地質版《技術與設計II》第一單元結構與設計第三節結構的強度與穩定性第二課時結構與穩定性教學設計地質版《技術與設計II》第一章結構與設計第三節《結構的強度與穩定性》第二課時《結構與穩定性》

一、課程標準要求能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩定性的因素，并寫出試驗報告。能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。二、教材分析本節課是（地質版）第一章第三節《結構的強度與穩定性》第二課時《結構與穩定》。結構穩定性既是“第一章結構與設計”的重難點也是《技術與設計2》的一個重要的技術原理。本節內容在《結構與設計》中起到舉足輕重的作用，本節主要包括穩定性的概念、影響結構穩定性的因素兩個部分，學習好本節課將給以后的結構的設計奠定了基礎。三、教學目標分析在確定教學目標時，我堅持以人的發展為根本宗旨，將學生作為認知、發展的主體，不僅要注重學生通用技術的基礎知識和基本技能的掌握，還要注重學生技術素養和創新意識的培養。另外，在制定教學目標時，還考慮到了學校的有關條件、及其身邊可以利用的環境條件，特制定教學目標如下：（一）知識與技能1、理解穩定與結構穩定的概念2、掌握影響結構穩定性的因素3、能運用影響結構穩定性的因素來判斷結構的穩定性，并如何增加結構穩定性或降低結構的不穩定性提出自己的看法。（二）、過程與方法：通過觀察生活中的情景照片、技術實驗、對比試驗、合作探究、設計競賽等方法使學生學會歸納推理并懂得應用結構的穩定性相關的理論知識。（三）、情感態度價值觀：1、通過學習，讓學生親身體驗，自主學習，合作探究，通過分析討論得到結論；培養學生的觀察分析能力，獨立思考能力，合作交流能力，創新應用能力；增強主動參與意識，并滲透安全教育、德育教育、創造發明教育2、通過學習，培養同學們團隊合作能力，要鼓勵學生表達自己的認識和判斷形成實事求是的科學態度，應用所學知識服務于生活。四、教學重難點分析根據課程標準、教材分析等綜合分析，特制定教學重難點如下：教學重點：1.穩定、不穩定、結構穩定的概念2.影響結構穩定主要因素教學難點：對常見簡單結構設計進行正確分析，能夠對穩定不合理結構提出改進意見，樹立結構設計的安全意識。五、教學策略及教學方法分析在教學中充分利用PPT展示圖示案例分析教學法和情景教學法，以任務探究驅動融合了技術試驗、觀察思考、自主探索、合作探究、歸納總結、師生互動等的教學方法來引導學生理解結構的穩定性的知識，并多舉生活中的案例，讓學生感知結構穩定在生活中的存在，幫助學生加深對結構穩定性的理解、應用。選擇依據：技術來源于生活，同時又服務于生活，因此，本課精選了4個技術試驗讓學生歸納總結，這樣決有利于知識的生成，符合建構主義知識生成的規律。創新點1：所有影響結構穩定性的主要因素都是通過小組合作探究的技術試驗而獲得的，技術試驗的感性實踐操作與物理學上受力的定量定性分析相結合。創新點2:把通用技術中的一般設計換成創造發明的中的創新設計，從而激發學生的創造發明的激情，科技創新教育和通用技術教育相結合，這是通用技術以后發展的新路子，尤其是地震儀的發明實踐活動比賽讓很多同學感到很興奮很高興。六、學生分析在學習本節課之前，學生已經學習了結構的概念、結構的受力分析、結構的強度等內容，學生對于什么是結構的穩定狀態，已經有了一定的感性認識。例如：物體的倒與不倒。但這樣的認識是比較片面的，結構的穩定性問題不僅僅是解決結構的倒與不倒的問題。本節課就是為了解決這個問題。所謂結構的穩定性是指”結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力，即受外力后恢復原有平衡狀態的能力”。所以，在提出結構穩定概念時要著重解決學生在認識上的誤區。七、教學資源分析1．