《第二节 结构与稳定性》教学设计
嘉积中学 宋佳琪
一、教学内容分析
本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》的第一主题“结构与稳定性”。该章的总体设计思路是：认识结构、 探析结构、设计结构、欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。本节是对结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固，为后续的结构的强度，结构的设计等教学奠定良好的基础。
二、教学目标
1、知识与技能：
理解结构稳定的概念，通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。
过程与方法：
利用探究，讨论，对比等方法提高学生创新的品质和分析能力，培养学生的交流、表达能力及实践能力。
情感态度与价值观：
增强学生对结构稳定性的认识，培养学生的观察能力，激发学习兴趣。
学情分析
学生在上一节的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。因此在教学中尽量多列举些涉及结构的稳定性的生活实例，便于师生进行互动探讨，帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。基于学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解，本节课主要精力要放在对具体实物结构稳定性的分析上。
教学重难点
教学重点：影响结构稳定性的主要因素。
教学难点：区分“接触面”与“支撑面”概念；通过所学知识解决实际问题。
教学策略
1、教法：
在教学过程中，采用讲授法、案例分析、课堂提问和小组合作探究等方法，让学生共同讨论、分析、交流互动等教学形式交叉和渗透灵活运用，并始终贯穿于整个教学活动中。本课时要求学生亲历探究两特制矿泉水瓶、鸡蛋架与稳定性的关系的探究试验，让学生在实际操作活动中了解问题探究的方法与过程，感受探究成功后的喜悦。
2、学法：
鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展，引导学生养成自主探究的习惯和方法。
教学工具
特制两瓶矿泉水、若干熟鸡蛋、50cm铜芯电线、钢直尺等。
教学设计思路
导课部分，采用兴趣导入法，激发学生学习内驱力，如何让结构设计稳定，像几幅学生作品展示的一样。新课讲授，本课内容不多，通过探究实验，学生自已寻找稳定的影响因素。案例分析，生活中更多的结构稳定的分析，培养学生发散和创新思维方式，认真观察生活的良好习惯。重心位置、支撑面大小、结构的形状都是影响结构稳定因素。在学生基本掌握之后，设计实践环节，使知识向实践能力转化。鸡蛋架设计制作过程，目标明确，应用知识直接，可以产生丰富多样的设计方案。通过对实践环节的总结与归纳，深化并升华本课内容。将本章结构与设计两大主题紧密联系，为下节课学习和整章教学效果打下坚实基础。
教学过程
教材内容
教师活动
学生活动
教材内容
回顾旧识导入新课
（3分钟）
主要教学用语
教学目的
回忆上节课结构的概念
师生互动，感受新、奇、特的稳定现象，产生解释的渴望
结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
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。
通过上节课学习，我了解到结构无处不在，生活中我们借鉴自然界结构，建设城市交通、建筑摩天大楼，还让生活用品赏心悦目。
请大家观察这几幅学生作品，结构设计大胆，看似“惊险”，但还保持稳定。
通过今天学习我们可以找到解答。
今天，我们将共同学习“第一章第二节 稳固结构的探析”？——结构与稳定性。
从新、奇、特的稳定现象开始，感受结构稳定性的魅力。激发学生探究兴趣。
教师提出疑问，将解释现象与学习内容紧密联系起来
新课讲授
（18分钟）
本课学习目标：了解影响结构稳定性的主要因素；能够对日常生活中的简单结构设计，进行比较合理正确的分析
刚刚几幅学生作品，结构纹丝不动，使我们感受到它们良好的稳定性。首先，我们先来了解结构稳定性的内涵。
结构的稳定性：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
