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《通用技术》必修二（苏教版）教案
课 题 结构及其设计-简单结构的设计 课 型 班课 课 时 1
学习目标 教学目标：简单结构的设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 知识目标：学生能够理解结构设计的基本目标和要求，包括设计规范、使用者需求、以及国家标准和规范。 技能目标：学生能够识别并分析结构设计中应考虑的主要因素，如稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制。 情感目标：培养学生的安全意识，理解在结构设计中安全因素的重要性，以及在设计中考虑使用者需求的伦理责任。 任务二：设计并制作站立式办公桌 知识目标：学生能够掌握站立式办公桌的设计原则，包括桌面、支撑结构和高度调节结构的设计要点。 技能目标：学生能够应用所学知识，设计并制作一个站立式办公桌，包括选择材料、连接方法和优化设计。 过程与方法目标：学生能够进行市场调查，分析设计要求，构思并选择设计方案，以及规划制作过程。 情感与态度目标：通过团队合作完成设计和制作任务，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力，同时激发对结构设计的兴趣和创造力。 具体目标包括： 理解结构设计的目标与要求：学生能够解释结构设计的目标，如功能实现、设计规范满足、使用者需求，以及国家标准和规范的重要性。 分析结构设计主要因素：学生能够分析结构设计中稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制的重要性，并能够将这些因素应用到设计决策中。 设计桌面：学生能够设计具有适当强度和人机关系的桌面，考虑材料选择、功能分区和升降机制。 设计支撑结构：学生能够设计具有稳定性和强度的支撑结构，考虑支撑形式、组合方式、材料选择和构件连接。 设计高度调节结构：学生能够设计能够实现固定和方便调节的结构，满足人站立和坐着使用的需求。 选择连接方法：学生能够根据功能、强度和操作简便性选择合适的连接方法。 团队合作与沟通：学生能够与团队成员合作，有效沟通设计想法，共同决策并解决问题。 实践操作能力：学生能够使用通用技术实践室的基本工具和设备，进行结构的制作和优化。 评估与优化：学生能够根据设计要求和试验结果，评估结构性能，识别问题并提出优化方案。 通过实现以上教学目标，学生不仅能够掌握结构设计的基本理论和实践技能，还能够在实际项目中应用这些知识，培养创新思维、团队合作能力和问题解决能力，为未来的职业发展和终身学习打下坚实的基础。
学习重难点 学习重难点：简单结构的设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 学习重点： 理解设计目标与要求：掌握结构设计的目标（功能实现、设计规范满足、使用者需求），以及设计必须遵循的国家标准和规范。 识别结构设计主要因素：掌握结构设计中应考虑的关键因素，包括稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制。 学习难点： 应用设计规范于实际设计：将设计目标和国家标准规范具体应用到结构设计中，确保设计既满足功能需求又符合安全标准。 平衡设计因素：在设计中综合考虑并平衡多个相互影响的因素，如在追求结构强度的同时确保成本控制，或在提高安全性的同时不牺牲适用性。 任务二：设计并制作站立式办公桌 学习重点： 功能设计：理解站立式办公桌的功能需求，如桌面的升降机制、稳定性和强度。 结构设计与分析：掌握桌面、支撑结构和高度调节结构的设计要点，理解各部分的相互作用。 材料与连接选择：根据设计要求选择合适的材料和连接方式，确保结构的稳定性和耐用性。 方案评估与优化：基于设计要求和实际制作过程，评估并优化设计方案。 学习难点： 高度调节结构设计：设计能够方便、稳定地实现桌面升降的高度调节结构，同时确保结构的稳定性和安全性。 连接方法选择：选择既能满足功能需求，又能确保结构强度，同时便于装配操作的连接方法。 实际制作与理论设计的结合：将理论设计转化为可实际操作的制作过程，包括材料选择、工具使用和制作技巧。 设计优化：根据试验结果，识别设计中的不足并提出有效的优化方案，以提升结构性能和用户体验。 通过掌握以上学习重难点，学生不仅能够深入理解结构设计的理论知识，还能够将这些知识应用于实际项目中，提升解决复杂设计问题的能力，培养创新思维和实践操作技能。