本節課因地制宜采用身邊常見的材料進行為教學服務，如：多媒體、常見的凳子、礦泉水瓶、、螺桿、音樂盒、電線、鐵絲等2.學案：讓學生明確學習任務、技術試驗步驟、知識框架及要求。。3.活動小組安排：按班內座次每6人成立一個小組，安排組長負責匯報匯總和組織任務完成。八、教學過程分析教師活動學生活動設計意圖(一)情境導入：（多媒體展示）教師給學生播放CCTV電視臺播放過的探索與發現里著名的《神戶大地震》中的精選的一輛得以僥幸逃生的大客車的視頻片斷導入新課，特別強調帶著思考問題“橋梁坍塌的原因是什么？”去觀看視頻學生觀看視頻，討論并回答橋梁坍塌的原因。從而引出結構的穩定性的概念名詞。播放視頻給學生以震撼和思考（二）試驗演示，概念推理：老師演示3組實驗為：1、單擺演示2、倒擺演示3、不倒翁擺動演示，同時也設計了問題“這三種情況下最后的狀態都是一樣的嗎，都穩定嗎？”，讓學生帶著疑問去觀察對比試驗，從而為讓學生小組討論并推導出有關的結論做好鋪墊在實驗演示中，我讓小組同學帶著問題去觀察以上的4組實驗中的結構受到外力后有什么不同之處？有什么相似之處？從而讓學生討論歸納出試驗1單擺演示、試驗3不倒翁演示是同一類，外力結束后能夠恢復到原來的平衡狀態，這就是屬于穩定的，而2倒擺則是外力結束后不能恢復到原來的平衡狀態，是另一類，進而歸納出，這些是屬于不穩定的。最后小組總結升華得出有關的穩定與不穩定的概念含義。學生觀察試驗演示總結出有關的結論，歸納出試驗1單擺演示、試驗3不倒翁演示是同一類，而2倒擺則是外力結束后不能恢復到原來的平衡狀態，是另一類，進而得出穩定、不穩定兩類結構。不是直接講述概念而是讓學生通過試驗演示觀察分析歸納出2類不同的結構特性。（三）通過技術試驗推導出影響結構穩定性的因素：感性技術試驗活動教師給學生安排做如下4個技術試驗的任務驅動技術實驗1：在同一平面上，放置2個裝滿水的礦泉水瓶，一個正立，一倒立，逐漸傾斜平面，觀察現象？技術實驗2：在同一平面上，放置2個礦泉水瓶，一個裝半瓶水、一個裝滿水，逐漸傾斜平面，觀察現象？技術實驗3：一個釘子連接的木條三角形，一個用釘子連接的木條平行四邊形，用同樣大小的力拉動木條技術實驗4：同樣大小的金屬條的平行四邊形，一個使用釘子穿孔連接，一個是使用焊接理性受力分析活動技術試驗中的瓶子的受力定量分析，繼續突破重難點，通過受力的定量定性分析的結果再次確認并驗證結論。教師安排思考任務：深度思考:定量定性分析:礦泉水瓶穩定沒有倒下時，物體重心的垂線指向哪里？物體的支撐面和重心垂線的關系如何？嘗試畫出受力分析圖開始倒下時，物體的支撐面和重心垂線的關系如何，此刻應該具備什么條件?嘗試畫出受力分析圖物體在穩定狀態時應該是具備什么條件？即如何判斷一個結構是穩定的呢？讓學生通過自學、小組技術實驗、合作探究、歸納總結出出影響結構穩定性的幾個主要因素，培養了學生的自學、觀察、歸納分析匯總能力，尤其是技術學科更應讓學生學會歸納分析。設計意義通過讓學生親自動手進行技術試驗去感受以上試驗，個人得出有關的結論，小組討論生成最后的結論，從而讓學生在試驗中總結出有關的結論，生成知識而不是直接講授，這樣可以提高學生的動手實驗和分析問題的能力，比直接講授效果要好得多。通過技術試驗受力的定量定性分析再次驗證了以上技術試驗的正確性。結論：重心的垂線在其支撐面上時，其物體結構都是穩定的，不會傾倒。讓學生通過自學、小組技術實驗、合作探究、歸納總結出出影響結構穩定性的幾個主要因素，培養了學生的自學、觀察、歸納分析匯總能力，這樣符合自然學科的特點。同時融合了物理學上的受力分析去深度突破重點，學生印象更深刻，感性認識與理性分析相結合，這是自然科學的學習規律。（四）突破教學難點的活動安排,對常見的結構進行正確分析教師分組分工完成以下思考問題的任務，1-2組完成思考1-2,3-4組完成思考3-4,5-6組完成思考5-6，思考3：斜撐的自行車為什么不倒？如何判斷一個結構是穩定的呢？思考思考4：比薩斜塔為什么斜而不倒？如何保證不倒？

