自主探究活动来突出重点，突破难点。通过小组间的合作、严谨有序的探究突出学生的主体地位，使学生真正投入到教学活动中。
2、活动一学生方案的选择不受过多的限制，具有开放性，给学生一个充分思考的空间。
3、活动二通过设计方案、步骤、写试验报告等技术试验活动，提高实践能力，严谨有序的实验探究培养学生实事求是的作风。
1、学生自主探究活动一：学生通过小试验探究重心位置高低、支撑面大小对结构稳定性的影响。
请从桌子上挑选合适的器材，探究重心位置高低、支撑面大小对结构稳定性的影响，每组至少找出能说明结构稳定性与重心的位置、与支撑面大小关系的试验2个。
2、学生自主探究活动二：探究结构稳定性与支撑面大小的关系，写出试验报告。
教师交代可用器材：薄铁板、强力磁铁、圆柱体铁块、钩码等。
教师通过下面4个问题逐步引导学生形成一个初步的试验方案：
问题（1）：当稳定性与几个因素同时有关的时候，怎么找它与其中一个因素的关系？
学生可能回答：保持其他因素不变，只改变其中一个因素 ；控制变量法等。
问题（2）：如果你用茶几来试验，你准备怎么保持茶几的重心位置不变？
学生可能回答：四个支撑柱放在对角线上，使重心始终落在茶几正中间。
问题（3）：你准备用什么数据来衡量茶几稳定性的好坏？
学生可能回答：在上面放钩码，用最多能放钩码的数量来衡量稳定性的好坏。
问题（4）：钩码放在什么位置？改变支撑面后钩码放置的位置能不能换？
学生可能回答：放在茶几边缘能使茶几翻倒的地方。每次钩码放置的位置应在同一点。
学生动手探究，教师巡视，及时发现学生操作中出现的问题。
选2、3组进行交流，说出他们的做法和得出的结论。
3、探究结构稳定性与形状的关系
创设情境：图片人字屋顶、鸟巢、秋千
提出问题：这些结构稳定性如何？结构上有什么特点？（三角形多）
教师演示:三角形几何不变体系与与平行四边形几何可变体系。
拓展：人字梯怎样更稳定？怎样用简便的办法使摇晃的凳子变稳定?
四：如何提高结构的稳定性
学生活动说一说：
1、东方明珠塔是如何提高稳定性的？
2、从影响结构稳定性的因素出发设计一款不易翻倒的遮阳伞。
教师小结： 影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论，增大支撑往往形状改变，重心也降低。
综合实践活动：
搭一个简易的结构，把蛋稳稳当当地顶起来！高度不少于10cm。
材料：电线、尖嘴钳、蛋。
作品交流，教师点评。
通过实例分析，提高应用知识解决实际问题的能力；通过构思遮阳伞的方案，激发创新的欲望。
通过综合实践活动，把这堂课的精髓在进一步的实践活动中得到提升!
六、课外作业
1、寻找日常生活中碰到的结构不稳定的实例，并从影响结构稳定性的因素出发对它进行改进。
2、动态物体(转动的陀螺、行驶中的自行车)如何保持稳定？
请上网查阅《科学世界》http://www.kxsj.com/index.asp
“中国科普博览”
http://www.kepu.com.cn/gb/index.html
余下问题，激发学生课后继续学习的兴趣，将课堂延伸到课外。
七、板书设计
结构与稳定性
含义
稳定的条件 重心的位置：越低越稳定
影响稳定性的因素 支撑面的大小：越大越稳定
结构的形状：三角形结构更稳定
用合理的板书理清教学内容的思路，将教学内容结构化，突出教学的重点和难点
附：
试验名称
结构稳定性与支撑面大小的关系探究试验
试验目的
探究结构稳定性与支撑面大小的关系
试验准备
?薄铁片一块、支撑柱子4个、强力磁铁片若干、钩码若干
试验步骤
将支撑柱放在标有A的长方形四个角上，使茶几的重心落在正中间。
2、
3、改变支撑柱的位置，重复上述步骤3次
数据记录
1、当支撑面为SA时，放 个钩码翻倒；
2、当支撑面为SB时，放 个钩码翻倒；
3、当支撑面为SC时，放 个钩码翻倒。
试验结论
稳固结构的探析
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：稳固结构的探析
章 节：第一单元 结构与设计 第二节 稳固结构的探析
课 时：第1课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1)让学生了解稳定性的概念。
(2) 能够分析影响简单结构的稳定性的主要因。
(3) 掌握初步的技术试验的操作技能。
(4) 能进行基本的技术测试，会写简单的技术测试和技术试验报告。
2. 过程与方法目标
(1) 通过观察和动手操作等简单的技术试验过程，学会简单的技术试验方法。
(2) 形成初步的技术实验能力和表达能力。
3. 情感态度和价值观目标
(1)形成和保持对技术问题的探究欲望。
(2)培养良好的合作与交流的态度。
(3)体验解决结构稳定性问题的艰辛，感受解决结构稳定性相关困难所带来的愉悦。
二、教学重点