教学方法 教学方法：简单结构的设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 案例分析法：通过分析儿童自行车和玩具的结构设计案例，让学生理解设计规范和安全标准的重要性。 讨论与辩论：组织学生围绕结构设计的目标、要求以及主要因素进行讨论，培养批判性思维和团队协作能力。 角色扮演：让学生扮演结构设计师，面对不同设计需求时，考虑并平衡各种设计因素，如强度、稳定性、安全性等。 专家讲座：邀请结构设计领域的专家进行讲座，分享行业标准和实践经验，增强学生对设计规范的理解。 设计思维工作坊：通过设计思维工作坊，引导学生采用以人为本的设计方法，考虑使用者需求和体验。 任务二：设计并制作站立式办公桌 项目式学习（PBL）：以设计并制作站立式办公桌为项目，让学生在实际操作中应用理论知识，培养问题解决和创新设计能力。 团队合作与分工：将学生分成小组，每个小组负责设计的不同部分，如桌面、支撑结构和高度调节结构，通过合作完成整体设计。 原型制作与测试：鼓励学生制作原型并进行实际测试，根据GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013标准进行强度、稳定性试验，通过实践检验设计的有效性和安全性。 反思与优化：基于原型测试的反馈，引导学生进行反思，识别设计中的不足，提出并实施优化方案，培养持续改进的意识。 跨学科融合：结合工程学、材料科学、人体工程学等知识，让学生理解设计中跨学科知识的综合应用。 技术实践：利用通用技术实践室的工具和设备，让学生亲自动手制作，提升技术操作能力和实践技能。 通过上述教学方法的实施，学生不仅能够深入理解结构设计的理论知识，还能在实践中提升设计思维、团队合作、问题解决和创新设计的能力，为未来的职业发展奠定坚实的基础。
课前准备 课前准备：简单结构设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 阅读资料：提前阅读关于结构设计目标、要求以及设计规范的资料，理解结构设计的基本原则和国家标准。 案例研究：准备儿童自行车和玩具的结构设计案例，了解设计中考虑的稳定性、强度、安全性等关键因素。 设计要素列表：列出结构设计应考虑的所有主要因素，包括稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。 安全标准：熟悉相关设计安全标准，如儿童自行车的国家标准，理解设计中安全因素的重要性。 任务二：设计并制作站立式办公桌 市场调研报告：收集并分析站立式办公桌市场调研报告，理解用户需求和设计趋势。 设计要求清单：整理站立式办公桌的设计要求，包括桌面升降机制、稳定性、强度和制作可行性。 设计方案资料：准备三个设计小组提出的方案A、B、C的详细资料，包括设计草图、材料清单、连接方式等。 工具设备清单：列出通用技术实践室的基本工具和设备，如木工锯、手电钻等，以及可能需要的特殊工具。 材料清单：准备制作站立式办公桌所需的材料，如方木料、实木板、三聚氰胺板、铝板、不锈钢型材等。 连接材料清单：列出所有可能的连接材料，包括自攻木螺钉、铆钉、铁钉、螺栓螺母等，以及五金连接件的规格和数量。 制作流程图：绘制从材料准备到成品组装的制作流程图，确保制作过程清晰有序。 标准与规范：熟悉GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013等家具力学性能试验标准，为后续的试验和优化做准备。 安全装备：准备个人防护装备，如安全眼镜、手套，确保制作过程中的安全。 优化方案草案：基于可能的试验结果，准备一份初步的优化方案草案，以便在试验后迅速调整设计。 通过以上准备，学生将能够更有效地参与结构设计的分析和实践，理解设计过程中的关键要素，掌握制作站立式办公桌所需的知识和技能，为后续的设计和制作活动打下坚实的基础。
