《簡單結構的設計》教學設計

簡單結構的設計教學設計一、教材依據通用技術蘇教版技術與設計 2 第一單元結構與設計第三節(jié)簡單結構的設計。二、課時安排：1課時三、設計思想1、教材分析：本節(jié)課是第一單元結構與設計第三節(jié)簡單結構的設計，這節(jié)課有兩個方面要求： 一是能夠對所做的結構進行簡單分析，熟悉設計一個簡單結構所應考慮的主要因素；二是進行一個簡單結構的設計，繪制設計圖并制作模型或原型。分析教材本單元的前后章節(jié)一一常 見結構的認識、 穩(wěn)固結構的探析，這些章節(jié)中涉及到結構與力、結構的類型、結構的 穩(wěn)定性、結構的強度等知識點與本節(jié)課有很強的延續(xù)性，因此本節(jié)課重點應放在如何在設計簡單結構的過程中， 結合這些知識點，讓學生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，設計出既符合要求又各具特點的簡單結構。2、設計理念：簡單結構的設計，關鍵在于這個簡單結構一一“載體”的選擇。按照教材上的要求選擇簡易相框的制作，在實際教學中很難吸引學生的興趣。 現(xiàn)在的學生數(shù)碼相機的使用非常普遍。 好的照片他們或許會用來作電腦桌面的壁紙，或許能放在手機中欣賞， 卻很難會再打印出來放在相框中。甚至還有一些學生，他們擁有電子相框、MP4等電子設備，又怎么會有興趣來制作相框呢？所以必須另選一個新的“載體”來制作簡單結構，才能充分調動學生積極性和主動性，培養(yǎng)他們對結構設計的興趣。因為是結構設計，所以我很自然就會考慮到橋梁的設計，考慮到上學期讓同學們分組用報紙自由發(fā)揮設計過不同結構的橋梁，本學期學習了結構設計以后，提升了難度，讓同學們在給定的場景下設計出自己的橋梁，并用電腦軟件在交互式白板上當堂設計，用軟件當堂測試、評估，達到更好的教學效果， 我決定選擇用軟件在電子交互式白板上設計橋梁。3、教學策略設計：第一個環(huán)節(jié)：本節(jié)課是簡單結構的設計，從課題上看包含兩部分內容，一是結構，二是設計，因此，為了學生能更好的進入設計的狀態(tài)，要做好結構與設計基本知識的溫習環(huán)節(jié)，尤其是設計。另外，要講清楚設計時要考慮的主要因素和橋梁設計的基本知識，由于本節(jié)課的時間是40分鐘，因此，這個環(huán)節(jié)分配 10分鐘。第二個環(huán)節(jié)：組織同學前后桌分組設計實驗。同學前后桌分組，一組 46人，每組同學根據導學案完成分組任務，此環(huán)節(jié)分配16分鐘。(小組任務規(guī)則：每小組根據導學案完成任務分配，在規(guī)定時間內完成橋梁整體結構設計并完成圖紙繪制，寫出設計分析，模型制作)第三個環(huán)節(jié)：根據小組完成的情況，讓小組指定的人到講臺上利用電子交互式白板完成橋梁的搭建和測試、評估，此環(huán)節(jié)分配10分鐘。第四環(huán)節(jié)：教師總結點評，此環(huán)節(jié) 4分鐘。4、學情分析：在學習完必修一的內容，同學們已經具備設計全過程的基本技術素養(yǎng)，再加上高中階段的學生已有一定的物理力學知識和動手實踐的基礎，完成橋梁的設計情況應該普遍較好。但是由于是第一次接觸結構設計， 很多很好的結構設計往往在制作過程中會因為設計與制作的脫節(jié)而“流產”。但是不斷的修正設計一一動手制作的過程本身就是一個良好的創(chuàng)新實踐過程，在這個過程中每個用心的學生都能體會到自己設計的樂趣。限于學生對橋制作的結構認識的不同、掌握結構設計水平能力的不同，學生們最終制作出的橋完成設計要求的結果差異性也很大。動手能力強、思維靈活的同學更容易設計出承載比較高的作品，這樣可以讓他們把自己成功的經驗向其他同學們分享。動手能力較弱、思維比較遲緩的同學可能更多的體驗解決問題過程的艱辛， 這個過程同樣是一份可貴的經驗，而且他們對結構設計的理解尤為深刻。