1.3 结构功能的实现（教学设计）通用技术苏教版2019必修2

课题 1.3 结构功能的实现 课时 1课时 教材版本 苏教版通用技术必修技术与设计2 年级 高二 教学目标 技术意识： 1.通过相关案例分析，理解结构与功能的关系。 2.学会从技术和文化的角度鉴赏经典结构案例，理解结构设计应包含技术的优点、文化和民族的美。 工程思维： 理解如何从结构上保证功能的实现，以及分析可靠性如何实现和优化。 创新设计： 能运用结构原理和分析方法进行简单的技术设计活动，并尝试结构的设计。 教学重难点 重点： 1.结构与功能的关系。 2.通过经典结构的欣赏，让学生学会分析结构的适用性和文化上的美，使学生在关注结构的实用性的同时也注意结构所富含的时代、民族、习俗方面的特征。 难点： 1.功能如何通过结构实现。 2.学生能从技术、文化等角度欣赏并评阶典型结构的设计案例，并在自己以后的设计中能够兼顾技术与文化。 学情分析 本节内容共两部分：一是结构与功能的关系，二是欣赏经典结构的案例。 日常生活中学生已经接触到了大量的结构，但对于结构与功能的关系并不清晰，对经典结构的了解多数仅限于“那是一个出名的建筑”。 在本节教学中应当首先通过相应的案例分析让学生理解：①结构决定了功能；②功能是人们需求的体现；③功能的实现需要相应的结构来保证；④结构与功能的关系还需要考虑使用的环境、时间等因素。由此也能够了解结构的可靠性概念，并能理解可靠性是安全性、适用性、耐久性的统称。 在充分理解功能和结构的关系后，通过对国内外的经典结构进行鉴赏，如中国的岳阳楼、赵州桥，国外的蚂蚁椅等，理解一个经典的结构，固然是有结构的科学合理性、稳固耐用等技术角度的特点，也饱含了一个时代的特点，传达了相应的民族与习俗方面的特征。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：教学课件，斗拱模型。 教学环节 教学过程 一、课堂导入 创设情境 说明本课时教学目标。 回顾结构的定义与结构的稳定性和强度与哪些因素有关。 结合“走进情境”，提出问题：该从哪些角度对站立式办公桌的结构进行选择？ 教师：“那么首先让我来了解结构与功能的关系。” 二、新知探究 任务一 感悟结构与功能的关系 教师：“结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。” 学生能从技术、文化等角度欣赏并评阶典型结构的设计案例，并在自己以后的设计中注入更丰富的文化内涵 ①事物的结构决定了其功能 展示“武功山”游玩视频，提出问题：在山上游玩由于气候原因需要准备雨伞，同时有需要带登山杖，能否将二者结合在一起，做到合二为一？ 学生回答。 展示图片，说明可以将雨伞和手杖结合在一起，做成拐杖伞，既有雨伞的功能，也有手杖的功能；可以将多把螺丝刀的功能集成一把螺丝刀上，也就是多用螺丝刀。 提出问题： 1. 在这两个例子中，结构是怎样决定功能的？ 2.“结构决定功能”除了在产品设计中得到体现外，在其他科技活动、社会活动中是否也有体现？请举例说明。 学生分析后回答。 教师点评。 参考答案： 1，收拢的雨伞外形结构和拐杖相似，决定了其在使用中具有类似拐杖的功能，伞骨架和伞面可折叠结构决定了其收缩功能；螺丝刀的组合结构决定了其多功能用途。 2，“结构决定功能”在科技活动和社会生活中也有所体现，例如，企业中合理的人事结构能提高协同工作的效率，发挥团体的整体功能；科技活动中各环节安排合理，能确保科技活动的顺利进行并确保科研成果质量。 ②功能往往是人们需求的体现 展示视频“自行车的结构与功能”。 引导学生阅读并分析课本24页“案例分析”。（结合图片简要说明自行车的发展历程，以及当下的山地自行车、折叠自行车、儿童自行车等。） 提问：自行车的结构是如何实现不同功能、满足人们不同需求的？ 学生结合视频和课本内容分组讨论并回答。 教师点评学生结论。 参考答案：通过改变自行车的结构体积、造型、连接方式、配件数量等满足人们不同的需求。例如，减小自行车的结构尺寸和质量，增加平衡辅助轮更能满足儿童的需求。 ③功能的实现需要相应的结构来保证 结合可调座椅的结构图解说明设计结构时要根据具体功能确定具体的构件及其尺寸、位置等要素。 展示课本24页“马上行动”内容，学生分析其是如何实现相应功能的。 参考答案： 折叠凳（螺旋凳），是由可转动的X型支撑脚和柔性纺织材质的凳面组成，可折叠且便携性哈。该凳子的腿部曲线造型独特，当这张凳子折叠起来后，腿部呈圆柱形。 