1. 分析影响一个简单结构稳定性的主要因素；
2. 进行技术试验，并撰写试验报告。
三、教学难点
分析影响结构稳定性的主要因素。
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
“结构与稳定性”是苏教版《技术与设计2》第一单元第二节——稳固结构的探析——中的内容，教材介绍了稳定性的概念，影响结构稳定性的主要因素，并有一些简单结构的稳定性问题的案例分析、思考与探究。
“稳固结构的探析”这一节教学内容按照本书教学参考书的建议总学时为三学时。按教学内容分配，本教学设计的教学时间为45分钟，是“稳固结构的探析”第１课时的教学设计。
2. 设计理念
通用技术课程的学习主要是基于技术问题的解决，在进行技术试验、解决技术问题的过程中，培养学生个性化的想象力和创造力，从而掌握解决技术问题的思想和方法，提高技术素养，提高探究意识和创新能力。课堂上倡导多样化的学习方式，注重互动与交流、合作与探究，营造民主的、活跃的教学氛围，形成积极的情感态度与价值观，促进终身学习能力的发展。
课堂教学中，把握好课程的“七性”： “实践性”——通用技术立足实践，联系实际，强调要学生亲历技术的设计与创造过程；“创新性”——通用技术课程要激发学生的创造欲望，培养学生的创新精神与探究意识，开发其创造潜能；“综合性”——通用技术要高度综合科学、技术、人文、社会等方面的知识；“生活性”——通用技术要紧密联系生活实际，是日常生活中普遍应用的技术；“先进性”——通用技术要反映先进的理念，体现先进的思想和技术；“全体性”——通用技术关注的是全体学生而不是少数学生的发展，是大众教育而不是精英教育；“多样性”——通用技术学习方法的多样。
3. 教学策略设计
⑴采用表演杂技进行教学导入，以引起学生的注意并激发学生的兴趣；
⑵使用“请”、“愿意”等商量的语言和协商的语气，营造平等的、民主的教学氛围，提高学生参与的积极性；
⑶课堂真正体现以学生为主体，把课堂交给学生，把时间还给学生，提高教学效果；
⑷安排适量的“学生思考”、“马上行动”与分组技术试验，让学生始终处于一种手脑并用的积极的思维状态；既注意培养学生独立思考，主动探究，也注意培养学生合作学习；
⑸教学所展示的图片都是身边随处可见的，自制的演示结构也是生活中常见的悬臂式结构，让教学贴近生活，提高学生的学习兴趣。
⑹准确把握教学要求，但教学内容和教学案例又不拘泥于教材，把教材中的一些实例作为学生的阅读内容以扩大学生知识面。
⑺新课导入通过“神五”、“神六”、“神七”进行爱国主义教育，通过图片五（摩托车一边载物一边载人，用人来进行平衡）进行安全教育。
4. 学情分析
本节课的教学对象是普通高中一年级或二年级的学生，他们在物理学中学习了物体受力分析与力矩等知识，同时对稳定性也有一定的感性认识。教学中对简单结构进行受力分析学生有基础，但要较为全面、正确地分析影响一个简单结构稳定性的主要因素，对这个阶段的学生来说存在一定的困难。所以教学中这个部分要讲细讲清，并通过生活中一些简单结构的幻灯片、实物模型等手段进行直观形象的辅助教学。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、空矿泉水瓶、废纸、可以装入矿泉水瓶的形状相同的小铁块、可以开合的装光盘的塑料盒、形状相同的方木块、可以构成平行四边形和三角形的竹条、容易弯曲的电线（长40厘米左右）、乒乓球等若干。
2. 教学课件的准备
收集、拍摄相关图片，制作教学课件。
七、教学过程
1.新课导入
将一个两头为圆锥形的物体下端顶在左手的食指上保持平衡5秒钟。请同学（2至3人）表演一个杂技（如图一）：经过几次努力，杂技宣告失败。
“老师原来还想在顶部放置一个乒乓球的，看来难度太大，但有没有可能成功呢？”请同学们发表意见。结合同学们意见，给予引导：一切都有可能。《西游记》中孙悟空像鱼一样在海底龙宫自由穿梭，但在200多年前，只能是人们的梦想。是潜水艇的发明圆了人们的这个梦。我们的先人早就想能像嫦娥一样飞天奔月，从“神五”、“神六”到“神七”，伟大的中国航天人正在把这个愿望一步步变成现实。只要我们不懈探究，不断创新，所有美好的愿望都能实现。回到我们刚才的杂技，要表演成功比较难。是什么原因呢？引出本次课的课题——稳固结构的探析。我们今天学习第一个内容：结构与稳定性。
2.探讨新课
⑴结构稳定性的概念
请同学们观看图片：新移栽的树木（图二）与电线杆的结构（图三），提出问题：新移栽的树木的支撑和电线杆的斜拉索的主要作用是什么？请二至三个学生回答。教师进行点评与分析。
图一
图二 图三
【思考一】除了上述新移栽的树木、电线杆以外，同学们还能举出一些与稳定性有关的结构和事例吗？（交通讯号灯杆、高层建筑用的塔吊，悬挂式空调、抽油烟机，幼儿走路，自行车支撑，阳台晾衣架、太阳能热水器……）
