《无处不在的结构》教学设计

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2020年11月23日22:55:32 评论 25 4962字

无处不在的结构》教学设计

      海南侨中    徐道安

一、教学目标分析

(一)了解结构的含义。

(二)能从力学的角度理解结构的概念。

(三)通过学习椅面、简易桥梁的受力分析案例,分析结构是如何承受力的。展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片,激发学生的学习激情和兴趣。

二、教学内容分析

本课时是通用技术《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“无处不在的结构”的第一课时。世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。本课时要通过放映蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等结构图。通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。要让学生知道为什么要学习“结构与设计”,自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。本课时还要讲解构件的基本受力形式:拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力,讲解应力概念。当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力,称为内力。应力从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论, 通过有趣的小试验, 强化对不同类型结构的特点的理解。

教学重点:结构概念

教学难点:应力概念

三、教学媒体、资源的运用

纸板承受压力试验需要废旧纸盒的纸板和给纸板加压的重物,由于是第一个课时,不要求学生准备材料,教师应提供足够的材料。

四、学生学习状态分析

学生对结构有一定的了解。对结构的功能和分类也有一定的基础。另外,学生在物理课中已学习了有关力学的知识,对物体的受力分析有比较好的基础。但是由于受力分析是物理课教学中的难点,多数学生在受力分析中还是有困难的,所以在教学中还要利用模型演示形变的情况,分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力等。

五、教学策略

从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论, 通过有趣的小试验, 强化对不同类型结构的特点的理解。

(一)教法:

在教学过程中,采用讲授法、阅读法、案例分析法和提问法,让学生共同讨论、分析、交流互动等教学形式交叉和渗透灵活运用,并始终贯穿于整个课堂教学当中。本课时要求学生亲历纸板承受压力试验并运用多媒体教学设备,将与教学相关的图片展示给学生,都是为了让学生尽快获得感性认识,并上升到理性认识。

(二)学法:

鼓励学生自主探究和合作交流,引导学生自主观察、总结,在与他人的交流中丰富自己的思维方式,获得不同的体验和不同的发展。引导学生从力学的角度理解结构的概念并注意基本受力形式与物理学中力的区别和联系。

六、教学过程:

(一)通用技术必修2学习介绍:

1、通用技术必修2是一门什么课程?

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……我们今天努力学习技术, 是为了明天把我们的国家建设得更加美好。

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。“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相关联。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,努力提高技术理论素养,增强各种思维能力。

(2) 参照教材中的案例,触类旁通, 举一反三。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, 培养动手解决技术问题的能力和技术应用能力。

(3) 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 学习技术课程, 尤其是“技术与设计”,会遇到困难, 会感到辛苦, 我们要以坚强的意志力, 鼓起战胜困难继续前进的勇气, 努力增强我们的耐挫力, 磨炼我们的意志品质。

同学们,努力吧!

(二)案例引入

(板书)【第一单元 结构与设计

1、放映蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等结构图。

(板书)【一、无处不在的结构】

世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。

2、引导学生观察结构图。

引导学生分析蜂窝的结构。这种结构的优点在哪里?

3、让学生归纳结构概念:

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

4、让学生阅读案例:

苍耳子与尼龙搭扣;

鸟与飞机;

鹰眼与导弹跟踪系统。

5、让学生思考:为什么要研究结构?

(三)思考与分析:

1、启发学生回答:通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究, 给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 更好地服务于人类。

2、讨论以上三个案例,重点讨论“鹰眼与导弹跟踪系统”。

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。而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。

3、进一步拓展:

除了根据鹰眼的结构,人们正在研制“ 鹰眼”导弹系统以外,你还受到哪些启发?

如果在人类的视网膜上象鹰一样有两个凹槽,世界将会如何变化?

将来运用技术手段在人的视网膜造出两个凹槽,有这种可能吗?

看来我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗,打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢?

启发学生回答:凭大脑,凭学习,人类把几千年知识在几年十几年中继承过来并在原来的基础上进行创新,现在进入知识经济时代,人类知识总量几年就要翻一番。

教育学生:人与人之间有竞争,而且可能很激烈,能否立于不败之地,在于不断学习。

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?

羊毛衣,潜水艇……。

让学生阅读案例:魁北克大桥的坍塌。

大桥坍塌的原因是什么?

擅自改变桥的结构。

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。

请分别列举自然界、技术领域、社会领域给你印象较深的有关结构的事例?

