《4.2 火星车模型的制作》教学设计-2025-2026学年下学期高一劳动技术教育

《4.2 火星车模型的制作》教学设计 背景分析 ①教学内容分析 本课时是 23 个单元课时中的第 15 个课时，经过前面关于火星特点和生命存在可能性的探究，火星车研究历史与发展、组成结构、运行原理、设计要求与限制的分析、CAD 图形的绘制等理论知识的学习，学生已经完成了火星车从研究背景、明确设计问题、设计构思、权衡确定最终方案、再到 CAD 图形转换的整个平面设计过程。学生作为设计师的任务已经完成，本节课将进入造物师环节，是单元中从“设计”转向“制造”的关键劳动实践环节。 本节课学生将亲身体验将 CAD 图纸通过激光切割、模型组装等劳动过程转化为实体成果的全过程。这一过程高度模拟了现代制造业中“设计-加工-装配”的核心生产流程，是培养学生劳动实践能力、工程思维和工匠精神的宝贵契机。 本节课的学习更注重学生的实践技能、工具操作规范性的培养、问题分析与解决的能力的养成，火星车的拼装是一个精细复杂的过程，一个小小的失误都会造成组装的失败，让学生体验了体验技术解决过程的艰巨性和复杂性，形成初步的系统与工程思维，养成实事求是、严谨细致、精益求精、追求卓越的工匠精神。 课程内容紧密围绕劳动教育的要求，注重工具设备的规范操作、生产流程的严谨执行以及产品质量的精细把控。学生在面对组装中的挑战与失败时，将深刻体会劳动的不易与创造的价值，从而养成尊重劳动、热爱劳动、精益求精的劳动态度。 ②学情分析 通过前面的学习学生的技术意识、图样表达、创新设计潜能和团队协作能力初步形成。经过两多月的学习，学生终于到了把梦想变成现实的时刻了，每个小组都满怀期待跃跃欲试，希望尽快将自己设计的零部件切割出来，并且拼装成立体的模样，验证自己的创意和超群的智慧。 但是由于学生动手实践能力比较欠缺，缺少拼装电子元器件及电路连接的经验，也很少接触到台锯、电钻、胶枪这样的常用劳动工具，拼装不成功或者拼装后出现问题的情况肯定会出现，拼装非常考验学生的耐心和抗挫及团队协作、问题解决的能力，所以提前给学生分发《激光切割机的操作流程》和《火星车组装指导手册》，强调考虑好拼装的顺序，在头脑里先演练一遍做到心中有数才能动手。 设置问题记录与反思环节，引导学生从失败中学习。即使是前期经过了很细致的 CAD 制图规范性和尺寸的检查和排版，也避免不了一个小小的疏忽或者尺寸细微的调整对整个模型拼接的影响。经过不断的调式和改进及零部件之间的组合才能达到完美配合。学生在发现问题、分析问题和解决问题的不断探究过程中，养成了系统思维和工程思维的习惯。通过切割的零部件让学生看到紧凑的排版对于材料节约的重要性，养成节约环保的意识。 学生之前未接触过激光切割机，对这个庞然大物充满好奇，让学生操作之前需要特别强调操作的安全规范性和纪律性。 三、课时目标 1.知识与技能 ①了解激光切割机的构造及切割原理，认识现代加工设备在劳动生产中的应用价值。 ②掌握火星车零部件切割参数的设置方法，理解工艺参数对劳动成果质量的影响。 ③掌握激光切割机操作流程和安全注意事项，形成规范操作的劳动习惯。 ④能够正确、安全地使用台锯、电钻、胶枪等常见劳动工具，独立完成火星车模型的组装。 2.过程与方法 ①通过“教师演示-学生实操”的劳动教学模式，掌握从图纸到成品的完整劳动流程。 ②通过播放教师组装火星车步骤的视频、《火星车组装指导手册》和现场指导，引导学生正确组装火星车模型。在组装过程中学会合理规划劳动步骤，优化劳动流程，提高劳动效率。 ③通过“设计—切割—拼装—调试”完整流程，让学生体验从图纸到实物的工程实践过程。 ④通过小组协作劳动，培养沟通协调、分工合作的团队劳动能力。 3.情感、态度与价值观 ①通过激光切割机的操作体验当前先进激光加工技术的高效率、高精度性，引导学生对先进技术的改进和提升的追求，提升学生的质量意识、技术能力和工程思维。感受现代科技对劳动效率的提升，树立“科技赋能劳动”的观念。 ②通过模型的组装，让学生在运用工具的过程中获得技术操作、技术制作等实践知识和经验。通过解决组装过程出现的失误和问题，养成用技术解决实际问题的良好习惯，培养不畏艰难、坚持不懈的劳动精神。 ③零部件榫卯结构的应用，车身孔径和铁轴的匹配，电机的位置影响齿轮的位置进而影响铁轴的位置等，组装过程中一个小孔的位置偏差一毫米都会造成组装的失败，让学生体验了技术解决过程的艰巨性和复杂性，形成初步的系统与工程思维，养成实事求是、严谨细致、精益求精、追求卓越的工匠精神。 ④养成严谨制图节约材料、追求作品质量、重视经济性、普适性的产品理念。树立节约材料、绿色制造的意识，形成可持续发展的劳动伦理观。 ⑤在作品完成时体验劳动创造的成就感，增强团队合作意识与劳动自豪感。 4.核心素养 ①物化能力+*劳动实践能力 通过使用激光切割机切割火星车的零部件再到模型的组装，学生体验了将火星车的创意方案转化为有形物品并对物品进行改进与优化的能力,形成一定的劳动经验积累。掌握了常用的美工刀、台钻、电钻、胶枪等劳动工具的使用方法，了解先进的激光切割加工工艺，并形成一定的操作经验的积累和感悟；能进行材料规划、工艺选择及其比较分析和技术试验；能独立完成模型或产品的成型制作及装配，具有较强的动手实践与创造能力。 ②系统分析与工程思维 零部件榫卯结构的应用，车身孔径和铁轴的匹配，电机的位置影响齿轮的位置进而影响铁轴的位置等，组装过程中一个小孔的位置偏差一毫米都会造成组装的失败，经过一些列实践操作，学生体验了技术解决过程的艰巨性和复杂性，形成初步的系统与工程思维，养成实事求是、严谨细致、精益求精、追求卓越的工匠精神。 ③劳动品质与职业素养：在反复调试与改进中培养耐心、专注、合作的劳动品质，树立质量意识、规范意识与责任意识。 四、评价设计 1.作业设计 ①绘制激光切割机操作流程图。（强调急停按钮位置与使用情景。） 1.开机 → 2. 导入图纸 → 3. 设置参数（切割功率 80，速度 20mm/s；雕刻功率50，速度 300mm/s）→ 4. 放置材料 → 5. 定位 → 6. 走边框 → 7. 开始加工 →8. 关机。 ②详细梳理火星车组装步骤，备注遇到的问题及解决的方式和注意事项。完成“火星车组装步骤梳理表”的填写。 火星车组装步骤梳理表 基本信息 火星车名： 组别： 小组成员： 组装步骤 遇到的问题及解放的方式 注意事项 ③完成火星车模型的组装,注重劳动成果的质量检验。 2.评价细则 ①火星车模型评价表 ②激光切割加工符合操作规范参照图。 ③劳动成果评价表 评价维度 评价内容 权重 劳动素养体现 劳动技能 工具使用规范性、操作熟练度 25% 劳动能力发展 劳动质量 作品结构强度、稳定性、尺寸规范性 30% 质量意识养成 劳动创新 外观设计新颖性、构思独特性 20% 创造性劳动 劳动态度 作品精细度、材料利用率、团队协作 25% 劳动品质体现 五、学与教活动设计 1.劳动准备 ①劳动安全教育视频及授课 PPT 课件。 ②计算机和网络。 ③标准件：N20 减速电动机、N20 电机固定架+配套螺栓 、D 字孔齿轮、CR2032 纽扣电池、与 CR2032 电池匹配电池底座、橡胶皮带（2mm 孔径）、细导线、钮子开关、齿轮、铁轴、轴套 。 ④激光切割机 ⑤劳动材料：3mm 厚椴木、热熔胶、胶水、502、 ⑥劳动工具：台锯、电钻、胶枪、锡焊、砂纸、钳子、美工刀、剥线钳、锉刀、螺丝刀等。 ⑦劳动保护用品：护目镜、口罩、灭火器。 2.教学活动 （一）劳动任务导入 经过对火星车的研究历史与发展、组成结构、运行原理、设计要求与限制、CAD 图形的绘制等知识的学习，大家已经完成了火星车的整个平面设计过程。下面我们来观看一下大家的 CAD 制图。 每一幅设计图都是大家从科学性、创新性等多角度考虑，经过了反复的琢磨、设计与修改才最终被确定下来的，展现了大家超强的想象力和创造力，至此大家作为设计师的任务已经完成，本节课将进入造物师环节，带领大家通过激光切割机的神器加工，把我们的梦想变成现实，验证自己的创意和超群智慧的时刻到来啦！本节课大家的学习任务是（PPT 展示学习任务）： ①了解激光切割机的构造及切割原理。 ②掌握火星车零部件切割参数的设置。 ③掌握激光切割机操作流程和安全注意事项。 ④正确组装火星车模型。 （二）劳动技能学习——激光切割机的参数设置与规范操作。 1. 激光切割机的组成与工作原理。 请同学们阅读学案中关于“激光切割机构造”的相关材料，了解激光切割机的组成。 请一位同学来回答一下激光切割机的主要组成部分有哪些？（学生回答） ①组成：激光切割机是集机、光、电于一体的自动化设备，整个系统主要由机床主体、光路系统、数控系统三大部分组成，此外还有冷水机、气泵、抽风机等辅助设备。 1.