图四
左图（图五）所示，为了摩托车的载重平衡，在左边坐一个人。这样做，摩托车的稳定性提高了，但出现了什么大问题？（请同学回答，引导同学们回答出安全问题）。进行安全教育。
由此可见，结构与稳定性是生产与生活中十分广泛的问题。
结构的稳定性：结构在外力作用下维持其原有平衡状态的能力。这种性质是结构的重要性质之一，也是一个结构能够安全、正常发挥其作用（功能）的前提。
例如，刚才显示新移栽的树木，若不加支撑，遇上刮风天，便可能翻倒，影响树木的成活与生长；交通讯号灯杆，若没有足够的稳定性，就会栽下来，压伤行人和车辆；上述头上的电线杆，若没有优良
图五
的稳定性，就有可能造成触电等严重的安全事故；我们居住的房屋，若总是摇晃，我们就会提心吊胆。中央电视台2009年9月8日《今日说法》报导了江苏省常州市江北区春江镇的圩塘新村有21幢楼房一天到晚摇晃，造成这些居民没有安全感。
一个结构，其稳定性的好坏，用使其失去原有平衡状态的力的大小来衡量。相同的结构，使其失去原有平衡状态的力越大，就说明这个结构的稳定性好，维持稳定的能力越强；反之，则稳定性不好，维持稳定的能力越弱。（例如塑料脸盆和塑料水桶，使脸盆侧翻的水平力比水桶要大，因而我们说脸盆的稳定性比水桶要好）。
⑵影响结构稳定性的主要因素
影响结构稳定性的因素有很多，同学们自己来找一找。
【马上行动一】查找影响结构稳定性的主要因素。
（将学生就近每4～6人分成一组，将全班分成8～10组，每组提供的物品：两个一样空矿泉水瓶，一些废纸，几块可以装入矿泉水瓶的形状相同的小铁块，可以开合的装光盘的塑料盒，几个形状相同的方木块，几根可以构成平行四边形和三角形的竹条，让每组学生通过这些物品构成的结构，比较其稳定性大小，自己找出影响结构稳定性的主要因素，并请几位学生代表到讲台上演示操作）。
学生操作，教师指导，学生通过对自己动手试验的结果进行总结归纳，教师引导得出结论：
①结构重心的位置；
②结构与地面接触所构成的支承面的大小；
③结构的形状。
⑶运动结构的稳定性及不稳定结构的应用
①运动结构的稳定性
以上我们讨论的是静止结构的稳定性问题。稳定性既然是指结构在外力作用下维持平衡状态的能力，而由物理学我们知道，平衡状态包含静止的平衡与运动的平衡两种状态。结构在运动状态下的稳定性与静止时是不同的。例如：自行车在不骑时要有支撑（见教材P14页图）才能保持稳定，而在骑行时，只有前、后轮两点与地面接触就能保持稳定不倒。同样的事例还有（见图六）：
我们儿时玩的陀螺，静止时没有特殊措施是立不住的，但转起来后它就能立住了。军事上的枪膛、炮膛，其内孔表面加工有来复线（螺旋线）槽，也是使子弹或炮弹飞出时产生旋转，使它们在飞行过程中保持稳定，从而准确击中目标。
运动结构的稳定性问题比较复杂，有兴趣的同学课后可以去探究。
图六
②不稳定性结构的应用
并不是不稳定的结构都是不好的结构，在有些领域，人们利用不稳定的结构来实现某些功能。
【思考二】生产和生活中有哪些利用不稳定结构的事例？
（如将一枚硬币竖放在某一机械上，可以估计、判断该机械的振动情况；多米诺骨牌，是利用其不稳定性进行娱乐；杂技的平衡性表演，地震仪等）。
⑷课堂探究
【马上行动二】课堂制作：两个学生为一组，每组提供的物品：长度为40厘米的电线一根，乒乓球一个，钢丝钳一把。
要求：根据刚才已学的知识，用电线做成一个结构，把乒乓球稳定地支撑起来。
完成后都摆在讲台上，由学生互评或教师点评。
⑸课堂小结。
⑹布置作业：
课外试验：探究结构稳定性与形状的关系，并填写试验报告
一、试验目的：探究结构的稳定性与结构形状的关系。
二、试验准备：（教师提供）尺寸为90×30×20毫米的板1块，直径为2.5毫米、长度为10毫米的铁杆1根（上端钻孔），直径为2毫米、长度为85毫米的铁杆1根，吊篮1个，配重块若干。
三、试验装置：见图七、图八和图九。
图七 图八 图九
四、试验过程与结果：
分别按图七、图八、图九装好试验装置后，按顺序分别给三个装置添加配重块，直到装置翻倒，记录翻倒时的配重块的数量（重量），填入下表（表三）试验结果一栏内，对试验结果进行科学分析，把分析内容填入表三。
表三
试验方案
试验装置
试验结果
原因分析
一
见图七
配重块加到？块时翻倒
二
见图八
配重块加到？块时翻倒
三
见图九
配重块加到？块时仍不翻倒
五、试验总结：
⑺教学小结
这节课我们一起学习了结构稳定性的概念（结构在外力作用下维持其原有平衡状态的能力），一起探究了影响简单结构稳定性的主要因素（结构的重心位置、结构与地面接触形成的支承面积、结构的形状等），了解到运动结构与静止结构的稳定条件不同，生产和生活中可以利用结构的不稳定实现一些功能要求，做了一个小试验并学习了试验报告的撰写。
通过这堂课的学习，若同学们能够自己提出问题，并自己设计试验装置来进行探究和验证，写出试验报告，这堂课就达到了目的。