(四)学习“2 结构与力”

1、(板书)【2 结构与力】

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。

2、分析一块豆腐的受力情况,讲解应力概念。

当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力 , 称为内力。应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。用公式表示应力为σ =F/s, 其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积 , σ是应力。

3、讲解构件的基本受力形式:拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。

4、案例分析:人坐在椅子上, 椅面受到的力;行人和车辆通行的桥面受到的力。

5、指导学生概括五种基本受力形式:

拉力 物体所承受的拉拽力
压力 挤压物体的力
剪切力 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
扭转力 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力
弯曲力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力

 

学习椅面、简易桥梁的受力分析案例,分析结构是如何承受力的。

展示一些采用架、梁、拱结构的建筑物的图片。

(五)指导学生做“纸板承受压力试验”:

比较不同形状的纸板承受压力的大小。

试验准备、试验过程(略)

回答问题:

1.哪种情况下纸板的抗压能力最强?

2.举例说明这一结论在实际应用中有什么意义。

3.如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化?

(六)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。

进一步挖掘:石磨在推动过程中,绳子在空间的轨迹是一个什么图形?

(七)课后作业:p011 练习1、2题

七、教学反思:

我反思本课时的闪光点主要有三点:

(一)对教材进行了挖掘。顾建军主编的江苏教育版的教材精选了一些很好的案例。“鹰眼与导弹跟踪系统”就是其中之一,很值得深挖。我让学生自学了这个案例之后,并不是要学生回答案例中的相关知识就完事。而是要学生讨论并回答三个问题:一是为什么要研究鹰眼的结构?这个问题较易回答,通过对鹰眼结构的分析研究把成果运用到技术领域,开发出新的产品,如导弹跟踪系统,更好地为人类服务。第二个问题是如果在人类的视网膜上象鹰一样有两个凹槽,世界将会如何变化。问题一提出,教室里非常安静,随后课堂气氛开始活跃,同学们议论纷纷,几个同学迫不及待地回答:

“人会具有老鹰的辨别力”。

“人会变成‘超人’”。

“会出现新的犯罪”。

……。

第三个问题是:将来运用技术手段在人的视网膜上造出两个凹槽,有这种可能吗?课堂气氛进一步活跃,又是几个同学抢着发言:

“有这种可能,现在我们能够破译人的遗传密码”。

“可以通过把老鹰的基因移植到人体上来,使人类视网膜具有两个凹槽”。

……。

课上到这里我仍然继续发挥:“看来我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗,打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢?学生回答,凭大脑,凭学习,人类把几千年知识在几年十几年中继承过来并在原来的基础上进行创新,现在进入知识经济时代,人类知识总量几年就要翻一番。然后乘机教育学生,人与人之间有竞争,而且可能很激烈,能否立于不败之地,在于不断学习。

(二)对教材进行了拓宽。高一学生已对物体受力分析有了较好的基础,我出了一道这样的题,当在一个水平桌面上的A物体上面加上一个B物体时,A物体所受的合外力与未加B物体前一样仍然是零,从所受的合外力来看似乎与它上面不加B物体是一样的。这时我提出问题,对于A物体来说,上面加了B物体,难道真的对它没有影响吗?学生回答有影响,然后我再问,会影响到A物体的什么,引导学生回答出“架构形态”。如果A物体是块豆腐,上面的物体又很重,那么它原来的架构形态将不复存在。在这里,我通过对教材进行了拓宽让学生较好地理解了架构形态。同时进一步指出,物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。而技术学则关注一个物体内部受力情况。

(三)培养学生的空间想象能力。在探究石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来时,我进一步提问,石磨在推动过程中,绳子在空间的轨迹是一个什么图形?启发学生回答出“圆锥形”,有意识培养学生的技术空间想象能力。

不足的是在小试验中给纸板加压的重物不规范,也未对重物的质量进行测量,应尽快建立试验室,购足试验仪器,为教师教学提供方便。

八、案例点评:

拓宽深挖法就是通过适当的讲授,拓展教材的广度,挖掘教材的深度。徐老师这节课除拓展教材的宽度外,还挖掘了教材的深度。徐老师通过分析一块豆腐的受力情况,讲解“架构形态”和应力概念,对教材进行了拓宽。通过“鹰眼与导弹跟踪系统”的案例分析,对教材进行了深挖。通过探究石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来,启发学生回答石磨在推动过程中,绳子在空间的轨迹是一个“圆锥形”,有意识培养学生的技术空间想象能力。从以上生动的例子可以看出,通用技术教师教学的创造性首先体现在对教材的处理上。教材往往把知识以定论的形式直接呈现在学生的面前,学生看到的是思维的结果,看不到思维活动的过程。具有创造性的教师应该使课本上的知识“活”起来。导演对剧本的处理是一种再创造,与此同理,教师并不是教材和参考书的 “留声机”,而是要针对学生的心理特点和已有知识,对教材进行科学和艺术的处理,从而形成可以操作的教学思路。这就是一个教学再创造的过程。这也是人们常说的“用教材教,而不是教教材”。

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