1.4 简单结构的设计（教学设计）通用技术苏教版2019必修2

课题 1.4 简单结构的设计 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： 通过思考并分析办公桌的问题，引导学生开展项目式活动，在活动过程中开拓科技视野。 工程思维： 能够认识站立式办公桌各个部分结构的复杂性关系，能运用系统分析的方法，针对某一结构技术领域的问题进行要素分析、整体规划。 创新设计： 能够综合利用多学科知识进行分析问题并解决问题，用科学方法开展研究调查用户的需求、反思并优化调整站立式办公桌的设计。 图样表达： 学生能够识读结构技术图样，并能通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。 教学重难点 重点： 1.通过站立式办公桌的制作过程，学会分析办公桌的结构。 2.通过站立式办公桌项目设计和制作，形成系统的创新设计思维。 难点： 利用辩证性思维进一步掌握分析和处理问题的方法，形成理性思维、批判质疑和勇于探究的精神。 学情分析 高二学生正处于好奇心较强、兴趣广泛的时期，对于生活中的问题能够有一定的见解，能够运用理论联系实际去解决生活问题。 本节内容分为“任务一 分析结构设计应考虑的主要因素”和“任务二 设计并制作站立式办公桌”两部分。 任务一内容为在前面学习的基础引领学生思考要设计结构时应考虑结构设计的目的和要求，以及应考虑安全性、适用性、强度、稳定性、成本等。 在此基础上，通过任务二中的内容，和学生共同经历一般的结构的设计过程，让学生体会如何设计结构并进行优化。引导学生设计能力范围内的实践活动，高中生不能仅仅停留在观察问题的表面，要挖掘现象背后的本质，以解决生活实际问题为导向，开展实践活动。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：教学课件 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。 展示多张站立式办公桌图片，学生观看。 结合“走进情境”，引出问题——如何设计并制作一张站立式办公桌？ 教师：“首先我们要了解设计结构要考虑哪些内容。” 二、新知探究 任务一 分析结构设计应考虑的主要因素 教师：在进行结构设计时，必须明确设计的目标，抓住主要因素展开工作。 提问：什么是结构设计的目的和要求呢？ （一）结构设计的目标及要求 课件展示“结构设计的目的和要求”定义：结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。 结合图片说明儿童自行车设计时所需考虑的目标和功能要求。（儿童自行车的结构设计，首先应以锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范的要求，如自行车的链轮和链条不能裸露在外，车把、车闸的内侧距离不得超过 6 cm，外侧距离不得超过8 cm等） 结合图片说明儿童玩具设计时所需考虑的目标和功能要求。（儿童玩具体内的金属丝，如果是用于支持或加固框架，在设计时应尽可能考虑用塑料甚至硬质纸板代替；对内装驱动机构的玩具，在结构设计及材料选择时应考虑其壳体的韧性、牢固性等。） 提问：讨论如果没有相应的规范或要求，会有什么样的后果？ 教师：即便有“梦想改造家”这样的综艺节目，也无法有多好的结果。 展示课本32页“马上行动”问题，学生思考讨论后填写并回答列出知道或听说过的关于结构设计类的国家标准或规范。 教师点评学生结果并总结。 生活中：《住宅建筑设计规范》《中小学校建筑设计规范》《住宅居室容积卫生标准《室外给水设计规范》《民用住宅煤气管道设计规范》。 工农业生产中:《建筑设计防火规范》《钢结构设计规范》《砖石结构设计规范》《木结构设计规范》《建筑抗震设计规范》 （二）结构设计应考虑的主要因素 结合图片说明结构设计应考虑的主要因素。 为实现结构设计的基本目标，进行结构设计时应考虑的主要因素有稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。 强调“安全性”是至关重要的因素。 展示课本32页“案例分析——简易相片架的设计”，学生阅读并分析。 提问：相片架的设计分析是从哪些因素来考虑的？ 学生思考讨论后回答。 教师点评并总结。（结构的稳定性、强度和造型等方面。） 提问：结构设计需要考虑的因素有很多，除了上述因素外，结构设计还需要考虑哪些因素？ 学生分析并回答。 教师总结。