在通用技术的课堂上，学习过程是一个不断提出问题、发现问题，并不断多方案解决问题的过程。在多方案解决问题的过程中，蕴含着许多奇思妙想，也就蕴藏着许多创造和发明的契机。大家要知道：多一种设想，就多一个解决问题的方案，就多一条通往成功的途径。
⑻知识拓展
已知底板重量G1、横梁重量G2和各部分尺寸（如图十二），求图七、图八、图九几种情况下结构保持稳定的临界重量G
八、教学反思
1．使用“请”、“愿意”等商量的语言和协商的语气，造成了平等的、民主的教学氛围，课堂活跃，学生参与的积极性和参与度高；
2．采用循序渐进的教学方法把教学不断引向深入，适合学生的基础，符合这一阶段年龄的认知规律；
3．模型与幻灯片的配合使用，教学直观形象，取得了较好的教学效果；
4．“学生思考”与“马上行动”安排适当，让学生始终处于一种手脑并用的积极的思维状态；既注意培养学生独立思考，也注意培养学生合作学习；
5．不拘泥于教材，但准确把握了教学重点和教学要求；
6．还要注意差异教学，多进行个别辅导。
稳固结构的探析
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：稳固结构的探析
章 节：第一单元 结构与设计 第二节 稳固结构的探析
课 时：第1课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 让学生了解稳定性的概念。
(2) 能通过技术试验探究影响结构稳定性的主要因素。
(3) 对简单的结构进行稳定性分析。
2. 过程与方法目标
学生通过亲历试验过程得出结论，提高学生的探究能力，掌握分析结构稳定性的方法，提高学生的动手能力，提升学生的技术素养。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 培养学生的发散思维，自主探究、敢于创先、勇于创新的思考习惯，体验探究学习的乐趣。
(2) 培养良好的合作与交流的态度。
二、教学重点
⑴ 对结构稳定性的理解。
⑵ 分析影响结构稳定性的主要因素。
三、教学难点
分析影响结构稳定性的形状因素和支撑面的大小因素。
四、教学方法
激趣法、教授、实验、讨论、分析、对比法。
五、设计思想
1. 教材分析
本节课是苏教版《技术与设计2》中第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”的第1课时“结构的稳定性”。
本节课是在第一节“常见的结构认识”的基础上的内容的延伸和深化，这样安排符合学生的认知规律，从浅到深由易到难。本节内容在“结构和设计”中起到举足轻重的作用，不仅可使学生能对生活中简单的结构进行稳定性分析，而且也为学习后面结构的强度、结构的设计等教学内容奠定基础。
2. 设计理念
⑴ 在教学中为了使学生掌握相关知识，以探究“影响结构稳定的主要因素”为主线展开。通过实验演示，举例，图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感，以达到应用知识的目的。
⑵ 教师切实的去创造环境，调动学生的各个方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体，让学生去说、去想、去做，从推进学生对结构知识的内在联系的认识与体验。
3. 教学策略设计
⑴以在风中摇坠的行人图片导入本节课所要学习的内容。
⑵以台风刮倒的树、房子和广告牌图片作为理解结构稳定性定义的视觉补充；
⑶以实物不倒翁、钟摆做展示，再以金字塔、中央电视台新大楼及生活中常见的台灯、风扇、桌椅图片做补充，让学生自己领悟什么是结构的稳定性；
⑷用三个学生探究试验去探究分析影响结构稳定性的几个因素。如用三个装有不一样多水的矿泉水瓶做结构稳定性与结构重心的关系探究；用装满水的瓶子和空瓶子做试验，但给空瓶C套个底套，比较两种情况下的稳定程度，最终可有力说明结构的稳定性跟结构与地面所形成的支撑面的大小有关；用麻将子垒墙的试验来说探究影响结构稳定性与形状因素的关系。
⑸在明对稳定结构的利用是使用了走钢丝、三角架、金字塔、大坝等实例，说明利用结构的不稳定性来实现相应功能时又使用了简易酒瓶地震仪、翘翘板等实例来配合；
（6）在知识拓展环节使“用嘴吹铁块和木块，看看那块先倒？”的案例来作为问题的拓展实践活动；
4. 学情分析
本课教学对象是乡镇中学高二年级学生。学生在这之前已学习了“结构的类型”、“结构的受力”的相关内容，对结构的概念和分类有了一定的认识。学生的生活经验和知识储备为本节课进行影响结构稳定性的因素探究试验奠定了良好的基础。在教学过程中，注意创设情境，采用激趣法，合理引导，通过典型案例、小试验、多媒体等方法，学生完全能够达到本节内容的学习目标。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、教学课件、不倒翁1个、绑细绳的砝码1个、矿泉水3瓶、方形薄木板1张、底套1个、木块3块（相同形状）、图钉9个、木制三角形和四边形各1个、麻将子60个、长方体木块和铁块各1个（同大小）。
