简单结构的设计
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文档简介
简单结构的设计（第二课时）
学科：通用技术 年级：高一年级 教科书：《技术与设计2》
关键词： 简单结构设计 过程和方法
本课是苏教版高中通用技术《技术与设计2》第一单元《结构与设计》第三节《简单结构的设计》第2课时。下面，我从教材、教法、学法和教学过程四个方面谈谈自己课堂教学构思。
一、教材分析
《技术与设计2》共分结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计四个部分，相对比较独立。为了便于学生系统化学习，我对教材进行了仔细的研究和分析。在充分遵守课标要求的基础上，根据教学参考的建议，保留教材设计的栏目，更改其允许根据实际情况进行更改的栏目内容，提出以统一的设计案例贯穿于教材四个部分的教学设想。
第三节《简单结构的设计》教参建议用3课时，我把简单结构的设计方案构思过程和方法单列1课时，一是为了让学生能在实例中更好地理解结构设计应考虑的主要因素，这也是简单结构设计方案构思的第一步；二是尽力给学生设计构思的时间，并能进行构思方案的简述与答辩。这有利于学生对结构设计要素的生动理解。
本节课内容是苏教版“技术与设计2”第一单元第三节《简单结构的设计》的第二部份――简单结构的设计案例。它是在上节课学生学习结构设计应考虑的主要因素后，以简易相片架的设计作为案例，通过分析使学生进一步熟悉结构设计中应考虑各主要因素，也是使学生从理论到实践，再上升到理论的一个认识结构设计的反复过程。
结构设计和技术设计一样，具有明确的目的性，方案的多元性和创新性。所以，在教学过程中，应当重视满足使用者的需要、多方案的形成和強调设计的创新。
运用结构设计应考虑的主要因素，从而初步体验结构设计的方法，这是本节课的重点。
为了更好地突出本节课的重点，本节课增加了让学生亲自动手实践设计相片架的内容，让学生亲历简易相片架设计过程，加强学生对结构设计方法的体验。
二、学情分析
虽然结构无处不在，但结构设计往往涉及较复杂的数学、科学的知识和原理，而且学生初次接触结构设计，有一定的难度；同时由于结构设计应考虑的主要因素具有多元性，而且这些因素都不可缺少。在一个具体的结构设计过程中，如何在全面考虑的基础上确定侧重哪些主要因素，就成为教学中的一个难点。
在教学过程中，一方面要选择结构简单而且学生比较熟悉的案例，另一方面通过案例讨论、实物演示和动手实践等活动，要加强设计目的的明确性，要仔细分析结构的功能，同时需要通过对具体案例的比较，分析和权衡，才能正确地把握侧重因素。
三、教学目标
1.通过简易相片架设计和制作，让学生亲历结构设计的过程，把握结构设计应考虑的主要因素。
2.通过对简易相片架的多方案中几个主要因素之间的分析、比较和权衡，学会对影响结构设计中侧重因素的选择，并能做出模型。
四、教学资源准备
多媒体课件、各式相片架、相片若干张、相片架学具等
五、教学组织形式：
每6个学生为一小组，进行讨论、设计和制作活动
六、教学过程：
（一） 引入新课
展示照片：用PPt展示几张在云南丽江拍摄的照片。（激发设计相片架的兴趣）
点题：今天我们就为这几张照片制作相片架，初步体验简单结构的设计。
（二）方案构思
方案一：
相框的几何形状采用长方形,相片取放采用抽取式。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上截取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片中心裁去12.5cm*8.5cm纸板，作相框显示相片用，再分别裁取2条11cm长、宽1.5cm，一条16cm的纸板条，胶在相框三个边上，留下一边作为抽取相片用，然后把另一纸板覆盖胶接在相框上，作后盖板用，同时也增加了相框的强度。最后再贴上你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支架的设计
从所准备的硬纸板上裁取比相框稍小尺寸的纸板一片，折成U字形，胶接在相框的后盖板上，然后把U形两支撑点分别按15 左右的斜线方向沿着框底边剪去一小角，使相框有一定的斜度，重心落在支撑面内，保持其稳定性。
方案二：
相框的几何形状采用长方形,相片取放采用抽取式，带有笔筒功能的相框。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上截取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片中心裁12.5cm*8.5cm纸板，作相框显示相片用，再分别裁取2条11cm长、宽1.5cm，一条16cm的纸板条，胶在相框边上，留下一边作为抽取相片用，然后把另一纸板覆盖胶接在相框上，作后盖板用，同时也增加了相框的强度，最后把你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支架的设计