四、教學目標1、知識與技能目標：(1)理解結構的涵義、結構與力之間的關系。(2)理解設計一個簡單結構應考慮的主要因素。(3)能夠對橋進行合理的結構分析。(4)能繪制橋結構的草圖，并制作橋結構模型。2、過程與方法目標：(1)在制作過程中，能夠對影響橋結構的各個因素進行合理的分析與恰當?shù)男拚?2)初步學會設計給定條件下簡單的橋結構，體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。3、情感態(tài)度和價值觀目標：(1)形成和保持學生了解結構，研究結構的興趣與熱情。(2)體驗解決問題過程的艱辛和獲得成功的喜悅。(3)認識技術的創(chuàng)造性特征，培養(yǎng)勇于創(chuàng)造的個性。五、教學重點完成橋結構的設計并畫出草圖；選擇合適的構件類型和連接方式搭建橋結構模型。六、教學難點設計出給定條件下具有一定穩(wěn)定性和強度的橋。PPT、一次性木筷、橡皮筋等。七、教學準備教學資源準備：導學案，多媒體教學設備、教學課件八、教學過程1、溫故而知新(1)設計的一般過程8(2)影響結構穩(wěn)定性、強度的主要因素影響結構強度1. 構件的形狀構件的材料/-f構件連接方式 剛連接校鏈接2、新課教師：仔細觀察下面三幅圖片,思考設計以下結構時應考慮的主要因素是什么?圖一圖三學生思考并回答（1）結構設計應考慮的主要因素A結構設計的目標及要求例如：如下圖中兒童自行車設計的結構設計的功能是代步，目標是鍛煉兒童的手腳協(xié)調能力。同時，要滿足童車結構設計的國家標準和規(guī)范要求。教師：根據以上所學內容，橋的功能和目標是什么？國家規(guī)范要求是什么？教師：橋的功能是橋可以作為路的一部分，供車輛行駛，行人行走。橋的目標是跨越自然或認為障礙到達目的地。公路橋涵設計通用規(guī)范（JTJ021-89）公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTJ023-85）公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041-89）公路工程技術標準（JTJ001-97）城市橋梁設計準則（CJJ11-93）公路工程抗震設計規(guī)范（JTJ027-96）教師：橋梁一般講由五大部件和五小部件組成：五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結構與下部結構，是橋梁結構安全的保證.包括（1）橋跨Z構（或稱橋孔結構.上部結構）、（2）支座系統(tǒng)、（3）橋墩、（4）橋臺、 墩臺基礎。五小部件是指直接與橋梁服務功能有關的部件，過去稱為橋面構造.包才（1）橋面鋪裝、（2）防排水系統(tǒng)、（3）欄桿、（4）伸縮縫、（5）燈光照明。橋的資料:一、橋梁的分類：按用途分為公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、機耕橋、過水橋。按跨徑大小和多跨總長分為小橋、中橋、大橋、特大橋。按結構分為梁式橋，拱橋，鋼架橋，纜索承重橋（斜拉橋和懸索橋）四中基本體系，此外還 有組合體系橋按行車道位置分為上承式橋、中承式橋、下承式橋按使用年限可分為永久性橋、半永久性橋、臨時橋按材料類型分為木橋、垮工橋、鋼筋碎橋、預應力橋、鋼橋橋梁分類多孔跨徑總長L （米）單孔跨徑L0 （米）特大橋 L>500 L0>100大橋 LA 100 L0>40中橋 30VL<100 20WL0<40小橋 8WLW30 5<L0<20涵洞 L<8 L0<5 J二、各類橋梁的基本特點：梁式橋 包括簡支板梁橋，懸臂梁橋，連續(xù)梁橋.其中簡支板梁橋跨越能力最小，一般一跨在8-20m.連續(xù)梁橋國內最大跨徑在 200m以下，國外已達240m.拱橋 在豎向荷載作用下，兩端支承處產生豎向反力和水平推力，正是水平推力大大減小了跨中彎矩，使跨越能力增大.