簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)全解

1、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材依據(jù)通用技術(shù)蘇教版技術(shù)與設(shè)計(jì)2 第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 第三節(jié)簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。二、課時安排：1課時三、設(shè)計(jì)思想1、教材分析：本節(jié)課是第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第三節(jié)簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這節(jié)課有兩個方面要求：一是能夠?qū)λ龅慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單分析，熟悉設(shè)計(jì)一個簡單結(jié)構(gòu)所應(yīng)考慮的主要因素；二是進(jìn)行一個簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)圖并制作模型或原型。分析教材本單元的前后章節(jié)常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析，這些章節(jié)中涉及到結(jié)構(gòu)與力、結(jié)構(gòu)的類型、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等知識點(diǎn)與本節(jié)課有很強(qiáng)的延續(xù)性，因此本節(jié)課重點(diǎn)應(yīng)放在如何在設(shè)計(jì)簡單結(jié)構(gòu)的過程中，結(jié)合這些知識點(diǎn)，讓學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)出既符合

2、要求又各具特點(diǎn)的簡單結(jié)構(gòu)。2、設(shè)計(jì)理念：簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于這個簡單結(jié)構(gòu)“載體”的選擇。按照教材上的要求選擇簡易相框的制作，在實(shí)際教學(xué)中很難吸引學(xué)生的興趣?，F(xiàn)在的學(xué)生數(shù)碼相機(jī)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(jī)中欣賞，卻很難會再打印出來放在相框中。甚至還有一些學(xué)生，他們擁有電子相框、MP4等電子設(shè)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(jié)構(gòu)，才能充分調(diào)動學(xué)生積極性和主動性，培養(yǎng)他們對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的興趣。因?yàn)槭墙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以我很自然就會考慮到橋梁的設(shè)計(jì)，考慮到上學(xué)期讓同學(xué)們分組用報紙自由發(fā)揮設(shè)計(jì)過不同結(jié)構(gòu)的橋梁，本學(xué)期學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、以后，提升了難度，讓同學(xué)們在給定的場景下設(shè)計(jì)出自己的橋梁，并用電腦軟件在交互式白板上當(dāng)堂設(shè)計(jì)，用軟件當(dāng)堂測試、評估，達(dá)到更好的教學(xué)效果，我決定選擇用軟件在電子交互式白板上設(shè)計(jì)橋梁。3、教學(xué)策略設(shè)計(jì)：第一個環(huán)節(jié)：本節(jié)課是簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從課題上看包含兩部分內(nèi)容，一是結(jié)構(gòu)，二是設(shè)計(jì)，因此，為了學(xué)生能更好的進(jìn)入設(shè)計(jì)的狀態(tài)，要做好結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)基本知識的溫習(xí)環(huán)節(jié)，尤其是設(shè)計(jì)。另外，要講清楚設(shè)計(jì)時要考慮的主要因素和橋梁設(shè)計(jì)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(xué)前后桌分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。同學(xué)前后桌分組，一組46人，每組同學(xué)根據(jù)導(dǎo)學(xué)案完成分組任務(wù)，此環(huán)節(jié)分配16分鐘。

4、（小組任務(wù)規(guī)則：每小組根據(jù)導(dǎo)學(xué)案完成任務(wù)分配，在規(guī)定時間內(nèi)完成橋梁整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并完成圖紙繪制，寫出設(shè)計(jì)分析，模型制作）第三個環(huán)節(jié)：根據(jù)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(jié)點(diǎn)評，此環(huán)節(jié)4分鐘。4、學(xué)情分析：在學(xué)習(xí)完必修一的內(nèi)容，同學(xué)們已經(jīng)具備設(shè)計(jì)全過程的基本技術(shù)素養(yǎng)，再加上高中階段的學(xué)生已有一定的物理力學(xué)知識和動手實(shí)踐的基礎(chǔ)，完成橋梁的設(shè)計(jì)情況應(yīng)該普遍較好。但是由于是第一次接觸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很多很好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往在制作過程中會因?yàn)樵O(shè)計(jì)與制作的脫節(jié)而“流產(chǎn)”。但是不斷的修正設(shè)計(jì)動手制作的過程本身就是一個良好的創(chuàng)新實(shí)踐

5、過程，在這個過程中每個用心的學(xué)生都能體會到自己設(shè)計(jì)的樂趣。限于學(xué)生對橋制作的結(jié)構(gòu)認(rèn)識的不同、掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平能力的不同，學(xué)生們最終制作出的橋完成設(shè)計(jì)要求的結(jié)果差異性也很大。動手能力強(qiáng)、思維靈活的同學(xué)更容易設(shè)計(jì)出承載比較高的作品，這樣可以讓他們把自己成功的經(jīng)驗(yàn)向其他同學(xué)們分享。動手能力較弱、思維比較遲緩的同學(xué)可能更多的體驗(yàn)解決問題過程的艱辛，這個過程同樣是一份可貴的經(jīng)驗(yàn)，而且他們對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解尤為深刻。四、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能目標(biāo)：（1）理解結(jié)構(gòu)的涵義、結(jié)構(gòu)與力之間的關(guān)系。（2）理解設(shè)計(jì)一個簡單結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的主要因素。（3）能夠?qū)蜻M(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析。（4）能繪制橋結(jié)構(gòu)的草圖，并制作橋結(jié)構(gòu)模型

