6.2 材料的性能与规划（教学设计）通用技术苏教版2019必修1

课题 6.2 材料的性能与规划 课时 2课时 教材版本 苏教版通用技术必修技术与设计1 年级 高一 教学目标 技术意识： 1.在材料性能探究活动中，学会用对比、实验的方法分析比较常见材料的特性，培养对材料性能的感知力。 2.通过分析材料特性与产品设计的关联，认识材料对技术产品功能、成本、安全性的影响，形成“材料适配设计”的技术思维。 创新设计： 1.能根据设计方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理的规划。 工程思维： 1.能从多维度对比不同材料的适配性，提升在设计场景中权衡决策的能力。 教学重难点 重点： 1.常见材料（木材、金属、塑料）的特性及应用环境。 2.能根据设计方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理的规划。 难点： 1.理解木材 “各向异性”对其应用的限制. 2.综合多因素完成材料的选择与规划。 学情分析 学生对常见材料有一定的认识，但对于材料性能与设计之间的紧密联系还没有深入探究。他们可能知道不同材料的外观和一些简单的用途，但对于材料的物理、化学性能以及这些性能如何影响产品的功能、成本和安全性等方面，还需要进一步学习和理解。 在学习能力方面，高一学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们能够通过观察、实验等方式获取信息，但在归纳总结、逻辑推理和综合应用方面还有待提高。在材料性能探究活动中，学生可能能够完成简单的对比实验，但对于实验结果的分析和应用可能存在困难。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、视频素材、雪糕棒、钢丝钳、铜丝、铁丝、钢丝、碳纤维布、塑料布 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 提问：为什么塑料夹子一晒太阳就“变老变脆”？ 为什么做桌子的木头不容易发霉，做菜板的木头却总“长霉斑”？ 纯铜和青铜应聘“武器岗”，谁能成功？ 预设：塑料不耐紫外线；木头易吸水；纯铜硬度不足，不适合做武器。 师：这三个问题，其实都和几种材料各自的内在特性有关。今天我们就从“解密材料身份”开始，学会选对材料、用好材料。 学生活动： 思考教师提出的问题，积极发言，提炼出问题核心。 设计意图： 通过创设生活中常见且有趣的材料相关问题情境，引发学生的好奇心和求知欲，激发学生对材料性能的探究兴趣。 二、 探究活动 新知讲解 一、探究材料的性能与应用 教师活动： 师：接下来，老师准备了4个材料盲盒，每个盲盒里都藏着一种常见材料，还有专属身份线索，咱们一起来揭开它们的秘密。 游戏：材料身份卡解密 1.我是“最有人情味”的传统材料，质轻有天然色泽与美丽花纹，易加工涂饰、能隔热绝缘，做的物件纹理淳朴亲切。 2.我有闪亮金属光泽，导热导电本领强，力学性能优、加工方便，是现代产品设计的“主流选手”。 3.我原料广、价格低，质轻绝缘又耐腐，加工成型方便还好看；我多变：有的加热变软能重塑，有的加热变硬不变形。 4.我是“材料新势力”，要么性能超优异，要么功能很特殊；传统材料升级后性能大涨，也能算我一员。 分析线索后得出分别为：木材、金属、塑料、新材料。 过渡：我们认识了材料外在特征，接下来通过实验深挖内在性能，揭开‘特性决定应用’的真相！” 1）木材 木材具有较好的强度性能及优良的加工性能。 讲授：强度的含义 提问：现有松木和杉木两种木条，你会选择哪种作为台灯的支撑杆？如何设计技术试验来测试两种材料的性能？ 技术试验：不同木质材料抗弯强度试验 播放演示视频（有条件可在课堂中进行该技术试验） 进一步追问：不同木材的抗弯强度不同，那同一材料不同方向的强度会一样吗？ 引出“各向异性”的学习。 体验：请大家拿出雪糕棒，分别沿长边、短边掰一掰，感受两次用力和断裂的差异。 结论：同一材料在不同方向的强度不一样。 