2. 教学课件的准备
收集、拍摄相关图片，制作教学课件。
七、教学过程
1. 创设情境，导入新课
（投影“风中摇坠的行人”图片）
从上面的图片中可以看到在大风天气里人们行走并不是件容易的事，人被大风刮得摇摆不定，而停放在路边的自行车更是被刮得东倒西歪。导入本节课。
2.讲授新课
（1）结构的稳定性
(多媒体播放4幅台风刮倒树、房子和广告牌图片。)
思考：同样在台风的破坏下，为什么有一些树、房子或广告牌等被刮倒，而其它的却稳如泰山一点都不受台风影响呢？导出结构稳定性的概念。
以不倒翁、钟摆结构事例，再播放一段笑话视频，让学生总结出结构稳定性的概念。
多媒体展示一些建筑（如金字塔、中央电视台大观众等）及日常生活中的一些产品设计（如台灯、风扇、桌椅等）图片
【设计目的】让学生感受到在生活的各种设计中，结构的稳定性是必须考虑到的问题。为下面讲授结构稳定性的概念做铺垫。
（2）影响结构稳定性的因素
【提出问题】：“既然在我们的结构设计中必须考虑好结构的稳定性，那么影响结构的稳定性的主要因素有那些呢？我们掌握了影响结构稳定的主要因素才能让我们在结构设计中更好的应用”
以此过渡到对影响结构的稳定性的因素探究学习。
通过试验探究及问题回答方式总结出影响结构稳定的主要因素。
【探究试验1】学生操作体验
在一块薄木板上，有A、B、C三个矿泉水瓶子，A瓶中装满水，B瓶中有半瓶水，C是空瓶，请均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个瓶子最后倒下？再换瓶子位置重做结果又是怎样？
【探究试验1】问题
问题1：试验1中那个瓶子先倒，那个后倒？换位置后结果是不是一样？为什么会呢？
（师生互动，解答问题）
问题2：你能从试验1中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？
（师生总结）得出结论1：结构重心的位置高低影响结构稳定性：重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。
问题3：同学们能否举出生活中的案例，来印证这一结论。
（师生互动，解答问题）
问题4：人站立时稳定，身体倾斜到一定程度的时候会变的不稳定，为什么重心下降了，反而不稳定了呢？
（老师点拨）：结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，条件是：
结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就会不稳定。（配合图来更清楚说明）
【探究试验2】学生操作体验
在上述试验1中，改为只用装满水的瓶子A和空瓶子C做试验，但给空瓶C套个底套，请均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个瓶子先倒下？再换瓶子位置重做结果又是怎样？
【探究试验2】问题
问题1：试验2中那个瓶子先倒，那个后倒？换位置后结果是不是一样？为什么会呢？
（师生互动，解答问题）
问题2：你能从试验2中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？
师生总结得出结论2：结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关，支撑面积越大，结构越稳定。
提醒学生注意：接触面与支撑面的区别
问题3：你是如何理解支撑面和接触面的呢？请你说说图1~3中那个椅子最稳定？对支撑面而言，说说在图1～3中那个最大那个最小？
（老师点拨）：支撑面和接触面的区别
问题4：请同学们试一试把本课本直立在课桌上，你是如何才能使课本直立得更稳定呢？大概指出支撑面范围。
学生体验解答问题
问题5：通过观察老师操做，说说用三枚大头钉把三个形状、大小和重量相同的方形木块支撑起来，哪种方式把木块支撑得稳固？为什么？
（师生互动，解答问题）
问题6：你能举例说明“结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关，支撑面积越大，结构越稳定”这个结论在现实生活中的运用
（师生点拨，解答问题）
【探究试验3】学生操作体验
在老师用20个麻将子按不同的方式垒出同样高的三堵墙，请一位同学用手指推墙，看看那堵结构的墙最容易被推倒？
【探究试验3】问题
问题1：用麻将子垒出的墙那堵最牢固，那堵墙最不牢固？
（师生互动，解答问题）