教学媒体 教学媒体：简单结构设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 多媒体演示文稿：使用PPT展示结构设计的主要目标、要求，以及考虑的主要因素，如稳定性、强度、安全性等，通过视觉化的方式帮助学生理解和记忆。 视频案例分析：播放儿童自行车和玩具的结构设计案例视频，让学生直观感受设计规范和安全标准的重要性，以及在实际设计中的应用。 互动软件模拟：使用结构设计软件，如SketchUp或SolidWorks，让学生通过模拟设计儿童自行车或玩具，体验设计过程中的考量和决策。 任务二：设计并制作站立式办公桌 3D模型演示：利用3D建模软件展示站立式办公桌的结构设计，包括桌面、支撑结构和高度调节结构，帮助学生理解设计细节和工作原理。 制作过程视频：提供制作站立式办公桌的分步视频教程，展示从材料选择、加工到装配的全过程，为学生提供直观的制作指导。 设计软件：提供CAD设计软件，如AutoCAD或Fusion 360，让学生在设计阶段能够精确绘制设计图和制作详细的设计方案。 虚拟现实体验：使用VR技术让学生在虚拟环境中操作和体验站立式办公桌的不同设计方案，增强对设计细节和用户体验的直观感受。 在线资源库：建立一个在线资源库，包含各种制作材料、连接材料和工具的详细信息，以及相关国家标准和规范的文档，供学生查阅和参考。 互动讨论平台：设立在线讨论区，让学生分享自己的设计方案，互相评论和提出建议，促进团队合作和创新思维。 通过上述教学媒体的使用，可以丰富教学方式，提高学生的学习兴趣和参与度，同时提供实践操作和创新设计的机会，帮助学生深入理解和掌握简单结构设计的知识与技能。
教学过程
教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
活动一： 创设情境 生成问题 教师展示一段关于儿童自行车和玩具的结构设计案例的视频，引导学生观察并思考设计过程中考虑的主要因素。随后，教师提出问题：“在结构设计中，哪些因素是至关重要的？安全在设计中扮演着怎样的角色？” 学生观看视频，小组内讨论并记录观察到的关键设计因素，然后全班分享，共同探讨结构设计的主要考虑因素。 通过具体情境的引入，激发学生的好奇心和探索欲，让学生在实际案例中理解结构设计的复杂性和安全性的重要性。
活动二： 调动思维 探究新知 教师分发关于站立式办公桌设计要求的资料，引导学生分析设计目标和要求，包括桌面、支撑结构和高度调节结构的设计要点。教师提问：“如何设计一个既实用又安全的站立式办公桌？” 学生阅读资料，分小组讨论站立式办公桌的设计方案，重点讨论如何实现桌面的升高和下降，以及如何确保结构的稳定性和强度。小组内分工，准备展示各自的设计方案。 鼓励学生主动思考和探究，通过小组合作，促进学生之间的交流和协作，提高问题解决能力和创新思维能力。
活动三： 调动思维 探究新知 教师展示三种站立式办公桌的设计方案（方案A、B、C），并讲解每种方案的特点和优势。教师提问：“你认为哪种方案最适合市场需求？为什么？” 学生分析三种方案，小组讨论并选择一个方案进行详细设计，包括材料选择、连接方法、制作流程等。学生利用CAD软件绘制初步设计图。 通过具体的设计方案分析，加深学生对结构设计要素的理解，同时让学生亲自动手设计，提高实践操作能力和设计技能。
活动四： 巩固练习 素质提升 教师组织学生进行设计图的展示和互评，鼓励学生提出改进建议。随后，教师指导学生根据GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013标准进行强度和稳定性试验的模拟，撰写试验报告。 学生展示设计图，参与互评，根据反馈优化设计方案。学生模拟试验过程，撰写试验报告。 通过互评和试验模拟，促进学生批判性思维的发展，提高学生的写作能力和科学素养。同时，通过优化设计方案，培养学生的创新能力和问题解决能力。
课堂小结 作业布置 课堂小结 在今天的课程中，我们深入探讨了结构设计的基本要素和设计站立式办公桌的关键步骤。首先，我们明确了在结构设计中，目标和要求至关重要，必须满足设计规范和使用者的基本需求，同时强调了安全在设计中的核心地位。我们分析了结构设计应考虑的主要因素，包括稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制。 随后，我们聚焦于站立式办公桌的设计，明确了设计要求和分析了桌面、支撑结构和高度调节结构的设计要点。我们讨论了三个设计方案（方案A、B、C），每个方案都有其独特的设计思路和实现方法。通过这些讨论，同学们不仅学习了设计的基本原则，还了解了如何将理论知识应用于实际设计中，包括材料选择、连接方法和制作流程。 最后，我们强调了设计的实践性和检验的重要性，通过模拟试验，确保设计的可行性和安全性。同学们也认识到设计是一个迭代优化的过程，需要根据试验结果进行调整和改进。 