它的主体包括 控制面板：用于 U 盘文件导入、激光定位、任务执行、启动加工和一些简单的机器操作控制。 激光管：是激光切割机的“心脏”，负责产生切割所需要的激光束。 保护盖：能够有效地阻挡激光切割过程中产生的火星和碎屑，避免它们溅落到机器的其他部位或操作人员身上，从而保障操作安全。 导轨和横梁：用于引导激光头移动，确保激光头能够在预定的路径上进行精确移动。 激光头和喷嘴：激光头是激光切割机的核心部件，负责引导和聚焦高能激光束。喷嘴主要作用是辅助气体（如氧气、氮气等）快速喷出，形成高速气流，帮助去除熔化的材料，并保护激光头内部镜片不受污染。 机床：用于放置加工材料。 “急停按钮”：如果激光切割过程中有某个地方失误了，或者我们要赶快停止加工，按下它，就会紧急停机。 教师强调个“急停按钮”的应用，它在切割机的侧面靠近数据线的地方，大家一定要记住它所在的位置，如果激光切割过程中有某个地方失误了，或者我们要赶快停止加工，按下它，就会紧急停机。 大家经常用到的就是这个“控制面板”，通过这上面的上下左右方向键（拍视频）可以控制激光头的移动以便进行激光定位，确定切割起点位置。按下“边框”按钮，激光头会沿着切割图形的外轮廓走一遍，这样可以判断加工图形是否超过切割材料最大面积，此外通过“控制面板”还可以进行“复位”、“停止”和“开始”等机器操作控制。 （气泵：供给激光加工时用的辅助气体，主要用途是防止材料燃烧，以及带走加工时产生的烟雾，减轻切割面的碳化现象，同时防止烟雾污染聚焦镜。 冷水机：用于冷却激光器，把多余的热量带走,以保持激光器正常工作。 抽风机：用于抽除加工时产生的烟尘和粉尘。 ） ②工作原理：激光切割机是通过激光电源带动激光管发射高度平行的激光，经过反光镜多次反射后被传输到激光头。激光头上安装的聚焦镜将激光被汇聚到一点，并形成局部很高的温度，能将材料瞬间升华为气体形成切缝，最终达到切割的目的。 ③激光切割机造物优势： ①多种激光加工技术（激光加工技术不仅用于切割和雕刻，也可用于打孔、焊接等）。 ②加工材料多样（激光切割机可加工多种材料，包括木材、亚克力、陶瓷、双色板、布料、纸张等）。 ③加工幅面大（激光切割机加工幅面很大，可快速、方便地进行复杂精确的切割）。 2. 激光切割机的安全操作规范 操作规范： 首先个人防护方面：我们要佩戴护目镜和口罩。保护我们的眼睛和防止烟尘的吸入。 第二严禁脱岗：设备运行时，操作员绝不能离开。必须全程监控，以防突发情况。 第三如遇异常情况立即停机：设备运行时若出现异常噪音、烟雾、火光或异味，立即按下急停按钮，并切断电源。 最后特别警告：严禁直视激光光束；严禁在设备运行时打开防护盖。强调要时刻保持警惕，严格遵守操作规范，为自己和他人的安全负责。 3. 激光切割机的操作流程 火星车主要由动力系统和车身主体两大部分组成，动力系统中的电动机、电池、导线、开关等我们采用标准件。所以我们需要切割的是由我们自己设计的车身主体部分。主要包括车身、车轮、电机支撑架、前挡、后挡和尾部支撑。 ③开始组装（将遇到的问题及解决的方式和注意事项填入“火星车组装步骤梳理表”）。 教师指导台锯、电钻、焊枪、热熔胶、剥线钳等工具的正确安全的使用。学生操作全程进行巡视指导。 （四）劳动成果展示与评价 各小组展示劳动成果，分享劳动心得，进行劳动成果互评，学习他人优点，教师总结劳动过程中的亮点与改进方向。 下面我们来学习激光切割机的操作流程，对火星车的零部件进切割加工。（老师进行操作示范和讲解，强调安全注意事项。） • 检查外部设备 • 开启激光切割机 • 传输设计图至激光切割机 （并进行切割参数设置） • 放置加工材料 • 关闭激光切割机上盖 • 设定加工起点 • 开始加工 • 关闭激光切割机 强调安全性：在加工时要戴好眼罩，关闭激光切割机上盖后再点击开始加工，加工时要站到距切割机两米处，不要盯着激光看。 （三）劳动实践——模型组装。 将激光切割机加工的零部件归类放好，开始模型的组装。 ①清点零部件数量并按类摆放 ②参照教师制作的火星车模具，分析组装的先后顺序，梳理火星车组装步骤并记录到“火星车组装步骤梳理表”表中。 火星车组装步骤梳理表 基本信息 火星车名： 组别： 小组成员： 组装步骤 遇到的问题及解放的方式 注意事项 3.板书设计 4.学习成果 ①绘制火星车组装流程图。 ②完成“火星车组装步骤梳理表”的填写。 ③火星车模型作品。 学科网（北京）股份有限公司 $