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常见结构的认识


常见结构的认识
(凤凰国标教材)普通高中课程标准实验教科书 通用技术(必修 2) 教 材: 文档内容: 文档内容:常见结构的认识 第一节 常见结构的认识 章 节:第一单元 结构与设计 课 时:第 1 课时 作 者:朱建军(浙江省宁波市鄞州姜山中学)

一、教学目标 1. 知识与技能目标 了解结构的含义,能举出不同领域的实例,知道结构无处不在。了解结构

与力的关系。 2. 过程与方法目标 能够通过对简单案例,分析结构是如何承受力的。 3. 情感态度与价值观目标 通过案例分析,提高理解和分析问题的能力,培养全面、系统的分析问题的能力,激发学习激情和兴 趣。

二、教学重点 结构的含义;结构决定事物存在的性质,结构受力的分析方法。

三、教学难点 结构受力的分析方法。

四、教学方法 案例分析法、讨论法、实践体验法

五、设计思想 1. 教材分析 本课时内容是本单元的基础性知识,对后面的章节起着提纲挈领的作用。 第一小节“无处不在的结构”通过对自然界、技术领域和社会领域三个层面的分析,说明了结构无处 不在,给出了结构的一般含义。教材特别强调了结构的多种多样决定了事物存在的性质,这个观点作为结 构思想方法的重要组成部分,贯穿于这一章的始终。在这一节中,用“魁北克大桥的坍塌”为例说明合理 结构的重要性,给学生以心灵的震撼,引起他们对结构的重视,提醒学生进行结构设计时要有高度的责任 感。 第二小节“结构与力”从力学的角度让学生学习结构,并给出了结构的受力分析方法,由于受到学生 的知识水平限制,教材只进行定性的分析,要求学生体验和学习力的分析方法。力的分析方法是这一小节 的重点。 2. 设计理念 这一节主要讲为什么要学习结构,特别要强调的是,要向学生指出结构无处不在,我们学习的结构的 思想方法可以迁移到其他领域。 本节两个课时不建议采用纯粹的讲述法, 《技术与设计 2》的第一、第二节课堂教学,应该激发学生学 习技术课程的兴趣和热情,因此建议结合结构的基础性知识,安排一定的动手实践活动,让学生参与和体 验。如果把“无处不在的结构”安排为一课时,内容会略显不足,所以考虑结合结构的受力来体会“结构 的多种多样决定事物存在的性质”这一思想,第二课时让学生学习“结构的类型”之后,安排一个动手实 践活动,一方面激发学生学习热情,另一方面为学习“稳固结构的探析”做好准备,另外,这样的安排能 在教学中把握好从构件的基本受力和变形形式来理解结构。

3. 教学策略设计 (1)这两个小节的的教学要具备初中物理学科的基本力学知识,根据学生掌握程度的不同,建议在 进行本节教学前先复习相关知识。 (2)本节内容与学生生活实际联系紧密,教师应有针对性的指导学生收集资料和实物素材,如案例、 阅读材料、典型的结构设计实例等,为学生提供丰富的学习背景。其形式可以是挂图、多媒体课件或图片、 视频等,以丰富和拓展本节单元教学的内容,激发学生学习兴趣。 (3)教学中先从世界上处处有结构讲起,自然界、社会领域、技术领域都有结构问题,并用具体案 例来说明结构是如何决定事物性质的, 接着再讲解人类是如何模拟自然结构来解决技术问题的, 最后用 “魁 北克大桥的坍塌” 来阐述进行结构设计要有强烈的责任感。 不能将过多的精力花在社会领域结构的理解上, 应以技术领域的结构为主要学习对象。 (4)指导好“魁北克大桥的坍塌”的阅读过程,同时可以补充一些类似的最近发生的例子,如地铁 施工造成附近小区地面塌陷等。 (5) 在进行结构与力的教学时,结合学生比较熟悉的事物来讲解,例如,秋千的吊索主要是受拉;桥 梁的桥墩主要是受压等,对构件的五种基本受力和变形形式,通过概念解释、道具演示等方式进行,不要 作深入分析。重点是讲解受拉和受压,对受剪切、受扭转和受弯曲可降低要求。 (6)利用好纸板承受力试验,可以通过分组的形式培养学生的协作能力,团队精神。 4. 学情分析 通过系统的学习《技术与设计 1》 ,学生对设计中的结构有了一定的感性认识,但对于结构的作用的认 识还是比较模糊、零散的,因此,学生在学习人类如何利用自然界中的结构,解决实际生活中的一些技术 问题时还存在一定的困难。在物理课程中,学生已经掌握了一定的力学知识,并可以画出一些简单物体的 受力图,但对分析一些基本结构如何受力、构件内部产生的内力及单位横截面上所产生的应力还有一定的 困难。

