第六章模型或原型的制作-材料的性能与规划-高一《通用技术》必修一(教案）（表格式）（苏教版）

《通用技术》必修一（苏教版）教案
课 题 模型或原型的制作-材料的性能与规划 课 型 班课 课 时 1
学习目标 知识与技能目标 学生能够准确理解材料的性能对产品设计的影响，并能根据产品的使用功能、环境及结构要求选择适当的材料。 学生能够辨识和区分金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等四大类材料的特性与应用。 学生能够掌握木材、金属材料、塑料等常见材料的物理性能（如强度、硬度、导热性等）及加工性能，并理解它们在不同设计场景下的适用性。 学生能够通过技术试验（如不同木质材料抗弯强度试验）探究和验证材料的性能，并学会应用试验数据进行设计决策。 学生能够理解新材料的概念及其在产品设计中的潜在应用，对科技发展对材料行业的影响有初步的认识。 能力目标 学生能够运用观察、试验、分析等科学方法，探究材料的性能，并基于数据分析做出合理的材料选择。 学生能够通过团队合作，共同规划和设计试验方案，提高解决实际问题的能力。 学生能够利用草图、排料图等工具，合理规划材料使用，提高材料利用率，降低设计成本。 情感目标 激发学生对材料科学的兴趣，培养学生对产品设计工作的热爱与专注。 培养学生的环保意识，引导学生在设计时考虑材料的可持续性利用和减少浪费。 培养学生的团队合作精神和创新意识，在解决实际问题时能够勇于尝试，敢于创新。 培养学生的科学态度和严谨精神，对待设计工作能够认真负责，精益求精。
学习重难点 任务一 探究材料的性能与应用 重点： 理解不同材料（如木材、金属材料、塑料等）的基本特性及其对产品设计的影响。 掌握如何通过技术试验（如抗弯强度试验）来分析和比较材料的性能。 了解木材、金属材料、塑料等常见材料的应用场景和选型依据。 难点： 材料性能试验的设计与实施，确保试验过程的准确性和可重复性。 对试验结果的正确分析和应用，以选择适合的材料用于产品设计。 理解材料性能与产品功能、使用环境之间的复杂关系。 任务二 选择和规划材料 重点： 掌握材料选择的基本原则，包括性能、工艺性和成本等因素的综合考虑。 学会根据产品设计的要求和条件，合理规划和利用材料。 理解材料规划对于提高材料利用率、保证产品质量和降低成本的重要性。 难点： 在材料选择时如何平衡性能、工艺性和成本之间的关系，做出最优决策。 理解和运用材料规划的技巧和方法，实现材料的最大化利用。 在实际操作中考虑材料的安全性和环保性，确保产品设计符合相关标准和要求。 特别提示： 在学习和实践过程中，应注重培养学生对材料性能与应用的深入理解和分析能力，以及解决实际问题的能力。同时，也应强调环保意识，引导学生选择环保、可持续的材料，为构建绿色、可持续的社会作出贡献。
教学方法 一、探究材料的性能与应用 1. 启发式教学 通过生活实例（如台灯设计）引入材料的重要性，启发学生思考不同材料对产品设计的影响。 提问引导：针对木材的特性（如质轻、色泽等），提问学生木材适合用于哪些类型的产品设计中，为什么？ 2. 实验教学 开展不同木质材料抗弯强度试验，指导学生动手操作，观察并记录数据，培养学生实践能力和分析能力。 分析实验结果，引导学生讨论材料的性能与产品功能、使用环境的关系，加深学生对材料性能的认识。 3. 案例分析 选择典型的材料应用案例（如塑料在电器中的应用），分析材料选择的原因、材料的性能优势等，加深学生对材料应用的理解。 4. 小组讨论 分组讨论不同材料（如木材、金属、塑料等）在产品设计中的优缺点，鼓励学生相互交流、提出自己的观点。 二、选择和规划材料 1. 项目驱动教学 以人工鸟巢项目为载体，让学生在完成具体任务的过程中学习和掌握材料的选择与规划方法。 