问题2：你能从试验3中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？
（师生总结）得出结论3：结构的稳定性与结构的形状有关。
问题3：三角形和四边形那个结构最稳定？你能说出生活中三角型稳定性应用的事例吗？
（师生互动，解答问题）
【设计目的】探究影响结构稳定性的主要因素教学环节，通过试验探究及问题回答方式，在师生的互动中，学生的体验与思考，总结出影响结构稳定的主要因素。
（3）结构稳定性的应用
一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载；
例如：高空走钢丝要手持长杆，是因为它可以降低和调节人的重心。照相机的支撑架使用三角架，是因为三角形结构更稳定，金字塔和大坝等固定结构，底座越大越坚实，稳定性越好等。
另一方面人们又利用不稳定的结构实现某些功能：
例如在地震多发地区，人们将酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现感知地震的功能；翘翘板等。
【设计目的】结构稳定的应用环节教学设计，让学生运用所学知识原理来分析生活中常见的结构稳定性现象，达到学以致用目的。
三）小结
提出问题“本节课你学到了什么？”由学生的回答中做总结。
四）知识拓展迁移
【课外探究1】结构的稳定性除了上述所说的因素有关之外，还和什么因素有关呢？
示范试验：用嘴吹放置在桌面上同样形状的铁块和木块，看看那块先倒？
（老师点拨，学生课后探究）
【课外探究2】通常情况下，一个物体要有三个支撑点才能稳定，但自行车骑起来时，却只有两个支撑点，为什么不会倒下？（参见课本第15页）
（老师点拔，学生课后探究）
【设计目的】知识拓展的迁移，激起学生的兴趣和求知欲，培养学生的探究能力。
五）课后作业
在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒？
观察学校的篮球架，并思考，篮球架要有较高的稳定性，可采取哪些措施？
八、板书设计
结构与稳定性
（一）结构的稳定性
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。
（二）影响结构稳定性的主要因素
1.重心位置的高低：（重心越低越稳定，重心越高越不稳定）
2.结构与地面接触所形成的支撑面的大小（越大越稳定，越小越不稳定）
3.结构的形状
（三）结构稳定性的应用
稳固结构的探析
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：稳固结构的探析
章 节：第一单元 结构与设计 第二节 稳固结构的探析
课 时：第2课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 知道结构强度的定义。
(2) 懂得影响结构强度的主要因素。
(3) 能用所学知识分析解决生活中的简单问题。
2. 过程与方法目标
(1) 通过实验观察，归结影响结构强度的因素。
(2) 根据所给条件，列出相应实验步骤，尝试改进试验条件。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 培养团队的分工协作精神。
(2) 激扬学生的爱国情感。
二、教学重点
(1) 通过实验、观察，分析、总结出影响结构强度的三个因素。
(2) 从结构强度的理论知识到动手实践的能力迁移。
三、教学难点
(1) 形状及连接方式与结构强度的关系。
(2) 理论知识到实践能力的迁移。
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本课是技术与设计2的第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”中的第二课时，主要探究“影响结构强度的主要因素”。课时内容由“认识结构的强度”和“探究影响结构强度的主要因素”两部分组成。“认识结构的强度”主要从生活案例出发阐明结构强度的定义。结构的强度是一个比较笼统的说法，其实“结构的强度”从所受载荷来比较可包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度及抭剪强度。在长度宽度厚度或直径横截面等相同但材料不同的情况下，结构的各种强度是有很大区别的。在探究“影响结构强度的主要因素”部分主要是通过“结构的形状”“结构的材料与连接”两方面展开说明的。
探究“影响结构强度的主要因素”是本课的重点，这当中结构形状及连接方式与结构强度的关系是难点。“结构的稳定性”与“结构的强度”都是结构设计中的重要内容。只有清楚了“影响结构稳定性的主要因素”与“影响结构强度的主要因素”才能可能进行后段的设计结构，这两部分内容是进行结构设计的基础，所以让学生弄清弄透这两部分内容是关键。