思考5：演示試驗的改變如何改變倒擺演示試驗里的倒擺為穩定擺？思考6：如何把技術試驗3里的平行四邊形變為穩定結構？這個結論可以推廣到多邊形。學生首先獨立思考問題，然后小組合作探究，最終小組派一個代表來回答問題。思考1：落地扇底座采用底座面積較大、較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的支撐面積大、重心低，進而結構穩定思考2：重心太高，不合適思考3：自行車的重心的垂線任然在三角形區域的支撐面范圍內物體的重心的垂線位于比薩斜塔的支撐面范圍內思考5：擺球的對面加一個重物，改變倒擺的重心位置，從而實現倒擺是一種穩定擺。思考6；加入橫梁，讓多邊形的結構都變成三角形的結構的組合，這樣就穩定了。安排學生通過6個案例的受力分析加深對影響結構穩定性因素的理解與應用，最終突破教學難點。（五）拓展提升：教師提問啟發思考：1.凡是不穩定的結構設計都應該放棄嗎？

2.凡是穩定的結構都必須是靜止的嗎？討論:列舉生活中不穩定結構的利用實現一定功能的例子教師提示：逆向思維應用：利用倒置的酒瓶的不穩定性預報地震學生回答提問并舉例反駁門軸的旋轉、校門自動門、相機固定結構手機振動器發動機驅動

…….等,很多防止學生理解成“結構的穩定性都是需要增強的”，通過逆向思維，發現生活中有增強或減少結構的穩定性都是有普普遍應用的。（六）走進創新設計，走進技術發明觀察生活中不方便現象，根據本課學習的影響穩定性的知識，說出你的創新設計改進思路。可自己選一題，示例如下：1．盛放熱水的暖瓶容易歪倒，不穩定，容易燙傷人。請設計一安全的暖瓶或底座，說出創意、畫簡單草圖均可2．冬天路面下雪時路面比較光滑，自行車容易打滑，請設計一種穩定的不容易歪倒的自行車，說出創意即可。3.鋼筆容易滾動，且鋼筆掉到地上容易摔壞筆尖，請設計一種防止摔壞筆尖的鋼筆，說出創意即可采取措施：創新設計名稱降低重心增大接觸面積改變結構形狀材料及連接方式暖瓶【我愛發明】氣球飄流也瘋狂學生分組回答其中的一個問題：*****功能的暖瓶****功能的自行車****功能的鋼筆把通用技術的設計和科技創新教育中的創新設計融合起來，把一般設計變成一種創新設計，激發學生創新思維，關鍵在于多教學實踐。（六）技術試驗實踐競賽活動技術試驗實踐活動1——撲克牌堆高比賽實踐使用材料及器材：僅僅用一副撲克牌54張，一把剪刀，創新設計搭建一任意結構，越高越好，不準用膠帶膠布等粘貼。評價規則及標準：1、在保證結構穩定性的情況下，看哪個組堆壘的最高？2、在堆壘同樣高度的情況下，看哪個組用時最短，時間最短者獲勝？

3、同樣高度，同樣時間，看哪個組的承重最大，承重最大者獲勝？

4、公布競賽結果，最后并請小組解釋團隊的科學設計原理。技術實驗實踐活動2——地震儀的發明比賽實踐使用材料及器材：用所給特制帶木板的鐵支架、音樂盒、細鐵絲、螺桿等所給物品，至少做一種結構的地震音樂報警器。（提示：所給原料不一定全用上，可用一部分，所給原料至少可做3種地震儀，做出一種即可）評價規則及標準：1、在“地震”情況下（木板模擬上下動）地震報警儀可以鳴叫報警警示人們。2、在能模擬地震報警的情況下，至少可以進行一個地震級別的報警，完成即可。

3、最后，請優勝小組解釋團隊的創意設計的科學原理。4、課下活動：在初步完成以上報警器情況下，嘗試用所給材料進行多震級報警器的草圖設計，級別越多越好，思考：還缺少什么材料、還應了解什么知識？學生分組競賽，小組內分工合作，最終獲勝小組同學來展示創意作品。附帶：展示上課成功的部分作品該比賽時對結構穩定性的應用比賽。該地震儀比賽是對結構不穩定性或穩定性的應用比賽。因為主題可以是立柱、單擺等幾種形式。防止學生在穩定性應用上的偏差（七）拓展升華他山之石，可以攻玉教師展示PPT圖片：展示3個歷屆科技創新大賽中發明的地震探測儀器創新作品，拓展學生的發明思維思路。發明1：均安職中師生制作的“地震探測自動預警裝置”獲第十屆廣東省少年兒童發明獎一等獎。其指導老師陳有添稱，該儀器曾提前13分鐘預測今年2月份河源地震，并稱該儀器目前已申請國家專利。陳有添稱，該儀器是否有效果，還需經很多次試驗才能確定發明2：廣東順德初中生孫可平發明地震自動分級報警器，在地震發生時,會發出刺耳的響聲，不同鈴聲不同級別發明3：武漢小學生顏海天發明一種“水波地震觀測儀”激發學生的創新設計思路，再次激發學生創新熱情，把課堂推向高潮。展示歷屆科技創新大賽的作品，進一步啟發和激發學生的創新思維。（八）評價升華總結教師安排學生進行如下評價：

從結構穩定性的角度考慮，以下建筑其設計合理嗎？

頗有爭議的“褲子設計”建筑W字母建筑建筑學生評價該設計，并提出自己的看法，小組內交流，最后派代表說出自己小組內的看法。激勵學生去理性觀察和思考日常生活中的各種設計，激發學生的愛國熱情。（結束語）總結提升：這節課我們學習了結構的穩定性，同學們通過親身體驗技術設計，有效提高了自己的動手實踐能力和創新設計能力…….我們不僅要認真學習通用技術，還要創造性地應用技術原理來進行創新設計，變通用技術一般設計為發明創造創新設計，傳承技術文明，引領科技創新，創造美好的明天，讓中華