（材料、加工工艺、民俗文化等因素） 二、新知探究 任务二 设计并制作站立式办公桌 教师：确定设计结构所要达到的目标、规范和相应要素后，我们现在可以尝试来设计站立式办公桌。 结合课本内容引导学生阅读并理解如何设计站立式办公桌。 ①设计项目 设计并制作一个简单的站立式办公桌。 ②设计要求 1. 能方便、快捷地实现桌面的升高和下降。 2. 具有一定的稳定性和强度。 3. 结构简单，能够利用通用技术实践室的基本工具、设备进行制作。 ③设计分析 站立式办公桌要实现的重要功能是高度可调，人站立和坐下时均可使用。可以结合原有桌面来设计，放置在原有办公桌上使用；也可以整体设计，实现站立使用时桌面可调高，坐下使用时桌面可降低。结构设计可分为三部分，即桌面、支撑结构和高度调节结构的设计。 详细说明桌面、支撑结构、高度调节结构、各部分连接方式等，如应具体结构怎样设计，选择何种材料。 ④制定设计方案 结合图片说明课本上的ABC三种方案的具体内容，学生分析方案的设计情况。 方案A 方案B 方案C ⑤制作 选用合适的制作材料、连接材料以及工具设备。制作材料如方木料、实木板、实木集成板、三合板、三聚氰胺板、铝板、不锈钢型材等，连接材料如自攻木螺钉、铆钉、铁钉、螺栓螺母等，工具设备如木工锯、手电钻等。 按照选定的设计方案规划制作过程并进行制作。 播放视频，展示手工达人制作站立式办公桌的过程和成果。 ⑥试验 根据相关国家标准规范》进行强度、稳定性试验，并撰写试验报告。 ⑦优化 根据试验结果，优化设计方案。 提问：这几个方案的优缺点各是什么？结构的稳定性、强度是否能保证？在制作方面是否具有可行性？有哪些需要改进的地方？你有什么优化方案？ 学生思考讨论，并回答。 教师点评并总结。 方案A 优点是结构简单，易于制作，成本低；缺点是升降操作不够方便，结构的稳定性和强度一般。 方案B 优点是调节方便，结构稳固可靠；缺点是手工制作有一定的难度，且折叠后还有一定的厚度，适合跟桌子整合设计，不太适合放在普通办公桌上使用。 方案C 优点是高度可调节，固定方便，能满足不同身高的人群使用，只要将桌面往上提高到高度调节范围内的某一高度，即可自动固定高度；缺点是制作工艺复杂，加工精度要求相对较高。 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 结合图片说明（商业建筑设计规范）。 商店营业厅的出入门、安全门净宽度不应小于1.40 m，不应设置门槛。 营业部分的公用楼梯、坡道应符合下列规定： （1）室内楼梯的每梯段净宽不应小于1.40 m，踏步高度不应大于0.16 m，踏步宽度不应小于0.28 m； （2）室外台阶的踏步高度不应大于0.15 m，踏步宽度不应小于0.30 m； （3）供轮椅使用的坡道坡度不应大于1∶12，两侧应设高度为0.65 m的扶手，当其水平投影长度超过15 m时，宜设休息平台。 五、练习提升 1.如图所示为往复运动机构，电机驱动连杆1、连杆2、摆杆，使滑块沿着滑槽做往复运动。下列四种摆杆结构方案中，合理的是（   ） A. B. C. D. 答案：A 2.如图所示，桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。展览馆屋架的结构设计应考虑的主要因素有（  ） A．稳定性 B．功能 C．强度 D．使用寿命 答案：ABCD 3.如图所示是两款笔记本电脑桌。请从调节方式、连接方式、可靠性等方面分析这两款笔记本电脑桌是如何实现可调节功能的，并就可调节功能实现的可靠性进行评估。（调节允许可用实物展示） 答案：第一个方案，支撑脚的组成杆件通过滑槽与圆孔相连，滑动时可调节支撑脚长度，通过可徒手调节的螺栓螺母紧固，紧固后可固定支撑脚长度。由于支撑脚、桌板与支撑架间均采用铰连接，从而使支撑脚可折叠且桌板的倾斜角度可调节，采用金属斜撑杆支撑倾斜的桌板，使桌板保持一定的倾斜角度。 第二个方案，支撑脚由三节杆件组成，杆件之间采用可转动且带有齿轮定位的关节组成。当拉动拉环旋转一定的角度，关节可转动；当拉环复位后，不能转动，从而固定调节后的高度。 设计意图：检测学生对本节知识的掌握情况。 板书设计 1.4简单结构的设计 一、分析结构设计应考虑的主要因素 （一）结构设计的目标及要求 （二）结构设计应考虑的主要因素 二、设计并制作站立式办公桌 教学反思 本节课是本单元的最后一节，学生综合运用前几节课程内容分析如何设计结构，并通过课本示例了解和学习结构的设计过程是怎样的，有效地巩固了所学知识，增强了对结构的理解，也知道了如何去设计一个结构。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$