六、教学准备 收集相关的教学实物、常见结构的图片,制作好教学课件 PPT、准备废旧纸盒的纸板,加压的重物。

七、教学过程 1.通用技术必修 2 学习介绍: (1)通用技术必修 2 是一门什么样的课程? 【教师讲解】同学们,我们生活在科学技术高度发达的时代。我国载人航天成功, 实现了千年邀游太 空梦; 长江三峡顺利截流发电,高峡出平湖;水稻育种结硕果,世界领先…… “技术与设计 2”中的“结构与设计” “流程与设计” “系统与设计” “控制与设计”等四个主题都是 具体的、通用的技术, 它们具有典型意义, 并与技术的发展密切关联。因此我们将要学习的通用技术必修 2,应用广泛,具有宽广的迁移价值。学习这些技术与设计的基本思想和基本方法, 将使我们终身受益。 同时也将使我们适应新世纪的科技发展、知识经济发展以及社会可持续发展的需要,成为有用的人才。 (2)学习通用技术必修 2 课程要注意的几点: ① 围绕教材内容,以技术设计为主线索,认真钻研各主题的技术与设计要点。充分调动自己的感知、 思维、想像,进行调查研究、批判性思考、创新性想像,密切联系实际,挖掘技术实例,既动脑又动手, 做好剖析、试验、实习、设计制作、交流、评价各环节,努力提高技术实践素养。 ②发扬在老师引导下的团队合作精神, 把学习技术课程的过程, 变为一个创新的过程。在学习过程中 要以多种视角、多种思路、多种方法, 去探究一个个技术问题, 完成一项项设计任务, 努力造就我们的创 造品质, 提高我们的创新能力。 ④ 学习过程中会遇到困难,我们要以坚强的意志力,鼓起战胜困难继续前进的勇气,努力磨炼我们的 意志品质。 2.导入 【实物展示】学生制作的小板凳。