学生根据项目需求，选择合适的材料并制定材料规划方案，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。 2. 示范教学 教师先展示如何合理规划材料（如木材规划配料），然后指导学生动手操作，使学生在实践中掌握规划技巧。 3. 互动式教学 在材料选择和规划过程中，鼓励学生之间、师生之间的互动交流，共同探讨问题解决方案。 通过讨论、辩论等形式，加深学生对材料选择与规划重要性的认识。 4. 反思与评价 在项目完成后，引导学生对自己的材料选择和规划方案进行反思和评价，找出优点和不足，提出改进建议。 教师对学生的作品进行评价和反馈，帮助学生认识自己的进步空间并指明努力方向。 通过以上教学方法的运用，旨在使学生能够全面了解材料的性能与应用、掌握材料选择与规划的方法、培养实践能力和创新思维、提高解决实际问题的能力。
课前准备 课前准备： 一、教学目标与材料准备 教学目标： 学生能够理解材料在产品设计中的重要性。 学生能够识别常见材料（如木材、金属材料、塑料等）的基本性能与应用场景。 学生能够掌握对不同材料进行性能测试的基本方法，如抗弯强度试验。 学生能够依据设计方案，合理选择和规划材料。 材料准备： 实物材料样本：不同种类的木材（如松木、杨木、桐木、杉木等）、金属材料（如钢板、铝板）、塑料样品等。 实验工具：刻度尺、砝码、绳、热熔胶枪、美工刀、钢直尺等。 辅助材料：KT板或三合板（用于制作人工鸟巢）、热熔胶棒等。 多媒体设备：用于展示材料样本、案例分析、实验过程的图片或视频。 二、教学内容与活动设计 任务导入： 简短介绍材料在工程设计和日常生活中的应用，强调材料性能对产品设计的重要性。 引导学生观察和分析提供的材料样本，讨论各种材料的基本特性和应用场景。 任务一：探究材料的性能与应用 通过PPT或实物展示，介绍不同材料的基本性能，如木材的强度、金属的导电性、塑料的绝缘性等。 组织学生进行小组讨论，探讨不同材料在产品设计中的具体应用案例。 指导学生进行技术试验，如不同木质材料的抗弯强度试验，并记录和分析数据。 任务二：选择和规划材料 引导学生阅读《考工记》中关于材料选择的段落，理解材料选择在产品设计中的重要性。 介绍材料选择的基本原则，包括考虑材料的性能、工艺性和成本等因素。 组织学生进行技术体验活动，如制作人工鸟巢，让学生在实际操作中体验材料的合理规划与利用。 引导学生总结和分享在选择和规划材料过程中的经验和教训。 总结与拓展 引导学生总结本节课的学习内容，强调材料性能在产品设计中的重要性。 鼓励学生课后查阅相关资料，了解更多新型材料及其在工程设计中的应用。 布置作业：让学生设计一个小型产品（如笔筒、收纳盒等），并说明所选用材料的理由和性能要求。 三、教学环境与资源安排 教室布置： 将教室划分为几个区域，分别用于展示材料样本、进行实验操作和制作人工鸟巢等活动。 确保教室通风良好，以减少木材等材料可能产生的异味。 资源准备： 提前准备好所需的材料样本、实验工具和辅助材料，并检查其安全性和完好性。 准备多媒体教学设备，用于展示相关图片、视频和PPT等教学资源。 安全注意事项： 在进行实验操作时，强调安全规范，如正确使用实验工具、避免材料浪费和环境污染等。 在制作人工鸟巢时，注意使用热熔胶枪时的防火安全。