可拆装的家具具有易拆装的连接结构，装配前体积较小，可减少运输和仓储体积，装配后可正常使用。 可伸缩相机三脚架以套管嵌套和卡箍锁紧结构实现伸缩调节和固定，以铰连接结构实现折叠功能。 ④结构与功能的关系往往还需要考虑使用的环境、时间等因素。 举例说明结构和功能的关系还要考虑时间、环境等因素，如同样为凳子，在室内使用的凳子和在室外钓鱼用的凳子的功能和结构有所不同…… 说明可靠性的概念：结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的能力，称为可靠性。可靠性是安全性、适用性、耐久性的统称。 提问：在产品设计中，功能与结构之间的关系是怎样的？ 学生分析后回答。 参考答案：结构影响或决定功能的实现；功能的实现需要结构来保证。 二、新知探究 任务二 欣赏经典结构 教师：优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上。古今中外许多能工巧匠都把结构的功能与形式恰当地结合起来，形成了一些经典的结构设计案例。 播放视频“故宫结构的欣赏”。 教师：我们在欣赏这些经典结构，应当有所分析，说明这些结构经典在哪里，是做的更加牢固，还是颇具美感，不能说等别人说完后我们说“俺也一样”。 教师：除了故宫，还有岳阳楼、巴黎圣母院、应县木塔、央视大厦等（结合适当的图片展示） 提问：应当怎样鉴赏经典结构？ 展示并说明可从技术和文化两个角度赏析结构设计作品： 技术的角度主要有结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构造型设计的创意和表现力，材料使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。 文化的角度主要有结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。 以课本26页“案例分析——飞檐”为例说明如何从技术角度、文化角度鉴赏该经典结构。 提问：中国古代建筑的结构多以木材为材料。请你从材料与构件的连接方式等角度，分析中国古代建筑稳固的原因。 学生结合课本内容分组进行分析并回答。 教师点评。 参考答案： 木材具有自重轻、韧性好、强度大的特点，是中国古代重要的建筑材料。中国古代木结构建筑主要采用榫卯结构，连接牢固可靠、抗震性能好。 中国古代木结构建筑主要有抬梁式、穿斗式、井干式等架构结构形式，这些结构由立柱、横梁、顺檀等主要构件建造而成，梁柱间采用榫卯结合，这种构造方式使架构在承受水平外力（地震力、风力等）时由一定适应能力，构成富有弹性的框架。 木结构有很多优点。首先，承重与围护结构分工明确，屋顶重力由木结构来承担，外墙起遮挡阳光、隔热防寒的作用，内墙起分割空间的作用。由于墙壁不承重，这种结构使建筑物具有极大的灵活性。其次，由于木材韧性好，且采用榫卯结构，有利于防震、抗震。 播放“赵州桥”视频。 赵州桥坐落于河北省赵县，跨洨水，隋大业年间由著名匠师李春建成，是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。赵州桥结构新奇，造型美观。让学生查找资料，然后从技术和文化两个方面分析其结构和功能特点。 学生分小组分析鉴赏。 教师点评学生观点。 参考答案： 技术角度： （1）功能 它是一座单拱桥，桥洞不是普通半圆形，桥面平坦宽阔，称为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了马车出行。 （2）结构设计 赵州桥最大的科学贡献在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了4个并列的小孔，即增大了流水通道，减小了流水冲力，加速泄洪，又节省了石料，减轻了桥身自重，增强了桥身的稳定性，保证了桥在1400多年的历史中，经受住无数次洪水的冲击、8次大地震的摇撼以及无数车辆的重压。李春所设计的赵州桥，其结构的强度和稳定性科学合理。 （3）技术施工 赵州桥的石拱由28道拱圈纵向并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自称一体，即便于施工，又便于单独修补。这样大跨度的坦拱，对桥台的水平推力很大，建造难度高。而桥台却是既浅又小的普通矩形，厚度仅为1.549m，由5层排石垒成，其地基是承载力较小的亚黏土。在这样的地基上，用这样小的桥台，建这样大跨度的石拱桥，在世界上是罕见的。 