2. 设计理念
我们教学中都提倡要把学生作为课堂的主体，发挥学生的学习主体能动性，让学生学会“学”。本课在设计上就是把学生的学作为前提的，在每一个环节中都由学生以观察或演示或全体动手实践的方式去探究“影响结构强度的主要因素”的。学生通过真实的环境中去探索总结相关的结论，效果比教师纯粹讲授结论要好得多。就如花蜜，直接从树上把花摘下来品尝可能也会有一点甜，但要是经过蜜蜂采收酝酿之后再去品尝，感觉自然是完全不一样的。知识其实也是“花蜜”，采收的方式不一样效果也不一样！
3. 教学策略设计
本课的重点放在探究“影响结构强度的主要因素”环节上，但对于“结构强度的定义”的理解是基础，在探究“影响结构强度的主要因素”时应先将结构强度的定义弄清。所以上课时是用一个拉断绳子的学生演示试验来导入的，一根没有多粗的绳子，但没有人能把它拉断，这在视觉上就足以吸引住学生了！学生此时必然会有往下追探的欲望，沿着学生的求知欲很自然的进入“结构强度”的定义探讨。直接给出结构强度的定义后紧接着教师又做折断木板、折弯铁线两简单的演示试验，让学生清楚结构在不同载荷的作用下其强度就会体现出不同的强度，如包含抗拉、抗压、抗弯、抗剪、抗扭强度。之后又设计了“不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度的探究”和“采用不同连接方式的构架的抗压强度的探究”两个分组探究试验，由学生自行探究得到影响结构强度的两个因素。通过这样的分组试验不仅可以提升学生的自主探究的能力，同时还可以培养学生的团队合作能力。在探究了影响结构强度的几个因素之后，又特别设计了一个巩固与拓展的实践活动—搭建与改进茅草房框架，以期使学生的能力得到最大的拓展。
4. 学情分析
在此前学生已学过了与结构相关的结构类型、结构的受力情况、结构的稳定性等知识，加上在初中的物理课程中已有相关的知识介绍，学生有较好的知识基础，这些对于探究影响结构强度是有利的。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件PPT、不同截面形状的梁的强度试验套件、构件的不同连接方式的强度试验套具、简易茅草房的框架结构套件、小床模、“工”字形活动架、耳机线、网线、平滑矿泉水瓶等。
2. 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。
七、教学过程
教学
环节
教师活动
学生活动
设计意图
课
前
准
备
将全班分成6个小组，指定小组长，按组分发试验器材及试验报告单。
准备好茅草房框架材料。
配合分组
节省课内时间
导
入
<请一位同学上台做尼龙绳的抗拉试验>。
引出课题。
观察
通过图片事例引领学生进入课题。
新
课
新
课
新
课
新
课
<投影结构强度的定义>
结构强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
<教师演示折断木板、折弯铁线>
上两节课中我们探讨过结构的受力形式会有多种，如压力、拉力、弯曲力、剪切力、扭转力，在不同形式的力作用下结构所表现出的抵抗能力也不同，所以强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度之分。
上两节课中我们曾探讨过结构的受力形式会有多种，如压力、拉力、弯曲力、扭转力、剪切力，在不同形式的力作用下结构所表现出的抵抗能力也不同。如铁线的抗拉能力很强，但抗弯能力却不行（用一根铁线做演示试验。）
任何一种结构，都有它特定的强度。结构的强度都和哪些因素有关呢？实验验证是最好的说明。
探究一：
长宽厚度相同的纸条与铁片的抗弯强度或抗扭强度是否一样？
(通过上面两种试验对比说明“材料”是影响结构强度一个因素)
4.除此外结构强度还和什么因素有关？下面就请大家通过其它的试验去研究，并在试验后完成试验报告。在做试验前后也可同时思考看能否改进试验装置或试验方法。
5.巡察。
6.请各小组长做本组的试验汇报。
7.强调：分工协作是现代科学研究的重要方式。一个研究项目往往都可以细分成多个子项目，每个子项目都由不同的人员负责，如此可以大大提高项目的研究效率，减少重复投资，实现资源共享，最终就可以快速达到预期目标。（举微软开发团队案例）所以今后我们要大力倡导这种研究方式。
8.做四边形结构与三角形结构的侧向抗压强度的对比演示试验。
9.投影脚手架、钢架桥图片。
展示纸柱做成的框架结构。
10.（展示“工”字形活动架，介绍两种常见构件连接方式<铰连接刚连接>的应用）
结构中何时选择铰链接方式或何时选用刚连接方式，得看具体需要来定。
观察
一位同学上台做纸条与铁片的弯曲、扭转试验
转化思维