同学们在上个学期学习了《技术与设计 1》 ,已经初步掌握了设计的一般原则、步骤和基本方法,同时 也制作了简单的结构模型,如便携式小板凳。为什么同学们制作的小板凳稳固程度差别较大?如何使小板 凳既轻便又稳固呢?让我们通过学习结构与设计一起来探究这些问题,首先让我们来认识结构。 3.自然界中的结构 【投影展示】蜂窝、蜘蛛网、动物的身体与器官等结构图。 引导学生分析蜂窝的结构。这种结构的优点在哪里? 【师生互动】蜂巢是严格的六角柱形体。它的一端是六角形开口,另一端则是封闭的六角棱锥体的底, 由三个相同的菱形组成。18 世纪初,法国学者马拉尔奇曾经专门测量过大量蜂巢的尺寸,令他感到十分惊 讶的是,这些蜂巢组成底盘的菱形的所有钝角都是 109°28′,所有的锐角都是 70°32′。后来经过法国 数学家克尼格和苏格兰数学家马克洛林从理论上的计算,如果要消耗最少的材料,制成最大的菱形容器正 是这个角度。从这个意义上说,蜜蜂称得上是“天才的数学家兼设计师” 。 【教师总结】结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。以上案例说明,结构无处不在, 结构多种多样且决定着事物存在的性质。 【课堂活动】尼龙搭扣的结构和功能。 ① 分发若干尼龙搭扣。 ② 阅读苍耳子、飞机和鹰眼的材料,感受自然界中结构的功能和结构的应用。 【师生互动】鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物,这是因 为它的眼部结构比较特殊。人类每只眼睛的视网膜上都有一个凹槽,叫做中央 凹,老鹰眼中的中央凹却有两个,这两个中央凹的作用不同,其中一个专门用 于接收来自鹰头侧面物体的像,另一个用于接收来自鹰头前方物体的像。这样, 老鹰的视觉范围就宽多了,能兼顾前方和侧面。根据鹰眼的结构,人们正在研 制“ 鹰眼”导弹系统。这种导弹系统能自动寻找、识别目标并跟踪攻击。 【教师总结】 在日常生活中, 人们利用大自然中形形色色的结构带来的创造 灵感,结合实际,创造和发明了大量的实用结构。 生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的? 【师生互动】羊毛衣,潜水艇与鱼鳔等,人类利用仿生学原理,把大量的研究成果应用到其它领域中。 4.技术领域中的结构 【投影展示】展示汽车、建筑、桥梁等图片。 结构影响事物的性质和功能,结构方面存在的一个小问题可能导致重大事故的发生。 【课堂活动】阅读“魁北克大桥的坍塌” 。 大桥坍塌的原因是什么? 【师生互动】设计师没有对桥梁的关键部位做相应的加固。合理的结构是设计的基础,卓越的结构是 设计者和制造者的最高目标。进行结构设计要具有高度的责任感。 5.社会领域中的结构 在社会领域,也普遍存在着结构现象。一篇文章的内容结构影响文章的表达与质量, 一家企业的人员 结构关乎企业的运行与效率。 6.结构与力 【演示试验】比较不同形状的纸板能承受的压力的大小。 (1)将一块纸板用支架支撑起来,在纸板中间不断增加重物,直到它塌下来,记录此时重物的质量。 (2)将另一块纸板弯成拱,两端固定以防止延伸,在圆拱上端不断增加重物,直到它塌下来,记录 此时重物的质量。 (3)将拱的跨度变小,重复上面的操作,记录此时重物的质量。 【师生互动】从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改 变的力。不同的结构所能承受的力是不同的。 7.力的基本形式 【投影展示】教材第五页中的图片。

【教师总结】五种力的基本形式。 拉 力 压 力 剪切力 物体所承受的拉拽力 挤压物体的力 起吊重物的钢索、拔河时的绳子 千斤顶的活塞、桥墩

两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作 铆钉、机械中常用的连接件 用于同一物体上的平行力 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生 汽车的传动轴、拧干中的衣服 扭转形变的力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力 起重机的大梁、钓鱼竿

扭转力 弯曲力

【投影展示】展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片。 这些结构的受力形式是怎样的? 【教师总结】在分析结构的构件受力过程中,其侧重点是力引起结 构的形变和破坏,而高中物理中力学分析的侧重点是力会改变运动状 态。 因此, 在分析受力情况的过程中, 不应只注意静态受力与运动状态, 而忽视了结构的形变和破坏。 8.探究 观察右图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。 拓展:石磨在推动过程中,绳子在空间的轨迹是一个什么图形? 9.课后作业: 教材第六页的马上行动。

八、教学反思 这节课教学素材丰富,贴近学生生活实际,内容与物理学科联系紧密,所以学生比较感兴趣,但是, 教学素材丰富的课堂, 容易让老师成为课堂的主角, 忽略学生的主体地位, 这样教学效果可能会打上折扣。 1. 要充分利用教材中的“马上行动”“探究”“小试验”等内容,留给学生思考探究的余地和空间。 、 、 2. 对于“小试验”中“比较不同形状的纸板承受压力的大小” ,有条件的话让学生动手参与体验,这 样教学效果会更理想。 3. 要进行阶段性的评价,突出教学的有效性, “结构与力”的教学中,教师最好能根据学生练习过程 中的反馈信息,及时合理的评价学生,调整教学策略。


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