文化角度： 赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。桥两边的栏板和望柱上，雕有各种精美图案，刀法苍劲，造型生动，线条刚劲之中见柔和，稳重之中显轻灵，雄伟之中含隽永。主拱顶上有一块雕着龙头的龙门石，八瓣莲花的仰天石点缀于桥两侧。这些雕像，寄寓着大桥不受水害、长存永安的愿望。赵州桥在中外桥梁史上占有十分重要的地位，对我国以后的桥梁建筑有着深远的影响。 教师：在家庭生活中，我们每天都会跟桌子、椅子、柜子打交道，这些物品都有一定的结构，是结构与功能、材料、技术、艺术的统一。 教师：下面让我们一起欣赏丹麦著名设计大师雅格布森的经典作品——蚂蚁椅。 引导学生结合课本27至28页内容鉴赏蚂蚁椅，并回答问题：蚂蚁椅的稳定性和强度如何？在实际使用中是否会受到一定的限制？ 学生分析并回答。（可适当拓展说明天鹅椅、蛋壳椅） 教师：蚂蚁椅的四只支撑脚略往外倾斜，支撑面较大，稳定性较好，也便于叠放。但由于四脚之间没有横档相连，对强度有一定影响，因而该椅子脚应采用强度比较大的金属材质，才能满足使用时的强度需求。 展示课本28页“马上行动”中内容，并由此引导学生思考自己还见过哪些经典结构，并从设计者、时代背景以及结构的技术角度和文化角度与其他同学进行交流。 教师可结合视频和图片说明我国经典传统服饰“马面裙”。 学生讨论说明自己的相关鉴赏。 教师：在生产领域，挖掘机、起重机等各种机械设备也具有一定的结构，它们在具有较高稳定性和强度的基础上实现一定的功能。 结合图片说明挖掘机、起重机的结构鉴赏。 提问：从技术与文化角度来看，为什么赵州桥、蚂蚁椅等能够成为经典的结构设计案例？ 学生思考并回答。 三、课堂小结 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、拓展延伸 龙门起重机 随着“一带一路”建设的不断深入， 在油气管道、港口海运和铁路公路等大项目建设中，工程机械设备发挥了重要的作用。 五、练习提升 1.经典结构的赏析： （1）飞檐是中国古代建筑屋顶结构的特色之一。承托飞檐的方木块叫作“_____”，托着斗的木条叫作“____”。飞檐使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧，扩大了采光面，有利于排泄雨水 （2）_______是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。 （3）_______结构简洁，座面和靠背采用热压胶合板整体成型工艺。最初只有三条腿，后来因为发生了椅子翻倒事故，便改变成了现在的四条腿样式。 （4）__________是常见的工程起重机械，广泛应用于各个行业，主要由门架结构、载重小车、大车运行机构、电气设备和驾驶室等几部分组成。 答案：（1）斗，拱（2）赵州桥（3）蚂蚁椅（4）龙门起重机 2.下列说法正确的是（ ） A.世界上存在完美的、可以实现任何功能的结构 B.气压杆可以用于调节座椅的高度，这体现了结构的安全性 C.建筑物可以在一定程度上抵抗地震波，这体现了结构的适用性 D.故宫的木质结构建筑已经使用了数百年，这体现了结构的耐久性 答案：D 3.如图所示的椅子，可以通过对椅背位置以及倾角的调节实现多功能转换，满足不同的使用需求。要实现该功能，椅背和椅子之间应该怎样连接？ 答案：随椅背和椅子框架之间的连接必须可转动，且可滑动。 4.斗拱是中国传统木结构建筑的标志性结构，如图所示。它既有建筑力学的考虑，又有丰富的文化内涵。请从技术与文化角度对斗拱进行分析。 答案：学生根据思考结果回答，符合内容即可。 设计意图：检测学生对本节知识的掌握情况。 板书设计 结构功能的实现 一、感悟结构与功能的关系 ①事物的机构决定了其功能 ②功能是人们需求的体现 ③功能的实现需要相应的结构来保证 ④结构和功能的关系还需要考虑使用的环境、时间等因素 可靠性：安全性、适用性、耐久性 二、欣赏经典结构 技术的角度，文化的角度 教学反思 本节课知识点较少，但理解难度较高。学生需要通过相关案例分析逐步理解功能和结构的关系，并由此思考如何去设计一个满足需要的结构。学生虽然课上经历了多次实际案例分析，对经典结构飞檐、赵州桥、马面裙、起重机等有了一定的鉴赏，了解它们在技术角度和文化角度上的成就，但在实际分析中仍然需要加强思考。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$