“结构与稳定性”教学案例

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2020年11月18日08:18:03 评论 2 3983字

“结构与稳定性”教学案例

慈溪市杨贤江中学  马功平

一、教学思路

教材在引入部分中是用文字来感受失去平衡的结构,在实际教学中不够形象直观。很难一下子激起学生的兴趣。因此在引入部分中演示了一个用吹风机吹矿泉水瓶的实验,马上提出质疑:如何保持在有风力情况下瓶的稳定性。创设了一个良好的的探究学习氛围。进而指出结构稳定性的含义。并明确探究目标:影响结构的稳定性有哪些?在下面环节中设计了多个实验来验证这些影响结构稳定因素,再通过分析案例来加强学生的分析理解能力和实际应用能力。

在验证重心高低会影响结构稳定性中,设计了两块砖的撞击实验。用撞倒完整砖的力撞击半截的砖,而它却纹丝不动。在验证结构与地触面所形成的支撑面的大小会影响结构的稳定中,则是设计如何使鸡蛋稳稳当当的立起来。在结构形态这个因素中,则是设计了一个让一张硬纸立起来。另外在学生的动手实践活动中,教材用的器材是砖头。在课堂实施既不安全也不卫生,于是改用军棋代替。让学生从感性上理解了影响结构稳定性的因素。

结构的稳定的基本条件在教材中提到过,但有点含蓄,这里设计了一个橡皮泥实验。很生动,把抽象的概念形象化了。这样通过实验,案例,实践三者紧密结合。产生一个形象生动的知识链:认识   理解    运用   巩固。

二、教材分析

本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》的第一主题“结构与稳定性”。该章的总体设计思路是:认识结构    探析结构    设计结构    欣赏结构 。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。是对结构认识的基础上作进一步深入的学习,而结构的稳定性则结构设计中需要考虑的重要因素之一,可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固,为后续的结构的强度,结构的设计等教学奠定良好的基础。通过利用探究,讨论,对比等方法有利于提高学生创新的品质和分析能力。

三、学情分

学生在前面的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。因此在教学尽量多些涉及结构的稳定性的生活实例,便于师生进行互动探讨,帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。

学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越来越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解,但面对生活中具体实物结构设计却难以掌握。

四、教学目标

1.知识与技能:理解结构稳定的概念以及通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。

过程与方法:通过探究、实验、讨论、分析、对比等教学方法,使学生懂得应用相关的理论知识。

情感态度与价值观:增强学生对结构稳定性的认识。培养创新品质,提高审美意识。渗透安全教育,德育教育。

五、教学重点与难点

教学重点:影响结构稳定性的主要因素:重心位置,支撑面的大小和结构的形状

教学难点:利用所学的知识解决生活中的有关现象

六、教学策略

1.在教学中为了使学生掌握相关知识,必须以“影响结构稳定的主要因素”为主线,并以这条主线进行展开。通过实验演示,举例,图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感,以达到应用知识的目的。

2.教师切实的去创造环境,调动学生的各个方面的能力,如:表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体,让学生去说、去想、去做,从推进学生对结构知识的内在联系的认识与体验。

七、教学资源

矿泉水瓶  吹风机  红砖 熟鸡蛋  军棋   橡皮泥等

八、教学过程

1.复习导入

师:在上节课我们学习了结构的基本知识,对结构有了大致的了解。而结构是无处不在的,(观看幻灯片)仔细观察这些结构,请同学们回忆下什么是结构?

生:结构是指事物各个组成部分之间的有序搭配和排列。

生:从力学角度来说,结构是指可以承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形态和大小改变的力。

(进行演示实验)用空矿泉水瓶立放,提示学生对稳定性的关注。再用吹风机对矿泉水吹风,当风力加大,靠近,矿泉水瓶被吹倒。

师:这是一种我们生活中的现象,在没吹它时它是稳定的,后来它为什么会翻倒呢?

(给些时间让学生想,说)指出:这是因应当这些物体受到外力作用时,原有的平衡状态被打破导致的。

师:那么,什么是结构的稳定性呢?

[板书] 结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

师:大家看到了,矿泉水瓶在被吹后,不能抵抗住外力,发生了倾斜甚至翻倒,那如何保持在有风力情况下矿泉水瓶的稳定性?

生:可以在瓶子中装入一定量的水。

[分析]学生看到这个现象后都感到有些“蠢蠢欲动”,想去提高这个结构的稳定性!指出结构稳定性的概念。(播放台风“圣帕”的视频资料)。引导并指出提高稳定性可以减少损失,同时让学生增加人文关怀意识和自身保护意识。

实验归纳阶段

A.因素一:重心位置的高低

师:既然结构的稳定性被打破后往往会造成严重的后果,那么我们就很有必要知道影响结构稳定性的因素有哪些。

(进行演示实验)两块红砖,材质相同,一块是另一块的一半。分别摆成如图形状,用同样的小榔头撞击砖的上方。先上学生明确一点,撞击红砖时小榔头的摆幅相同,说明撞击力相同。

师:为什么用撞倒完整的砖的力撞击半截的砖,它却纹丝不动呢?