教学媒体 教学媒体准备 一、视频材料 材料种类与特性介绍：制作一段短视频，简要介绍材料按照化学成分分类的四大类（金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料），并展示每种材料的具体例子，如木材、金属、塑料等。 木材特性与应用：制作一段详细介绍木材特性的视频，包括其轻质性、天然的色泽和花纹、易于加工和涂饰等特点，并展示一些由木材制成的产品，如家具、灯具等。 抗弯强度试验：录制一段视频，展示孙宇如何进行不同木质材料的抗弯强度试验，包括试验的准备、过程和结果分析。 金属材料性能：制作一段视频，展示金属材料的金属光泽、导热导电性能以及优良的力学性能和可加工性能，同时介绍金属材料在现代工业社会中的应用。 塑料种类与特性：制作一段视频，介绍塑料的种类（热塑性塑料和热固性塑料）及其各自的特性，展示塑料在现代生活中的广泛应用。 新材料介绍：展示一段关于新材料如超导材料、碳纤维、石墨烯等的视频，介绍它们的异性能或特殊功能。 二、PPT演示文稿 材料分类：制作包含材料分类及其定义的PPT幻灯片。 材料性能介绍：创建PPT幻灯片，详细展示木材、金属、塑料等材料的性能特点和应用领域。 技术试验演示：制作PPT展示抗弯强度试验的详细步骤，包括测试前的准备、测试过程中的关键步骤以及测试结果的记录和分析。 材料选择的重要性：通过PPT介绍材料选择对产品设计和功能的影响，强调合理选择材料的重要性。 材料规划：展示如何通过排料图进行合理规划材料，提高材料利用率和劳动效率。 案例分析：通过PPT展示一些成功选择和规划材料的案例，如微波餐具设计、空调支架设计等，并解释为何选择这些材料。 三、实物展示 材料样品：准备一些常见材料的样品，如不同种类的木材、金属和塑料，供学生观察其外观和质感。 试验工具：准备进行抗弯强度试验所需的工具，如刻度尺、砝码、绳等，让学生有机会亲自体验试验过程。 材料规划工具：准备美工刀、钢直尺等工具，让学生在进行人工鸟巢材料规划体验时使用。 成品展示：展示一些利用不同材料制成的成品，如木制家具、金属工具、塑料容器等，以加深学生对材料应用的理解。 四、在线资源 材料性能数据表：提供链接到在线材料性能数据表，让学生可以查找更详细的材料性能信息。 设计案例库：建立一个在线设计案例库，包含各种成功的产品设计案例，展示如何选择合适的材料。 互动学习平台：利用互动学习平台，如在线教育论坛或学习管理系统，为学生提供讨论问题、分享经验和交流想法的空间。
教学过程
教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
活动一： 创设情境 生成问题 展示不同材料制成的产品图片，如木材、金属、塑料等，并提问：“你们知道这些产品是由什么材料制成的吗？为什么选择这些材料？” 引入《考工记》中的名言，解释材料选择的重要性，并提问：“在产品设计时，我们应该如何考虑材料的选择？” 展示孙宇设计台灯的情境，并提问：“如果你是孙宇，你会如何选择台灯支撑杆的材料？为什么？” 观察图片，回答教师提出的问题，思考材料选择的原因。 思考并讨论在产品设计时应该如何考虑材料选择的问题。 提出自己选择支撑杆材料的观点，并说明理由。 通过展示不同材料制成的产品图片，激发学生的兴趣，并引导学生思考材料选择的原因。通过引入《考工记》中的名言，强调材料选择的重要性，并引导学生思考在产品设计时应该如何考虑材料选择的问题。通过具体的设计情境，让学生参与讨论，提高学生的参与度。
活动二： 调动思维 探究新知 讲解材料的分类和常见材料的特性，如木材、金属、塑料等。 展示不同木质材料抗弯强度试验的视频或图片，并解释试验目的和过程。 提问：“如果孙宇想进一步测试木材的其他性能，比如抗压性能，他应该如何设计试验？” 认真听讲，记录材料的分类和常见材料的特性。 观察试验视频或图片，理解试验目的和过程。 思考并回答教师提出的问题，设计抗压性能试验方案。 通过讲解材料的分类和常见材料的特性，帮助学生建立对材料性能的基本认识。通过展示试验视频或图片，让学生了解试验的目的和过程，并学会应用技术试验的思想方法分析和比较材料特性。通过设计抗压性能试验方案，培养学生的创新思维和实践能力。