1～3小组同学做“不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度试验”，尝试改进试验装置或方法，做完该试验后先填写报告单1；
4～6小组同学做“平面桥与拱形桥的强度测验”，尝试改进试验装置或方法，做完该试验后先填写报告单2；
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附：（两份试验报告单合印在一张纸上）
试验报告1
不同截面形状的构件做成的梁的强度试验
试验目的：
测试不同截面形状的构件做成的梁的强度
试验准备：剪切长度及宽度相同的厚卡纸条若干，将卡纸条分别折成截面为“一” L”“U”形，每式一根；做一个“井”字形试验支架；弹簧秤一把。
试验过程：
1.分别将不同截面形状的厚卡纸构件放到试验支架上，夹紧一端。
2.用弹簧称分别去钩拉卡纸条，直到卡纸条活动的一端离开支撑板，记录此时弹簧称的读数。
3.将木夹带着纸条翻转180度放置，再用上一步的测量方法测量、记录。
试验记录：
一字形
L形
U形
正放
反放
试验分析：
试验结论：
结构强度与构件的 有关。
试验报告2
构件的不同连接方式的强度测验
试验目的：测试构件的不同连接方式的强度。
试验准备：取4段长度一致的20cm长的扁铁条，在每段扁铁条的一端开好两个小孔，两段铁条中间用一根方铁棍焊接连接在一起；小螺栓四，螺丝刀一把，书本若干。
试验过程：
1、将所有的扁铁条组合起来形成一个人字形框架，使铁条与铁条的两孔对齐，铁条与铁条相互垂直，在其中的一个孔插入一根螺栓并上紧螺母；将框架立放在桌面，加上书本做负载，而后逐步增加书本，直到将框架压垮。记录支撑量。
2、重复第一步但插多一根螺栓到另一对齐的孔，即用双螺栓连接两铁条，而后逐步加上书本负载，记录支撑量。
试验记录：
单螺栓连接
双螺栓连接
支撑量
试验分析：
试验结论：结构强度与构件的 有关。
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小组长做汇报。
1～3小组记录4～6小组的试验结论；
4～6小组记录1～3小组的试验结论。
听讲
观察、思考
欣赏
观察、思考、回答
提高感观效果。
对结构强度的认识从感观意识提到理论层次。
培养学生的分工协作能力；同时激发学生的创新意识。
及时指导。
验证结构强度与形状有关
验证结构强度与构件之间的连接方式有关
锻炼胆量与口才。
体现团队的分工协作与成果共享。
分工协作在生产生活与科研中的重要作用。
加深结构形状对结构强度的影响的理解。
了解更多的有关三角形的稳实性在现实生活中的应用
直观的看到两种连接方式的区别—作为连接方式内容的补充，因为在分组试验中没有这样的连接形式。
课
堂
练
习
1。（投影早期的海南茅草房图片）
在70年代的海南，特别是少数民族聚居的山区市县，人们住的大都是这样的茅草房。它结构简单，但却结实、耐用。这种房子是怎样建成的呢？假设我们通过时光隧道回到了70年代的海南山区，那里有一位名叫小符的农民朋友，他正想建造这样的一间茅草房，需要帮忙，现在正好可以让我们体验一下！
（抽调同学上台操作）
2.请说明你的选材理由。
3.海南是多台风地区，建造的房子要有一定的抗风能力。你有什么办法使我们建造的茅草房变得更结实？
观察、动手实践
思考、回答
思考、回答、示范操作
在全部的练习与作业题中，都围着海南少数民族代表“小符”的“建草房做木床再造楼房建工厂”一条线展开，目的有三：一是让学生加深对技术的生活化应用的理解，感悟技术就在身边；二是让学生在参与动手实践的过程中提升理论知识的应用能力；三是让学生更多的了解海南，从一个侧面感受国家改革开放的成就，从而提升以祖国为荣的爱国情感。
拓
展
练
习
1.房子建好了，想入住，少不了一张床，于是小符自己动手造了一张木床，可是这样的床结实吗？（展示床模型）
2.<有奖问题>
随着我国改革开放的不断深入，海南人民的生活水平也在不断的提高。
小符把旧茅草房拆了，盖上了一幢二层框架结构的楼房。（投影海南新农村图片）请问你知道一般楼房的混凝土梁选用什么材料建造？为什么要如此搭配？(投影)
请举一个类似的利用多种材料搭配组成特殊强度结构的例子。(如学生提到耳机线、网线，教师则顺势展示耳机线、网线以应和，如提到它则在发完奖品后补充展示。)
观察、思考、回答
思考、抢答
理论知识的应用
补充感性实例
课
外
作
业
1.为了充分利用山区的优质水资源，盖了楼房之后，小符又与他人合作创办了一家矿泉水加工厂，并请人设计了一款矿泉水瓶。（展示矿泉水瓶）其实这款瓶子的强度不够，手拿很易变形。请你来帮忙改进这款瓶子。
观察
综合考虑多种因素，利用课外时间完成。
巩固与升华理论知识
结
束
投影结构强度的定义及其影响因素
重温
教师勿需过多的解释即可将全堂课的知识点一目了然。