作业布置 个人作业 设计报告：请每位同学选择一个站立式办公桌的设计方案，撰写一份设计报告，包括但不限于设计目标、设计分析、材料选择、连接方法以及制作流程。报告中应包含至少一张设计草图或CAD设计图。 试验计划：基于GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013标准，制定一份试验计划，说明你将如何进行强度和稳定性试验，以及如何撰写试验报告。 小组作业 优化设计：小组内讨论并优化所选方案，基于课堂讨论和试验结果，提出至少3点改进措施。准备一份优化设计方案的演示文稿，包括改进前后的对比分析和预期的性能提升。 提交要求：个人作业和小组作业的电子版请在下周一之前通过学校的学习管理系统提交。小组作业的演示文稿将在下节课进行展示和讨论。 通过这些作业，我们期待看到大家将课堂所学知识运用到实践中，进一步加深对结构设计的理解，并培养团队合作和问题解决的能力。
板书设计 任务一：分析结构设计应考虑的主要因素 目标及要求 功能实现 满足设计规范 使用者基本需要 示例：儿童自行车 锻炼手脚协调 国家标准和规范 示例：儿童玩具 材料安全（塑料、硬纸板） 韧性、牢固性 主要因素 稳定性 强度 安全性 适用性 耐久性 成本控制 安全优先 任务二：设计并制作站立式办公桌 设计要求 方便快捷升降 稳定性和强度 结构简单，易于制作 设计分析 桌面 材质强度 功能分区 支撑结构 稳定性 强度 高度调节 高度调节 固定 调节范围 连接方法 铰连接或刚连接 五金连接件 功能实现 强度 装配简便 方案A 折叠桌 桌面：600 mm x 450 mm三聚氰胺板/实木集成材 支撑：四边形结构 连接：金属连接件 方案B 整体设计 桌面：实木板 支撑脚：“X”形 连接：自攻木螺钉、榫卯 方案C 直立式升降 桌面：实木长条板 高度调节结构：圆木棒、圆钢棒 制作与试验 材料、连接材料、工具 制作过程 强度、稳定性试验 试验报告 优化 试验结果分析 设计方案改进 此板书设计简洁明了地概括了课程中的关键信息，便于学生快速回顾和理解结构设计的主要因素和站立式办公桌的设计过程，同时突出安全性和功能性在设计中的核心地位。
教学反思 教学反思：简单结构设计与站立式办公桌制作 课程目标与设计 本课程旨在引导学生理解结构设计的基本原则，特别是稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制的重要性。通过设计并制作站立式办公桌，学生们将理论知识与实际操作相结合，深化对结构设计要素的理解。 教学方法与互动 采用项目导向学习（PBL）的方法，让学生分组进行站立式办公桌的设计和制作，鼓励创新思维和团队协作。通过市场调查、设计分析、方案构思、材料选择、连接方法讨论，以及最终的制作与试验，学生不仅掌握了结构设计的关键步骤，还学会了如何将设计理念转化为实际产品。 学生参与度与反馈 学生参与度高，对设计和制作过程充满热情。小组讨论和方案展示激发了学生的创造性思维，他们能够积极提出问题，寻求解决方案。通过优化设计方案的环节，学生们学会了批判性思考，能够根据试验结果进行设计改进，这不仅提高了他们的问题解决能力，也增强了对设计流程的理解。 面临的挑战与改进 时间管理：部分学生在设计分析阶段花费时间过多，导致制作和试验阶段时间紧张。未来课程中，需要更明确地指导时间分配，确保每个环节都能得到充分的探索。 技能差异：学生在设计软件使用、材料加工技能上存在差异，影响了团队合作效率。建议增加技能培养环节，如CAD设计软件基础培训，以及木工、金属加工等实践技能培训，以提高整体设计与制作能力。 资源利用：部分小组在材料选择和工具使用上缺乏效率，导致成本增加。未来课程应加强资源管理和成本控制的教学，引导学生在设计初期就考虑成本效益。 安全性教育：虽然课程强调了设计中的安全因素，但在实际操作中仍需加强安全意识教育，确保学生在使用工具和材料时遵循安全规范。 结论 通过本次课程，学生不仅掌握了结构设计的基本原则，还学会了如何将理论知识应用于实践，通过团队合作完成了站立式办公桌的设计与制作。虽然在时间管理、技能差异、资源利用和安全性教育等方面存在挑战，但通过不断优化教学方法，可以进一步提升学生的学习体验和技能水平。未来，课程设计将更加注重实践操作与理论知识的平衡，同时加强学生在设计、制作和团队协作方面的技能培养。

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