材料可用高度低于相框的纸杯或饮料罐，把杯口或罐口折制成2/3的圆形，胶接在相框的后背纸板上即可做成带有笔筒功能的相框。
方案三：
相框的几何形状采用长方形,相片从后盖板取放。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上裁取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片四边各保留1.5cm的宽边，中心部分作相片取放后盖板，用刀片划穿三边，另一边只划破纸板厚度的2/3作为相框与后盖板间的铰连接用，再分别裁取2条长11cm、16cm，宽各是1.5cm的纸板条，胶接在相框四边。
另一片中心裁去12.5cm*8.5cm纸板，胶接在上述相框上作显示相片和增强强度用，最后把你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支撑架设计：
从所准备的硬纸板上裁取一片与相片后盖板尺寸相当的纸板。要使纸板有一定角度的转动，形成几何形支撑面保持相框的稳定性，在其中的一边2.5cm处划一道裂缝，深度约纸板厚度的1/2，为了增加使用寿命和增强裂缝的抗拉性，
在裂缝上再贴上透明胶布，然后把2.5cm这一边并有裂缝的这面与后盖板胶接。
⑴ 先分析相片架的结构中的构成（通俗地讲组成）：
先出示几个典型的相架，和学生一起讨论分析一般相架的结构组成：
框架、玻璃面板、底板、支架等组成（其中相框与支架这两个是结构设计中最重要的部份，接下来就分别就相框和支架分别展开讨论）
⑵分析相框的结构设计（主要是强度）
在取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在相框结构设计中，需要考虑相框的强度。
一般相片都是长方形，所以见到的长方形框架为最多，但它有一个很大的缺陷：即强度较差，容易变形。要解决这个问题，有什么方法？
引导学生仔细观察课本第27页上面彩图与方案A，讨论方案A的设计者是如何解决的（在解决过程中可能会影响相片架美观的问题，这两者是有关联的，有一个相互制约的问题。分析彩图中相框是如何妥善解决的：综合考虑，在框架连结处加了一个小三角，既增加了强度，又不影响美观。
提问：如何增加强度，你有何高见？（让学生提出不同的方案。）
老师展示方案B相框与底板镶嵌结构，增加了强度。
● 展示无框架相片架！（观察实物和图片）
这一展示引起一番议论。老师就应抓住机会，强调创新是设计的本质。无框相架是一种创新！设计没有框架的相架的关键是采用了一种新的连接方法：采用了有弹性的金属夹（见附照片），把玻璃和底板夹住。结构设计上有改进，往往可以形成相片架的创新。（展示几个无框相片架及材料创新的学生作品——牙签相片架）
⑶分析支架的结构设计（主要是稳定性）
在讲支架时，通过可以展示实物或PPt图片几种支架的结构。
○讨论支架的功能（支架的作用在于能支撑起相框并使之不易翻倒）
○要增加支架的摆放稳定性，用什么方法？（这里组织学生讨论，得出：降低重心的位置、增大支撑面或改变结构的形状。）
小试验：给相架一个大小相同的力F，看下面哪个相架容易倒。
结论：改变形状、降低重心可以增加稳定性。
○展示新型的支架。（实物和图片）
先出示一只支架。问：这象什么？（实物长板凳相片架）
再出示一个支架的相框，将相框放在支架上
教师旁白：其实它就是一个支架。这是一个很巧妙的组合，不仅支架有创意，而且它还是一个无框相片架。
○最后展示一个有人文特色的作品（眼睛相片架）
（4）相框与支架之间的连接
根据不同的设计方案，相框与支架间可以是铰连接，也可以是刚连接，或是其它连接方式。
（三）学生活动
○以小组为单位，根据设计要求和设计分析，构思一个简易的相片架方案，提出设计要求：
【设计要求】
1、能方便地取放相片
2、具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接牢固。
3、具有一定的装饰性。
4、能装一张五寸照片（13cm*9cm）,相框形状不限。
（四）小组交流评价
小组交流与评价要求：
（1）功能的实现；
（2）如何满足强度和稳定性的要求；
（3）有何创新之处？
（4）合作的感受……
（五）小结、布置作业