通过概念解释，请大家【马上行动】填写P11表格。
师：要想提高稳定性，我们需要先去了解一下影响结构稳定性的因素
1、重心位置的高低
【探究一】两瓶矿泉哪个更稳定呢？
结论：重心高低是影响结构稳定的因素之一。
重心位置的高低，越低越稳定，越高越不稳定。
【板书】
影响结构稳定性的因素
重心位置的高低
【案例分析】比萨斜塔
结构稳定的前提：重心点的垂线位置，落在结构底面的范围内。
支撑面积的大小
【实验二】让鸡蛋立起来？
师：鸡蛋的前后结构发生什么变化？
生：是底面积变大（概念模糊）
【难点突破】支撑面与接触面的区别：接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。
结论：支撑面大小是影响稳定性因素之一。支撑面积越大越稳定。
【板书】支撑面的大小影响结构的稳定性
【案例分析】塔结构（艾菲尔铁塔）
结构的形状
露天遮阳棚没有粗壮的支撑柱，保证整体结构稳定的关键，不是较低的重心，不是很大的支撑面。
学生：结构形状
【实验二】几种形状在外力作用下，哪个会更好的保持结构稳定呢？
结论：结构形状影响稳定的因素之一。
【案例分析】三脚架、单双脚自行车
动态自行车没有借助三点支撑，那它怎样保持平衡状态呢？
运动状态中与静止状态自行车的稳定条件不同。
明确“结构的稳定性”学习目标
明确结构稳定性概念，师生合作找到结构稳定性更深涵义
通过活动检查学生对结构稳定性的理解情况
实验验证——得出结论——案例分析
通过两个特制矿泉水瓶探究，验证影响稳定性的因素——重心位置高低。
【拓展提升】明确稳定具有前提条件。
通过问题引导学生主动思考，得到的结论也更深刻，辅以案例分析，将知识实际生活紧密联系，帮助学生更好理解与掌握。
培养学生主动思考的思维习惯。
生活案例分析，使学生应用结论，再次深化知识的理解。
通过案例探究稳定的其他因素。得到结构形状影响稳定的因素之一。（演绎法）
明确静止状态与运动状态稳定条件是不同的。
回忆中学物理，对平衡状态的界定。
学生活动，形成结构稳定的最初理解。
学生上台探究两瓶矿泉水稳定不同的原因。
尝试解释比萨斜塔稳定和不稳定两种情况需要的条件
学生敲破鸡蛋底部让鸡蛋立起来。
通过生活案例分析结构形状对稳定性有影响
学生讨论为什么运动状态中的自行车保持稳定
结构的稳定性：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
解释概念中，负载、原有、平衡状态
重心高低是影响结构稳定的因素之一。
重心位置的高低，越低越稳定，越高越不稳定。
前提条件：重心的垂线位置落结构在底面之内。
因素二：结构与地面接触所形成的支撑面的大小，支撑面越大越稳定。
案例：塔的造型都是上小底大，保证与地面支撑面大，从而更加稳定.
结构形状影响稳定的因素之一。
明确静止状态与运动状态稳定条件是不同的。
拓展提升
（3分钟）
我们希望结构设计体现——稳稳当当、纹丝不动。力求在重点位置、支撑面和形状方面保证稳定平衡。利用所学保证结构稳定。
有利用结构不稳定的情况吗？
人类对结构不稳定的利用。案例：跷跷板、欹器、侯风地动仪
本章结构与设计两个核心概念有机结合，将学有所用的思想传达到学生心里。
学生在生活经验中寻找结构不稳定的应用案例。
结构稳定性应用：一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、负载； 另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。
学生实践
（12分钟）
大家是不是愿意试试做一个有用的设计？
现在大家看到是“蛋架”，它是现代厨房中出现的新事物，今天给大家一个挑战，利用50cm电线来制作一个蛋架，结构自行设计，设计要求：蛋可以稳稳的座在架上。提高要求，你可以让鸡蛋更高吗？
认识结构、探析结构都是为设计结构服务，明确本节结构稳定性因素学习的两方面应用。
实践环节，目的是将知识向能力转化过程。提高学生创新的品质和实践能力。
学生温故第一册，设计一般过程。利用本课所学知识，小组合作、自主探究设计并制作“蛋架”
组织总结
（4分钟）
在设计中，结构的稳定十分重要，今天学习到几点可以影响稳定性，但是否还有其他因素能够影响，做为今天课后的思考题。
每每台风过境，我们的城市都受到不同程度的伤害，房屋、树木……结构恰当改造，保护美丽家园；没有绝对称心如意的稳定结构，但我们可以改良旧结构，创造新结构。