理論推算，混凝土拱極限跨度在 500m左右，鋼拱可達1200m.亦 正是這個推力，修建拱橋時需要良好的地質條件 J剛架橋 有T形剛架橋和連續(xù)剛構橋,T形剛架橋主要缺點是橋面伸縮縫較多 ，不利于高 速行車.連續(xù)剛構主梁連續(xù)無縫，行車平順.施工時無體系轉換.跨徑我國最大已達 270m（虎 門大橋輔航道橋）纜索承重橋（斜拉橋和懸索橋）是建造跨度非常大的橋梁最好的設計.道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，纜索懸掛在橋塔之間。 斜拉橋已建成的主跨可達 890m,懸索橋可達1991m.組合體系橋 有梁拱組合體系，如系桿拱，桁架拱，多跨拱梁結構等.梁剛架組合體系，如 T形剛構橋等.桁梁式橋：有堅固的橫梁，橫梁的每一端都有支撐。最早的橋梁就是根據這種構想建成的。他們不過是橫跨在河流兩岸之間的樹干或石塊?，F(xiàn)代的桁梁式橋，通常是以鋼鐵或混凝土制成的長型中空桁架為橫梁。這使橋梁輕而堅固。利用這種方法建造的橋梁叫做箱式梁橋。懸臂橋：橋身分成長而堅固的數(shù)段，類似桁梁式橋，不過每段都在中間而非兩端支承。拱橋：借拱形的橋身向橋兩端的地面推壓而承受主跨度的應力?，F(xiàn)代的拱橋通常采用輕巧、開敞式的結構。吊橋：是建造跨度非常大的橋梁最好的設計。道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，鋼纜牢牢地懸掛在橋塔之間。較古老的吊橋有的使用鐵鏈，有的甚至使用繩索而不是用鋼纜。拉索橋：有系到橋柱的鋼纜。鋼纜支撐橋面的重量，并將重量轉移到橋柱上，使橋柱承受巨大的壓力。玻璃橋：純玻璃制成的一種橋梁。（平板橋）J廊橋：加建亭廊的橋，稱為亭橋或廊橋，可供游人遮陽避雨，又增加橋的形體變化。二|三、中國橋梁的歷史歷史和現(xiàn)狀上看，絕大多數(shù)橋梁均架設在水面上，只有閣道橋和現(xiàn)代城市的行人天橋和行車天橋，是架設于高樓崇閣之間或通衢大道之上。從對天生橋的利用到人工造橋，這是一個歷史的飛躍過程。 從簡單的獨木橋到今天的鋼鐵大橋；從單一的梁橋到浮橋、索橋、拱橋、園林橋、棧道橋、纖道橋等；建橋的材料從以 木料為主，到以石料為主，再到以鋼鐵和鋼筋混凝土為主，這是一個非常漫長的發(fā)展過程。然而，中國橋梁建筑都取得了驚人的成就。;= 著名的科學技術史學家英國劍橋大學李約瑟博士（JNeedham）在中國科學技術史中說，中國橋梁在宋代有一個驚人的發(fā)展，造了一系列巨大的板梁橋。到了當代中國，所建造的武漢、南京長江大橋等，更受到世人稱贊?？梢姡袊臉蛄?，經過了一個從童年、少年、青年到壯年的發(fā)展過程，愈趨成熟。中國在發(fā)展橋梁方面于 14世紀以前處于領先地位，今天，她依然是世界上舉足輕重的橋梁大國。R結構設計應考慮的主要因素（2）根據導學案開始分組任務教師：組織同學前后桌分組設計實驗。同學前后桌分組，一組46人，每組同學根據導學案完成分組任務， 小組任務規(guī)則：每小組根據導學案完成任務分配，在規(guī)定時間內完成橋梁整體結構設計并完成圖紙繪制，寫出設計分析，模型制作。根據小組完成的情況，讓先完成任務的小組指定本小組人到講臺上利用電子交互式白板完成橋梁的搭建和測試、評估， 并把任務完成情況記錄小組完成情況記錄在導學案上。/4組任務：前后左右桌相鄰同學分成若干小組（每小組不超過6人），設計給定條件下的橋梁，并按比例縮小橋的尺寸，繪制在草圖上，然后利用一次性木筷，橡皮筋制作橋 的模型。在規(guī)定時間內完成草圖和模型的小組得滿分10分，只完成其中一項的得 5分，都未完成的得2分。（小組分是小組成員每人得到的分值）九、課堂小結(1)結構設計應考慮的主要因素A結構設計的目標及要求R結構設計應考慮的主要因素功能，成本，強度，穩(wěn)定性，安全，壽命，美觀，人的個性化需要,(2)小組任務點評十、教學反思