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第二节：探究结构教学设计
一、学情分析
学生通过第一节的学习和日常生活中的常识，对结构和结构的受力情况有了初步的认识，但对影响 结构的稳定性和强度的具体因素还不是很清楚，而这些知识正是学生今后设计结构时的重要理论基础。 要认识结构的稳定性和强度就必须了解一些结构力学的知识，而结构力学是学生学习的难点。本节通过 一些技术试验深入浅出地让学生自主探究，分析影响结构的强度和稳定性的因素。
二、教材分析。
1.本节的主要内容及在本章中的地位
本节的主要内容有：结构的稳定性、强度、连接，以及结构的强度和稳定性试验。本节承接了第一 节认识结构的内容，主要让学生理解影响结构稳定性和强度的因素，初步应用应力的公式进行计算， 通过技术试验分析影响结构强度和稳定性的因素。本节是本章的核心内容，为学生学习结构设计打下 基础。
2.教学重点、难点
重点：理解结构的稳定性和强度的含义，能运用应力的公式进行简单计算。难点：通过技术试验分析影响结构强度和稳定性的因素，并写岀试验报告。
三、学习目标
(1)了解结构稳定性和强度的含义，理解应力、内力的含义与关系，了解连接方式对结构的影响。
(2)能运用应力的公式进行简单的应力计算。
(3)培养应用技术试验分析问题的能力，并撰写试验报告。
(4)学会利用应力与强度的关系，以及结构的连接与结构的强度、稳定性的关系来解释一些日常 现象。
(5)通过A形铝梯的实例，理解结构的稳定性。
(6)通过两个技术试验，分析影响结构强度和稳定性的主要因素，并写出试验报告。
(7)通过因结构不稳定而坍塌的广告牌实例，让学生树立质量管理的观念和对产品的安全性负责的 社会责任感。
(8)技术试验的过程可以培养学生善于观察、勇于实践、认真分析的技术品质。
四、教学理念与方法
通过日常生活中的事例让学生了解结构设计在技术设计中的重要性，并在技术试验中融入斯金纳的 程序教学法。
(1)把结构的稳定性和结构的强度问题，分解成几个小问题，让学生逐一解决，从而降低问题的 难度。
(2)教师与学生之间、学生与学生之间，在每个问题解决的过程中都进行及时地反馈，让学生少走 弯路。
(3)教师在学生完成每步后都给予表扬和肯定，通过鼓励提高学生学习的积极性。
(4)通过以上方法可以大大提高学生的学习效率，增强学生的学习自信心，提高教学质量，保证教 学目标的达成。让学生在课堂实践和技术试验中，通过分析试验结果，发现影响物体结构稳定性与强度 的因素，初步形成从试验数据中分析归纳出理论的能力。
五、核心素养
技术意识：通过感知生活中的现象以及进行技术试验，形成对结构稳定性和强度的基本概念， 学会从结构稳定性和强度的角度分析事物，了解探究结构稳定性和强度对人类技术发展的重要性。创新设计：探究结构的过程中，设置具有不同影响因素的试验，使学生了解要解决某一特定问 题要解决的主要技术问题。工程思维：引导学生通过探究生活中常见物品的稳固性，由点及面，了解一般结构的稳定性和 强度，并进行多因素分析试验，使学生形成初步的工程意识和思维。图样表达：在讲解结构的相关知识时，配以丰富的结构草图、立体图等，引导学生结合日常生 活情境，识读常见的技术图样，能用简单的草图表达与交流设计构想。
六、教学过程
新课引入：思考？怎样才能使结构稳固？播放比萨斜塔的视频。何比萨斜塔斜而不倒？
（一）验证形状对于结构稳定性的影响
1.实践：教师将A形铝梯带到课堂上，让学生根据A形铝梯的特征，完成以下实践活动：
(1)分析A形铝梯两个梯面和横杆构件分別受到什么 力的影响，有什么特点。
(2)利用雪糕棒和图钉等材料制作一个简易的梯子模型，并设计技术试验测试其稳定性，比较哪种几何图形 更加稳定，提出证明依据。
(3)根据受力分析的情况以及技术试验的结果，讨论 A形铝梯如何承受人的压力，以及几何图形对于结构稳定性的重要性。
2.跨学科证明。
引导学生利用所学的简单几何知识，证明三角形与其 他平面几何图形相比更加稳定。
影响结构稳定性的因素
结构的稳定性与其几何形状、支撑面面积的大小和重心位置密切相关。结构要达到稳定，首先,整体几何形状必须科学合理；其次，支撑面面积越大，重心越低，其稳定性越强。因此，在进行结构设计时，要尽可能使结构所受的重力集中在底部，降低重心，并使其重心垂线落在支撑面内,从而提高结构的稳定性。
（二）强度与应力
通过一些结构因强度不足而发生倒塌的素材，引出问题：为什么结构在满足稳定性的前提下，受到外力时还是会被破坏，是什么导致了这样的变化？从而引出结构 强度和应力的概念。
强度：在工程技术中，不允许任何构件在正常工作的情况下被破坏，这就要求构件必须具有抵抗破话的能力，这种能力称作强度。
应力：构件单位截面积所受的内力称为构件的应力。
应力=内力/截面面积
σ：应力 N：内力 A：横截面面积
应力的单位是帕，符号是Pa。还有Mpa，面积的单位是平方米，内力的单位是牛。
应力的计算
2.强度与材料
用手挤压纸杯，纸杯会变形，而用同样的力挤压不锈钢杯，不锈钢杯的外形则无明显变化。
3.强度与形状强度与材料的形状：相同的材料，不同的形状
4.结构的连接
我们通常说的连接就是通过一定的方式把两件或两件以上的物体连在一起。
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。
刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。接、铆接、螺接等。
构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素，而构件连接处的强度取决于它的连接方式、连接技术和连接处的牢固程度。
（三）结构的强度及稳定性实验。
技术试验是解决技术问题的重要方法。技术试验有多种作用，如通过对不同材料进行强度试验，可选择出符合设计要求的材料；对结构进行加载模拟试验，可检测或改进结构的强度。技术试验有多种方式，如撞击试验、承载试验和模拟试验等。
七、课后反思
本节课通过一系列的技术试验，使学生深入了解结构的稳定性和强度及相应的影响因素，学生在本 节课的学习中有较大的兴趣，能够在教师的引导下感知生活中的案例并进行技术试验，认识结构的稳定 性和强度的重要性，提高相应的技术意识；能够在探究结构的过程中，通过技术试验提高创新设计和工 程思维；还能够通过绘制结构草图来提升图样表达能力。

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