活动三： 调动思维 探究新知 讲解金属材料和塑料的特性及其应用领域。 引入新材料的概念，并展示一些新材料的图片和应用案例。 提问：“在未来的产品设计中，你认为新材料会起到怎样的作用？” 认真听讲，记录金属材料和塑料的特性及其应用领域。 观察新材料图片和应用案例，了解新材料的特点和应用前景。 思考并回答教师提出的问题，讨论新材料在未来产品设计中的作用。 通过讲解金属材料和塑料的特性及其应用领域，帮助学生了解不同材料的优缺点和适用范围。通过引入新材料的概念和展示应用案例，让学生了解新材料的特点和应用前景，并激发学生的创新意识。通过讨论新材料在未来产品设计中的作用，培养学生的预见性思维和发散性思维能力。
活动四： 巩固练习 素质提升 布置任务：让学生根据设计方案，对所选材料进行合理规划，并制作一个体积最大的人工鸟巢。 提供材料清单和工具清单，并解释规划材料时需要注意的几个方面。 巡视指导，解答学生在制作过程中遇到的问题。 根据教师布置的任务和要求，规划设计排料图。 使用提供的材料和工具，按照规划好的排料图进行切割和组装。 制作完成后，与其他小组进行比较和讨论，总结经验和不足。 通过让学生根据设计方案对所选材料进行合理规划并制作人工鸟巢，巩固学生对材料选择和规划的理解。通过实践操作，培养学生的动手能力和解决问题的能力。通过与其他小组的比较和讨论，让学生发现自己的不足并学习他人的优点，促进学生的自我提升。
课堂小结 作业布置 课堂小结 本节课我们深入探讨了材料的性能与规划在产品设计中的重要性。首先，我们认识到材料是产品设计的物质基础，其性能直接影响产品的功能、形态和外观质量。我们按照化学成分将材料分为四大类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料，并特别讨论了木材、金属材料、塑料等材料的基本性能及其在产品设计中的应用。 随后，我们学习了通过技术试验来分析和比较不同材料的性能，如通过抗弯强度试验来比较不同木材的强度。这使我们理解了选择合适的材料对产品设计成功的重要性。同时，我们还了解到材料的工艺性对加工难易程度和产品质量的影响，以及材料成本对产品性价比的决定性作用。 在材料规划方面，我们认识到合理规划材料不仅可以提高材料的利用率，还能保证产品的质量和正品率。通过制作人工鸟巢的体验活动，我们学会了依据设计方案对所选材料进行合理规划，并通过实际操作提高了自己的材料规划能力。 总的来说，本节课旨在使学生认识到材料在产品设计中的重要性，并学会根据产品的使用功能、使用环境、结构要求等因素，综合考虑材料的性能、工艺性和成本等因素，选择和使用合适的材料，为未来的产品设计打下坚实的基础。 作业布置 材料性能调研： 请学生选择一种自己感兴趣的材料（如金属、塑料、复合材料等），收集并整理该材料的性能参数（如强度、硬度、耐磨性、导热性等），并分析这些性能如何影响其在产品设计中的应用。要求提交一份简短的调研报告。 产品设计案例分析： 选择一个你熟悉的或感兴趣的产品（如手机、椅子、灯具等），分析其所使用的材料类型及其性能对该产品设计的影响。讨论如果该产品采用不同材料会有什么不同的结果。提交一份产品分析报告。 材料规划练习： 给定一个产品设计方案（如制作一个小型书架），请学生根据设计方案选择合适的材料，并进行材料规划。要求画出详细的排料图，并说明选择这些材料的原因以及规划的依据。提交一份材料规划报告和排料图。 创新设计挑战： 以“环保材料在产品设计中的应用”为主题，设计一款使用环保材料制作的产品。要求说明产品设计的理念、所使用的环保材料及其性能、以及产品设计的创新点。提交一份产品设计方案。