6、。2、過程與方法目標(biāo)：（1）在制作過程中，能夠?qū)τ绊憳蚪Y(jié)構(gòu)的各個因素進(jìn)行合理的分析與恰當(dāng)?shù)男拚?。?）初步學(xué)會設(shè)計(jì)給定條件下簡單的橋結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)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(biāo)：（1）形成和保持學(xué)生了解結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)的興趣與熱情。（2）體驗(yàn)解決問題過程的艱辛和獲得成功的喜悅。（3）認(rèn)識技術(shù)的創(chuàng)造性特征，培養(yǎng)勇于創(chuàng)造的個性。五、教學(xué)重點(diǎn)完成橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并畫出草圖；選擇合適的構(gòu)件類型和連接方式搭建橋結(jié)構(gòu)模型。六、教學(xué)難點(diǎn)設(shè)計(jì)出給定條件下具有一定穩(wěn)定性和強(qiáng)度的橋。七、教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)資源準(zhǔn)備：導(dǎo)學(xué)案，多媒體教學(xué)設(shè)備、教學(xué)課件PPT、一次性木筷、橡皮筋等。八、教學(xué)過程1、溫故而知新（1）設(shè)

7、計(jì)的一般過程設(shè)計(jì)的一般過程發(fā)現(xiàn)與明確問題制定設(shè)計(jì)方案制作模型測試、評估及優(yōu)化編寫規(guī)格說明書（2）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、強(qiáng)度的主要因素影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性重心位置支撐面大小結(jié)構(gòu)體的形狀 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度構(gòu)件的形狀構(gòu)件的材料構(gòu)件連接方式剛連接鉸鏈接2、新課教師：仔細(xì)觀察下面三幅圖片，思考設(shè)計(jì)以下結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮的主要因素是什么？ 圖二圖一圖三學(xué)生思考并回答（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素A、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)及要求例如：如下圖中兒童自行車設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能是代步，目標(biāo)是鍛煉兒童的手腳協(xié)調(diào)能力。同時，要滿足童車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。教師：根據(jù)以上所學(xué)內(nèi)容，橋的功能和目標(biāo)是什么？國家規(guī)范要求是什么？教師：橋的功能是橋

8、可以作為路的一部分，供車輛行駛，行人行走。橋的目標(biāo)是跨越自然或認(rèn)為障礙到達(dá)目的地。公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （JTJ021-89）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTJ023-85）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 （JTJ041-89）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （JTJ001-97）城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 （CJJ11-93）公路工程抗震設(shè)計(jì)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(yùn)輸荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu),是橋梁結(jié)構(gòu)安全的保證.包括(1)橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu).上部結(jié)構(gòu))、(2)支座系統(tǒng)、(3)橋墩、(4)橋臺、(5)墩臺基礎(chǔ)。五小部件是

9、指直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件,過去稱為橋面構(gòu)造.包括(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(jī)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(jié)構(gòu)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、圬工橋、鋼筋砼橋、預(yù)應(yīng)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

10、500 L0100 大橋 L100 L040 中橋 30<L<100 20L0<40 小橋 8L30 5<L0<20 涵洞 L<8 L0<5 二、各類橋梁的基本特點(diǎn):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(nèi)最大跨徑在200m以下,國外已達(dá)240m.拱橋 在豎向荷載作用下,兩端支承處產(chǎn)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(dá)1200m.亦正是這個推力,修建拱橋時

11、需要良好的地質(zhì)條件.剛架橋 有T形剛架橋和連續(xù)剛構(gòu)橋,T形剛架橋主要缺點(diǎn)是橋面伸縮縫較多,不利于高速行車.連續(xù)剛構(gòu)主梁連續(xù)無縫,行車平順.施工時無體系轉(zhuǎn)換.跨徑我國最大已達(dá)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(shè)計(jì).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(dá)890m,懸索橋可達(dá)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(jié)構(gòu)等.梁剛架組合體系,如T形剛構(gòu)橋等.桁梁式橋：有堅(jiān)固的橫梁，橫梁的每一端都有支撐。最早的橋梁就是根據(jù)這種構(gòu)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，

12、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(jiān)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(jiān)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(yīng)力。現(xiàn)代的拱橋通常采用輕巧、開敞式的結(jié)構(gòu)。吊橋：是建造跨度非常大的橋梁最好的設(shè)計(jì)。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(zhuǎn)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）廊橋：加建亭廊的橋，稱為亭橋或廊橋，可供游人遮陽

13、避雨，又增加橋的形體變化。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(shè)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(shè)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(dú)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(xué)技術(shù)史學(xué)家、英國劍橋大學(xué)李約瑟博士（ J. Needham ）在中國科學(xué)技術(shù)史中說，中國橋梁在宋代有一個驚人的發(fā)展，造了一系列

14、巨大的板梁橋。到了當(dāng)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(jīng)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(jì)以前處于領(lǐng)先地位，今天，她依然是世界上舉足輕重的橋梁大國。B、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素人的個性化需要美觀壽命安全穩(wěn)定性強(qiáng)度成本功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）根據(jù)導(dǎo)學(xué)案開始分組任務(wù)教師：組織同學(xué)前后桌分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。同學(xué)前后桌分組，一組46人，每組同學(xué)根據(jù)導(dǎo)學(xué)案完成分組任務(wù)，小組任務(wù)規(guī)則：每小組根據(jù)導(dǎo)學(xué)案完成任務(wù)分配，在規(guī)定時間內(nèi)完成橋梁整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并完成圖紙繪制，寫出設(shè)計(jì)分析，模型制作。根據(jù)小組完成的情況，讓先完成任務(wù)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(wù)完成情況記錄小組完成情況記錄在導(dǎo)學(xué)案上。小組任務(wù)：前后左右