物体的全部或部分性能随方向的不同而各自表现出一定的差异的特性，就是各向异性。 提问：你知道生活中实木制品的哪些现象与各向异性有关吗？ 可见，实木板材由于自身特性，其应用场景受限。为了解决木材天然的缺陷，人们发明了人造板材。 讲授：人造板材的特点及实例 马上行动：请为以下场景选择合适的板材 1.户外休闲长椅 2.家用餐桌 3.浴室置物架 预设：需耐风雨、抗变形人造板材——（如：防腐胶合板） 追求质感、环境干燥——实木板材 环境潮湿——人造板材（如：刨花板） 2）金属 金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。 马上行动：金属硬度测试 使用钢丝钳依次剪断相同粗细的铜丝、铁丝、钢丝，比较剪断不同材质的金属丝所用力的大小，观察剪切完金属丝后的钢丝钳刃口有无磨损。 说明：硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，它直接影响材料的耐磨性和切削加工性。 3）塑料 介绍塑料的两种分类，播放视频，学生直观感受两种塑料的区别。 提问：以下哪些物品属于热塑性塑料？哪些属于热固性塑料？ 4）新材料 讲授：新材料的含义 马上行动：碳纤维特性感知 · 观察碳纤维布外观，手拉扯感受强度； · 对比相同厚度塑料布的重量与强度。 案例分析：形状记忆合金 播放“形状记忆合金”介绍视频 讨论： 生活中还有哪些新材料？请列举一些使用新材料的制品。 预设：新材料：纳米材料、光纤、芳纶纸、气凝胶等； 新材料制品：石墨烯手机、柔性玻璃制作的太阳能电池板、可降解生物基塑料等。 实践：性能与应用的匹配分析 学生活动： 在材料身份卡解密游戏中，仔细分析线索，讨论每个材料的身份。在木材性能探究环节，认真观看不同木质材料抗弯强度试验的演示视频，积极参与雪糕棒“各向异性”体验活动，讨论生活中实木制品与各向异性有关的现象，并且为不同场景选择合适的板材。 在金属硬度测试活动中，小心地使用钢丝钳剪断铜丝、铁丝和钢丝，比较用力大小，认真观察钢丝钳刃口的磨损情况。 观看视频，积极回答关于热塑性塑料和热固性塑料物品判断的问题。 在新材料的探究中，认真观察碳纤维布的外观，用力拉扯感受其强度，对比与相同厚度塑料布的重量和强度差异。 观看“形状记忆合金”介绍视频后，积极参与讨论，列举出生活中的新材料及使用新材料的制品。 结合之前所学的各种材料的性能知识，分析不同产品应该选择何种材料，并且尝试阐述选择的理由。 设计意图： 通过一系列的探究活动，让学生亲身体验和了解常见材料（木材、金属、塑料、新材料）的性能特点，培养学生的观察能力、动手能力和分析问题的能力。 引导学生将材料的性能与实际应用相结合，提高学生在实际设计场景中选择合适材料的能力，增强学生的技术意识和工程思维。 二、选择和规划材料 教师活动： 1.材料的选择 观察以下台灯所用的材质，说一说你会用哪些材料来制作台灯？ 请讨论后填写以下表格 由学生的选材及原因梳理得出：选择材料时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺性以及材料的成本等因素。 继续提问：如果材料的性能不能满足产品的要求，会有怎样的后果？ 请学生先观看“泰坦尼克号沉没真相”的视频并讨论分析，之后尝试回答该问题。 预设：轻则产品性能不好，质量不过关，重则出现安全事故，造成人员伤亡或财产损失。 特别地，选择材料时，还应充分考虑安全问题。 例如：某花池的角部设计 师：该花池角部采用了金属材料并且用了尖角设计，存在安全隐患，应当整改。可见选材时，安全是最基本的因素，不容忽视。 2.材料的规划 讲授：材料规划的方法 · 做到料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用； · 充分考虑材料的颜色、花纹和光泽; · 考虑材料的加工余量和损耗等因素。 技术体验：制作体积最大的人工鸟巢 播放视频，演示制作过程，之后请各小组展开制作。 总结：木材在规划配料时需注意的4个问题。 