板书设计 二、材料的性能与规划 任务一 探究材料的性能与应用 定义： 材料：人类用以制成物品的物质基础。 重要性：人类生存与发展的基石，现代文明的支柱。 分类： 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 复合材料 常见材料特性： 木材： 优良造型材料 强度性能良好 加工性能优良 隔热与绝缘 金属材料： 金属光泽 导热导电 力学性能好 塑料： 原料来源广 性能优良 加工成型方便 新材料： 异性能或特殊功能 技术试验： 不同木质材料抗弯强度试验 目的：分析和比较材料特性 过程：选择测试方法、加载砝码、记录结果 任务二 选择和规划材料 材料选择的重要性： 影响产品内在功能和外观质量 需满足产品使用、环境、结构要求 选择材料的因素： 材料的性能 材料的工艺性 材料的成本 技术体验： 合理规划材料，制作人工鸟巢 目的：学会依据设计方案规划材料 过程：规划排料图、切割、组装 木材规划要点： 规划画线，留有加工余量 避开材料缺陷，因材使用 注意纹理趋向，顺纹锯割 正面选择美观，缺陷放背面 课堂小结 材料的性能与应用： 材料分类及其特性 材料性能对产品设计的影响 技术试验的重要性和方法 选择和规划材料： 材料选择对产品质量的影响 选择材料时需考虑的因素 合理规划材料的方法和重要性 作业布置 调研报告： 选择一种感兴趣的新材料，了解其性能、应用及发展前景，并撰写一份调研报告。 设计分析： 选取一个产品（如椅子、灯具等），分析该产品在设计过程中如何选择和规划材料，并阐述其合理性。 模拟设计： 假设要设计一款户外使用的桌子，考虑材料的选择和规划，并绘制简易的规划和设计草图。
教学反思 教学反思：《材料的性能与规划》课程 一、教学内容回顾 本次课程内容主要围绕“材料的性能与规划”展开，旨在帮助学生理解材料在产品设计中的重要性，掌握不同材料的性能和应用，以及如何根据产品的功能、环境和结构要求选择和规划材料。教学内容涉及了木材、金属材料、塑料和新材料等四大类材料，并通过技术试验和情境展示的形式，加深了学生对材料性能和应用的理解。 二、教学效果评估 知识掌握情况： 通过课堂讲解、技术试验和情境展示，学生能够理解不同材料的性能特点，如木材的轻质、易于加工，金属材料的强度和硬度等。同时，学生也掌握了如何根据产品需求选择合适的材料。 技能提升： 在技术试验和规划材料体验中，学生学会了应用技术试验的方法分析和比较材料特性，掌握了合理规划材料的方法，提高了学生的实践能力和解决问题的能力。 情感态度： 通过了解材料在产品设计中的重要作用，学生对材料科学产生了浓厚的兴趣，对产品设计工作有了更深刻的认识。同时，通过团队合作和技术试验，学生的团队合作能力和实践精神得到了提升。 三、教学反思与改进 教学方法： 在教学过程中，采用了讲解、试验和体验相结合的教学方法，有效地激发了学生的学习兴趣。但在某些环节，如材料性能的深入讲解上，可以引入更多实际案例，帮助学生更好地理解和应用。 教学内容： 课程内容丰富，但部分材料的性能和应用可能对学生来说比较陌生。因此，在后续教学中，可以考虑根据学生的实际情况和兴趣点，调整教学内容和顺序，使课程更加符合学生的需求。 学生参与度： 在技术试验和规划材料体验中，学生的参与度较高。但仍有部分学生表现不够积极。在今后的教学中，应进一步激发学生的主动性和创造力，提高学生的参与度。 教学评估： 本次教学评估主要通过课堂观察和课后作业进行。在今后的教学中，可以引入更多元化的评估方式，如学生自评、互评等，更全面地了解学生的学习情况。 总之，本次“材料的性能与规划”课程取得了良好的教学效果。在今后的教学中，我将继续探索和改进教学方法和内容，以更好地满足学生的需求和提高教学质量。