大家也可以尝试用设计新的结构来保证生活中的物品稳稳地！
归纳知识，深化理解，拓展应用，将所学为所用的理念传递给学生。为下节结构设计奠定基础。
同学们来总结今天的学习收获
一、结构的稳定性
二、影响结构稳定性的主要因素
1、重心位置的高低
2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小3、结构的形状
……
没有绝对称心如意的稳定结构，但我们可以改良旧结构，创造新结构。
课件32张PPT。结构无处不在建设高耸入云的摩天大楼 我们借鉴自然界的结构，让生活环境更赏心悦目。回顾旧识 结构 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。是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
学生作品1.2稳固结构的探析——结构与稳定性嘉积中学 宋佳琪学习目标了解影响结构稳定性的主要因素；
能够对日常生活中的简单结构设计，进行比较合理正确的分析一、 结构与稳定性定义：结构的稳定性(Stability)是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。
马上行动重力、风力重力、碰撞底座不够重，重心过高支撑面小，重心落到支撑面以外与地面接触所形成的支撑面较小，
重心偏高重力、碰撞静止放置的自行车落地灯底小口大的空竹篓探究一：哪瓶矿泉水更稳定？①将两个特制矿泉水放于稳定的桌子上。
②调整两个瓶子到同样一个倾斜度
——模拟被碰撞。
③观察它们的颤抖时间和程度结论：
重心高低是影响结构稳定的因素之一
重心位置的高低,
越低越稳定，越高越不稳定比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低２米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索·皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。 重心点的垂线位置，落在结构底面的范围内结构稳定的前提条件鲁镇柯岩实验二让鸡蛋立起来支撑面 接触面 ≠结论：支撑面大小是影响因素之一
因素二：
结构与地面接触所形成的支撑面的大小，
支撑面越大越稳定塔的造型都是上小底大，保证与地面支撑面大，从而更加稳定.验证：实例一：扎马步两脚要分开实例二：风扇的底盘结构的形状 结构的形状不同,其稳定性也不同,如板凳只有两条腿就不稳定,而不在同一直线上的三条腿就有较好的稳定性。三角形结构是一种稳定的结构双脚支撑轻骑车案例分析：静态自行车是如何保持稳定的
（书本第14页）探究生活中我们有这样的经验，一个物体要有三个支撑点才能稳定，如果只有两个就会倒下。但是自行车骑起来时，却只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？运动状态中与静止状态自行车的稳定条件不同。
如旋转时的陀螺与静止时的陀螺。结构稳定性的应用 一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、负载；
另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。
候风地动仪欹
器 ……Egg cups欧洲国家吃溏心蛋
——蛋杯蒸煮鸡蛋——蛋架技术试验设计活动—鸡蛋支撑架目的：利用一根50cm长的电线设计并制作一个鸡蛋支撑架。要求：每人制作一个支撑架，形状不限，支撑架放上鸡蛋后，鸡蛋最低点的高度不低于7厘米，能稳定的放置一个鸡蛋。（同一张桌子的几位同学推荐一个作品参评）
思考并试验：
1、如何放置鸡蛋？
2、如何合理的使用材料？
3、如何让支撑架承重能力更强，更稳定（能承重一盒砝码）？
比一比：谁的支撑架做得最好？
想一想：都用了哪些影响稳定的因素？
提示：制作时，请在支撑架下垫上书，防止鸡蛋摔碎；
二、影响结构稳定性的主要因素小结1、重心位置的高低2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小3、结构的形状一、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。结构恰当改造，保护美丽家园没有绝对称心如意的稳定结构，但我们可以改良旧结构创造新结构谢谢！欢迎专家批评指正！