学生活动： 观察台灯材质后积极讨论，认真填写表格，阐述自己选择各种材料来制作台灯的原因。 观看“泰坦尼克号沉没真相”视频后，积极参与讨论分析，尝试回答问题。 在关于花池角部设计选材安全的讨论中，认识到选材时安全因素的重要性。 观看制作体积最大的人工鸟巢的视频，认真了解材料规划的方法。 各小组积极展开制作活动，在实践过程中体会木材在规划配料时需注意的问题。 设计意图： 通过让学生观察台灯材质并选择材料制作台灯的活动，培养学生综合考虑多种因素选择材料的能力，强化学生的技术意识。 观看相关视频并讨论，使学生深刻认识到材料性能对产品的重要性以及选材时安全因素的不可或缺性。 通过技术体验活动，让学生亲身体验材料规划的过程，提高学生实际操作能力和对材料规划方法的理解与应用能力。 三、 课堂小结 师生共同总结本节课所学的内容。 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 1.学习反思 选择了性能优良的材料是否一定能够得到性能优良的产品？如何综合权衡材料的性能、安全、成本、工艺等因素？ 预设：不一定。在产品设计中应根据设计目标、产品功能来综合权衡材料的性能、安全、成本、工艺等因素，产品在哪一方面的要求最高就优先选择这方面突出的材料。 2.拓展阅读 了解：手工排料与计算机辅助设计排料 设计意图： 通过学习反思环节，促使学生深入思考材料选择与产品性能之间的复杂关系，培养学生全面、辩证看待问题的能力。 拓展阅读部分，让学生了解手工排料与计算机辅助设计排料的相关知识，拓宽学生的知识面。 五、 课堂练习 1.下列说法正确的是（ ） A．人造板材有各向异性 B．一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标 C．热固性塑料可反复加热塑形 D．木材横纹方向强度比顺纹方向强度大 答案：B 解析： 选项A，人造板材没有各向异性，选项错误;选项C，热固性塑料初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化，选项错误;选项D，木材顺纹方向强度比横纹方向强度高，选项错误。 2.如图所示是一款炒锅，制作该炒锅一般不需要用到的材料是( ) A.铁 B.不锈钢 C.热塑性塑料 D.热固性塑料 答案：C 解析：锅体可采用铁，锅柄内部可采用不锈钢，锅柄外部起隔热作用可采用热固性塑料，起隔热作用的一般不采用热塑性塑料。 3.小明发现教室门外的电子班牌在风雨天容易淋湿，于是他想设计制作一个防护盒。从物、人、环境等因素考虑，下列材料中最适合选用的是( ) A.热塑性塑料 B.热固性塑料 C.木材 D.金属 答案：A 解析：从“物、人、环境”的角度综合考虑，热塑性塑料具有质轻、防水、防腐蚀、易成型加工、! 安全性高等特点，热固性塑料成型后不易 改制，金属坚固但易生锈目加工成本较高，因此热塑性塑料是最佳选择。故选A。 4.下列材料最适合制作花盆盆体的是（     ） A．实木板 B．铸铁 C．亚克力板 D．形状记忆合金 答案：C 解析：亚克力板性能优良、加工成型方便，价格比较低廉，选项C正确， 5.小明在通用技术实践课上设计了一个方凳，想用厚度合适的木板做四条尺寸为420mm×50mm×50mm的凳腿（如图所示），下列下料方案最合理的是（ ） 答案：D 解析：结疤会降低木材的强度，制作凳腿时需要避开，排除选项A、C、在下料时要留有余量，排除选项B。选项D最合理。 板书设计 教学反思 1.通过创设生动有趣的问题情境，如塑料夹子晒太阳变脆、木头长霉斑等，激发了学生的学习兴趣和好奇心，使他们能够积极主动地参与到课堂学习中来。 2.在技术试验环节，由于条件限制，部分实验只能通过播放演示视频让学生观看，学生缺乏亲自动手操作的机会，这可能会在一定程度上影响他们对实验内容的理解和掌握。 3.在今后的教学中，应尽量创造条件让学生参与更多的实验操作，提高他们的实践能力。同时，进一步优化问题设置和引导方式，鼓励更多学生积极参与课堂讨论，确保每个学生都能在课堂中有所收获。 1 学科网（北京）股份有限公司 $