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第六章 制作模型或原型
一、学科核心素养要求
1、技术意识：
（1）能结合具体案例的辨析，形成对技术的理性态度和评价。
（2）通过案例分析比较常见材料的应用环境。
2、工程思维：
材料、工具、工艺的选择、比较及权衡。
3、物化能力：
（1）通过制作模型和原型掌握材料的合理加工。
（2）通过台灯的案例分析，掌握制作模型材料和工具的选择；通过PPT图片和实物感受，了解各种电子电工工具的使用。
（3）理解对材料合理规划，可提高材料的利用率，保证产品的质量。
（4）木工常用工具的使用方法。
4、创新设计：
让学生理解，设计产品时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺性以及材料的成本。
5、图样表达：
（1）识读常见的技术图样。
（2）能根据设计方案制作模型和原型。
二、教学重点
（1）知道模型及其功能；使设计对象具体化，便于交流沟通；帮助分析设计的可能性，把握设计的可靠性。
（2）理解模型制作在产品设计的不同阶段的不同作用。
（3）通过案例分析，让学生掌握常见材料的应用环境和特性。
（4）根据设计的方案和产品用途，选择合适的材料，并对材料进行合理的规划。
（5）工艺的含义和常用工艺的种类。
（6）学习木工加工工艺与工具使用的方法。
三、教学难点
（1）认识模型作为设计方法和手段在设计中的应用。
（2）认识模型在设计中的应用。
（3）体验工艺的价值。
（4）学习木工加工工艺与工具使用的方法。
（5）根据设计方案和已有条件选择加工工艺，并正确、安全的操作。
四、教学过程
（一）认识模型或原型
1、模型：模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。
模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体设计语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通。
由于大部分工业产品是在大规模、自动化和巨额资金投入下生产出来的，因此仅凭图纸提供设计意图很难把握设计的可靠性。一旦失败，损失将十分惨重。所以，一件较复杂的产品必须通过模型制作，才能投入生产。
模型制作是技术设计中的一个环节，也是一种技术方法。通过模型可以研究技术活动的规律和特征。在实际设计时，往往需要根据不同的要求制作不同的模型。
2、草模
草模用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表达出来，供设计人员深入探讨时使用。
3、概念模型
概念模型用于设计构思初步完成之后，在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、产品与环境的关系等，从整体上表现产品造型的完整概念。
4、结构模型
结构模型用于研究产品造型与结构的关系，能够清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并在一定条件下用于试验。
5、功能模型
功能模型主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。
6、展示模型
展示模型是在结构模型与功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确的尺寸，选择恰当的比例，做成的与实际产品形态高度相似的模型。作为产品的样品，展示模型为研究人机关系、结构、制造工艺、外观以及市场宣传等提供了实体形象，并可以直接向设计委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。
7、制作台灯的草模
体验目的：通过台灯草模的制作，了解草模在技术设计中的作用。
情境展示：在向老师和同学们介绍设计方案时，孙宇用平面设计草图进行展示，沟通交流时做了详细的文字介绍和口头说明，费了很大的劲才将设计构思清晰地展现出来。
问题分析：草模制作过程蕴含着丰富的思维转换过程。如何运用草模将设计构思尽可能准确地表达出来是问题的关键。此外，还要考虑制作草模的材料、连接方式、加工工艺及其相应的技术参数等。
材料：造型材料（泡沫、橡皮泥、土豆、萝卜等）、支撑材料（牙签、吸管等）。
工具：美工刀、剪刀、尖嘴钳、热切割刀。
主要过程：
（1）按照设计方案分别制作台灯草模的底座、灯罩等部件。
（2）使用牙签、吸管等材料将台灯的不同部件连接起来。
（二）常用的制作工具
1、木材
教师：生活中由木材制作的产品有哪些？
学生：木制家具、木雕 、木桥、木碗等。
教师：木材能够广泛应用的原因是什么？
学生：木材具有较好的强度性能和良好的加工性能。
教师：介绍木制材料的种类（用图片说明简单介绍）。
教师：劈柴时为什么总是顺着木柴的“丝”（纹路）来劈，不横向劈呢？
学生：实木材料具有各向异性的特点。
教师：木板可分为实木板材和人工板材。人工板材门与实木板材门相比其最大的优点在哪里？
学生：人造板材幅面大。
学生讨论：实木板材和人工板材的优缺点（通过讨论实木板材和人工板材的优缺点让学生进一步理解实木板材和人工板材的性能和应用环境）。
2、金属
教师：古代造桥和现代造桥分别采用什么材料？
学生：古代造桥主要采用木材和石材，现在造桥主要采用金属（钢材）。因为金属（钢材）强度比木材大，自重比石材轻。
强度：材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
教师：为什么框锯不能锯割金属，手锯能锯割金属？
学生：框锯的锯条的硬度比金属低，手锯锯条的硬度比金属高。
硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度也是材料的力学性能之一。
3、塑料
教师：为什么用塑料桶取代木桶，生活中还有哪些用品被塑料制品取代？
学生：塑料桶轻便、价格低廉、加工成型方便。自行车脚踢板、鞍座，汽车内饰、保险杠，箱子等。
塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料
热塑性塑料：应用最广的塑料之一，以热塑性树脂主要成分，并添加各种助剂而配制而成。在一定的温度条件下，塑料能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变；这种状态可多次反复且始终具有可塑性。适用于各种薄膜、薄片、管材等制件，广泛用于包装、雨具、育苗薄膜以及生活用品、玩具等产品中。
热固性塑料：指在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。适用于炒锅锅把手和高低压电器外壳。
4、新材料
介绍：磁性材料、木质3D打印材料、木质素纤维。
（三）模型的制作
工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法和过程。它体现了生产活动中的知识和经验，并随着人们认识的深入和经验的累积而不断地改进和发展。工艺分为很多种，常见的有加工工艺、装配工艺、检测工艺和表面处理工艺等。
一件木制品是由若干构件组成的。在加工之前，需要根据设计作品的规格、尺寸等，在待加工的材料上用相应的工具画出加工轮廓线、基准点和基准线。
为了保证画线准确无误，以及检测零件是否符合图样的要求，就需要用测量工具来进行相应的测量。由于不同零件有不同形状和不同精度要求，因此，量具也有不同的类型和规格。木工工艺中常用的量具有钢卷尺、钢直尺、角尺，常用的画线工具有木工铅笔、墨斗、画线规等。
锯割是将尺寸较大的木材沿着画定的线开锯、分解、开榫、锯削、截断的一种操作，在木材成型加工中较为常用。锯割加工中使用的工具是锯子，锯子的种类很多，常用的有板锯、刀锯、钢丝锯等。
锯割加工时，锯缝会有一定的消耗量，因此在画线时，要根据锯割的需要留出一定的余量。对于锯缝的消耗量，一般大锯约为4毫米，中锯为2～3毫米，细锯为1.5～2毫米。
对于木质板材的切割，除了使用传统的木工锯外，还可以使用激光切割机等设备对木板进行精确、快速地切割。
木工常用的钻孔工具有凿子、手摇钻、手电钻和台钻等。使用手电钻时，应单手持钻，对准孔中心，扣紧开关，均匀用力加压。待孔快钻透时，减小压力。
木材的连接方式主要有螺栓连接、钉接、榫接、合页连接、胶连接等。
木工表面处理的方式有很多种。比较大的木料表面可以用木工刨削，小的加工面可以用木锉锉削，还可以用抛光机和细砂纸打磨处理，最后用油漆涂刷，完成表面处理。
在电气元器件和连接台灯电路时，还需要电子电工工具。
五、教学反思

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