生:完整的砖稳定性好些,半截的砖稳定性相对性差点。有可能跟它们的重心有关,重心低的稳定性好点。(组织学生就原因尽情发表意见,最后叫学生提炼归纳,明确重心低的结构容易稳定)

[板书] 重心位置的高低影响结构的稳定性

案例分析

(实物展示)不倒翁为什么不倒?观看不倒翁内部构造图片(幻灯片)

生:不倒翁有一个很低的重心。且重心低,所以容易稳定点。

(观看幻灯片)独脚茶几的独脚和台面是如何设计的?为何这样设计?

引导学生分析:独脚茶几的独脚是用密度较大石头做成的,台面也是密度较大的材料做成的,目的是为了降低茶几的重心。

B.因素二:支撑面的大小

师:(观看幻灯片)支撑面和接触面的区别:接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面的构成的面。

师:分析自行车的支撑面的哪一区域?

生:单脚支撑自行车的支撑面是:前、后轮与地面接触点和支撑脚与地面形成的接触点连线构成的区域。双脚支撑的自行车是:支撑脚与地面形成的接触点和前轮与地面的接触点连线构成的区域。

(进行演示实验)教师手拿一熟鸡蛋,让学生不借助其它任何物体,将它在桌面上。开始立不起来,教师提示可以对鸡蛋可以进行一点处理。让学生动脑筋把鸡蛋立起来

(学生很快找到方法)

[板书]支撑面的大小影响结构的稳定性

案例分析

人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低,在一定的范围内,两脚分得越开,则重心越低,支撑面越大,越稳定!

(请学生上前模仿柔道运动员的站姿!学生很踊跃地上台表演,调解了气氛,活跃了课堂)

C.因素三:结构的形状

(进行演示实验)拿出硬纸片,让学生不借助其它任何物体,将纸片立起来?

提示:在可改变形状的情况下,纸片可以怎样立起来

教师根据学生所展现的方法中的一种立起纸片(如折成状),并画出它们的几何形状,引导学生分析明白结构的形状影响结构的稳定性

[板书也会影响结构的稳定性

(学生实验)参照课本16页,利用手头的军棋来搭建结构,用40块棋子,垒成长5块棋、高8块棋的墙,课本上给出了三种垒法,找出最佳方案!

[分析]只能定性地得出结论,如果能有别的仪器来协助这个实验。在这个实验里,发现学生的想象很丰富,也极其爱动脑,书上的框架搭建好后,立即开始搭建他们想出的结构,在短短的6分钟里,平均每个组都实验了4~5个结构,发现了比书上列出来的更稳定的结构,并进行了热烈的讨论。

[板书]影响结构稳定性的因素:重心位置的高低;支撑面的大小;结构的形状。

D.结构的稳定的基本条件

师:我们详细介绍了三种影响影响结构稳定性的因素,大家仔细想想,还有其它影响结构稳定性的因素吗?

(进行演示实验)用橡皮泥捏成长方体的稳定状态。再调整橡皮泥的形状,捏成逐渐向右倾斜,然后观察橡皮泥的稳定性。当超过某一个角度后发现不稳定。这是为什么呢?

(学生自主学习找到答案)

生:如果重心所在的点的垂线落在结构的地面范围,橡皮泥是稳定的,不然就会倾倒。

[板书]结构稳定的条件是“重心所在的点垂线落在结构底面的范围内”

3.练习巩固

(观看幻灯片)观察学校的篮球架,并思考篮球架要有较高的稳定性,可以怎样做?

生:在底座上加些比较重的重物。

生:增大底座与地面的接触面,可以使重心所在的点垂线落在结构底面的范围内。

教师点评:在日常生活中我们并没有这么去做。那是因为假如这样,运动员很容易撞到支架上去。这样忽略了人机关系。

4.教师总结

(观看幻灯片)展示本节课的主要内容

师:在日常生活中,稳定结构应用广泛,那么不稳定结构也能发挥其功能的事例也很多,请同学们回去考虑。同时要求大家课后能制作个不倒翁。

九、教学反思

本节课的内容涉及的一般知识广,而且抽象。因此在准备这堂课中如何使知识点立体化,又使教学过程符合学生的认知规律下了一番功夫。因为影响结构稳定的因素是相关联的。要验证其中的一种因素,势必会对另一种产生影响,所以必需找些特例。比如在处理结构稳定的的条件“重心所在的点垂线落在结构底面的范围内”,我是找了块橡皮泥,通过不断调整橡皮泥的形态,使重心位置不断偏移,超出支撑面范围就歪倒了。在实验时能把这个临界状态很好的演示出来。

在整个实验环节中,不要让学生总在听,还要让他们动,既动手,又动脑。在一定程度上实现了“做中学”和“学中做”。另外在实验的器材选择上一定要精心选择,以适用经济方便为原则。让学生感觉到我们学到的知识,来源于生活,又高于生活。

另外在本节课的一个学生动手实践活动中,可以发现其实学生的想象力是极其丰富的。除了课本中的几个形态结构外,还制作了各种课本没有的形态的结构。然而整个活动又有点缺憾。就是不能做到关注每一个学生的,有些学生并没有亲自动手做,有些是没有遵循设计中的一般过程。在一定程度上影响了结论的得出。

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