老师小结：相片架的设计最侧重的是功能、强度和稳定性。在一个具体的结构设计过程中，侧重考虑哪些主要因素，必须在全面考虑的基础上才能确定。
作业：请你利用身边的材料，如：纸板、木条、竹子、牙签、贝壳、椰子壳等，制作一个相片架。时间2周。（附参考方案）
学科：通用技术 年级：高一年级 教科书：《技术与设计2》
关键词： 简单结构设计 过程和方法
本课是苏教版高中通用技术《技术与设计2》第一单元《结构与设计》第三节《简单结构的设计》第2课时。下面，我从教材、教法、学法和教学过程四个方面谈谈自己课堂教学构思。
一、教材分析
《技术与设计2》共分结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计四个部分，相对比较独立。为了便于学生系统化学习，我对教材进行了仔细的研究和分析。在充分遵守课标要求的基础上，根据教学参考的建议，保留教材设计的栏目，更改其允许根据实际情况进行更改的栏目内容，提出以统一的设计案例贯穿于教材四个部分的教学设想。
第三节《简单结构的设计》教参建议用3课时，我把简单结构的设计方案构思过程和方法单列1课时，一是为了让学生能在实例中更好地理解结构设计应考虑的主要因素，这也是简单结构设计方案构思的第一步；二是尽力给学生设计构思的时间，并能进行构思方案的简述与答辩。这有利于学生对结构设计要素的生动理解。
本节课内容是苏教版“技术与设计2”第一单元第三节《简单结构的设计》的第二部份――简单结构的设计案例。它是在上节课学生学习结构设计应考虑的主要因素后，以简易相片架的设计作为案例，通过分析使学生进一步熟悉结构设计中应考虑各主要因素，也是使学生从理论到实践，再上升到理论的一个认识结构设计的反复过程。
结构设计和技术设计一样，具有明确的目的性，方案的多元性和创新性。所以，在教学过程中，应当重视满足使用者的需要、多方案的形成和強调设计的创新。
运用结构设计应考虑的主要因素，从而初步体验结构设计的方法，这是本节课的重点。
为了更好地突出本节课的重点，本节课增加了让学生亲自动手实践设计相片架的内容，让学生亲历简易相片架设计过程，加强学生对结构设计方法的体验。
二、学情分析
虽然结构无处不在，但结构设计往往涉及较复杂的数学、科学的知识和原理，而且学生初次接触结构设计，有一定的难度；同时由于结构设计应考虑的主要因素具有多元性，而且这些因素都不可缺少。在一个具体的结构设计过程中，如何在全面考虑的基础上确定侧重哪些主要因素，就成为教学中的一个难点。
在教学过程中，一方面要选择结构简单而且学生比较熟悉的案例，另一方面通过案例讨论、实物演示和动手实践等活动，要加强设计目的的明确性，要仔细分析结构的功能，同时需要通过对具体案例的比较，分析和权衡，才能正确地把握侧重因素。
三、教学目标
1.通过简易相片架设计和制作，让学生亲历结构设计的过程，把握结构设计应考虑的主要因素。
2.通过对简易相片架的多方案中几个主要因素之间的分析、比较和权衡，学会对影响结构设计中侧重因素的选择，并能做出模型。
四、教学资源准备
多媒体课件、各式相片架、相片若干张、相片架学具等
五、教学组织形式：
每6个学生为一小组，进行讨论、设计和制作活动
六、教学过程：
（一） 引入新课
展示照片：用PPt展示几张在云南丽江拍摄的照片。（激发设计相片架的兴趣）
点题：今天我们就为这几张照片制作相片架，初步体验简单结构的设计。
（二）方案构思
方案一：
相框的几何形状采用长方形,相片取放采用抽取式。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上截取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片中心裁去12.5cm*8.5cm纸板，作相框显示相片用，再分别裁取2条11cm长、宽1.5cm，一条16cm的纸板条，胶在相框三个边上，留下一边作为抽取相片用，然后把另一纸板覆盖胶接在相框上，作后盖板用，同时也增加了相框的强度。最后再贴上你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支架的设计
从所准备的硬纸板上裁取比相框稍小尺寸的纸板一片，折成U字形，胶接在相框的后盖板上，然后把U形两支撑点分别按15 左右的斜线方向沿着框底边剪去一小角，使相框有一定的斜度，重心落在支撑面内，保持其稳定性。
方案二：
相框的几何形状采用长方形,相片取放采用抽取式，带有笔筒功能的相框。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上截取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片中心裁12.5cm*8.5cm纸板，作相框显示相片用，再分别裁取2条11cm长、宽1.5cm，一条16cm的纸板条，胶在相框边上，留下一边作为抽取相片用，然后把另一纸板覆盖胶接在相框上，作后盖板用，同时也增加了相框的强度，最后把你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支架的设计
材料可用高度低于相框的纸杯或饮料罐，把杯口或罐口折制成2/3的圆形，胶接在相框的后背纸板上即可做成带有笔筒功能的相框。
方案三：
相框的几何形状采用长方形,相片从后盖板取放。
(1)相框的设计
从所准备的硬纸板上裁取2片16cm*12.5cm的纸板，其中一片四边各保留1.5cm的宽边，中心部分作相片取放后盖板，用刀片划穿三边，另一边只划破纸板厚度的2/3作为相框与后盖板间的铰连接用，再分别裁取2条长11cm、16cm，宽各是1.5cm的纸板条，胶接在相框四边。
另一片中心裁去12.5cm*8.5cm纸板，胶接在上述相框上作显示相片和增强强度用，最后把你喜欢的包装纸和装饰物点缀上去。
（2）支撑架设计：
从所准备的硬纸板上裁取一片与相片后盖板尺寸相当的纸板。要使纸板有一定角度的转动，形成几何形支撑面保持相框的稳定性，在其中的一边2.5cm处划一道裂缝，深度约纸板厚度的1/2，为了增加使用寿命和增强裂缝的抗拉性，
在裂缝上再贴上透明胶布，然后把2.5cm这一边并有裂缝的这面与后盖板胶接。
⑴ 先分析相片架的结构中的构成（通俗地讲组成）：
先出示几个典型的相架，和学生一起讨论分析一般相架的结构组成：
框架、玻璃面板、底板、支架等组成（其中相框与支架这两个是结构设计中最重要的部份，接下来就分别就相框和支架分别展开讨论）
⑵分析相框的结构设计（主要是强度）
在取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在相框结构设计中，需要考虑相框的强度。
一般相片都是长方形，所以见到的长方形框架为最多，但它有一个很大的缺陷：即强度较差，容易变形。要解决这个问题，有什么方法？
引导学生仔细观察课本第27页上面彩图与方案A，讨论方案A的设计者是如何解决的（在解决过程中可能会影响相片架美观的问题，这两者是有关联的，有一个相互制约的问题。分析彩图中相框是如何妥善解决的：综合考虑，在框架连结处加了一个小三角，既增加了强度，又不影响美观。
提问：如何增加强度，你有何高见？（让学生提出不同的方案。）
老师展示方案B相框与底板镶嵌结构，增加了强度。
● 展示无框架相片架！（观察实物和图片）
这一展示引起一番议论。老师就应抓住机会，强调创新是设计的本质。无框相架是一种创新！设计没有框架的相架的关键是采用了一种新的连接方法：采用了有弹性的金属夹（见附照片），把玻璃和底板夹住。结构设计上有改进，往往可以形成相片架的创新。（展示几个无框相片架及材料创新的学生作品——牙签相片架）
⑶分析支架的结构设计（主要是稳定性）
在讲支架时，通过可以展示实物或PPt图片几种支架的结构。
○讨论支架的功能（支架的作用在于能支撑起相框并使之不易翻倒）
○要增加支架的摆放稳定性，用什么方法？（这里组织学生讨论，得出：降低重心的位置、增大支撑面或改变结构的形状。）
小试验：给相架一个大小相同的力F，看下面哪个相架容易倒。
结论：改变形状、降低重心可以增加稳定性。
○展示新型的支架。（实物和图片）
先出示一只支架。问：这象什么？（实物长板凳相片架）
再出示一个支架的相框，将相框放在支架上
教师旁白：其实它就是一个支架。这是一个很巧妙的组合，不仅支架有创意，而且它还是一个无框相片架。
○最后展示一个有人文特色的作品（眼睛相片架）
（4）相框与支架之间的连接
根据不同的设计方案，相框与支架间可以是铰连接，也可以是刚连接，或是其它连接方式。
（三）学生活动
○以小组为单位，根据设计要求和设计分析，构思一个简易的相片架方案，提出设计要求：
【设计要求】
1、能方便地取放相片
2、具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接牢固。
3、具有一定的装饰性。
4、能装一张五寸照片（13cm*9cm）,相框形状不限。
（四）小组交流评价
小组交流与评价要求：
（1）功能的实现；
（2）如何满足强度和稳定性的要求；
（3）有何创新之处？
（4）合作的感受……
（五）小结、布置作业
老师小结：相片架的设计最侧重的是功能、强度和稳定性。在一个具体的结构设计过程中，侧重考虑哪些主要因素，必须在全面考虑的基础上才能确定。
作业：请你利用身边的材料，如：纸板、木条、竹子、牙签、贝壳、椰子壳等，制作一个相片架。时间2周。（附参考方案）