资源简介

《设计的一般过程——未来太空车》说课稿
一、教材分析：
《设计的一般过程》选自地质出版社高中通用技术必修一《技术与设计1》第二章第三节。这一节既是连接前后章节的纽带，也是对第三章到第七章的概括性描述，因此本节不仅是本章的重点，也是整本书的重点。
二、实验器材：
序号 材料
1 椴木板
2 电池盒
3 N20电机
5 连接器
6 螺丝刀
7 各种横梁 轴等
8 不同大小的车轮
9 螺丝包和轴套
10 442A齿轮
11 2mm轴
12 不同的动力源（太阳能板等）
13 双面胶
14 硅胶垫
15 电池 皮筋 软管 等耗材
实验创新要点
以未来太空车设计与制作为课题，依据课本设计的一般过程理论，结合STEM与创客教育方法，通过规划设计方案、制作太空车模型、技术试验、测试优化的环节，让学生体验科学技术课题探究全过程，提升学生的科学素养。
1.从简单理论学习到完整项目实践转变。让学生经历太空车设计 制作 优化全过程。
2.从简单模仿到自主创新设计转变，本课给学生提供了丰富的实验材料，让学生可以充分发挥想象力和创造力。
3.从简单展示到班级评比转变，我们会在课程结束前进行最佳创意组 最强性能组 未来新能组的评比 大大激发了学生的学习兴趣。
五、实验设计思路
本课通过通过导入 设计 制作 优化 总结来完成整个项目式学习。将STEM创客的理念融入到每个环节里。让学生从活动中学，真正践行了杜威“从做中学”的教育理念。
通过规划设计方案、制作太空车模型、技术试验、测试优化的环节，让学生体验科学技术课题探究全过程，学会设计的一般过程，提升学生的科学素养。
通过探究太空车速度影响因素，复杂路面通过性的影响因素，攀爬高度的影响因素，逐步优化学生的设计作品，让学生了解技术试验的应用。
实验教学目标
1.通过任务驱动，让学生完成太空车设计方案的制定，形成初步的技术创新设计能力和学会用图样表达设计构想。
2.根据设计方案要求，学会选择合适工具材料，完成太空车模型制作并通过技术试验迭代优化。
3.从项目实践中学会学会运用系统、结构等原理和系统分析方法，构建工程思维。
4了解太空车的现状、发展历史、未来趋势，激发学生太空探索的热情，形成积极的技术价值观。
七、实验教学过程
（一）创设情景，科技馆探秘：带领学生走入河北衡水中学校园科技馆月球基地展区，观看太空车模型在月球基地运动的，引导学生思考：太空车将来会如何发展？未来外观会是什么样子？有哪些功能？
发布任务：让学生从多学科、跨学科角度出发，参与本节的挑战任务，制作出越障能力较强的未来太空车模型，并进行技术实验探究影响太空车运行行进的因素有哪些，进而改进优化太空车模型。
搭建之前，发布相关要求：
太空车长、宽、高尺寸不超过25cm*25cm*25cm,车总质量不超过500g。
每组电机1个，1.5V电池不超过4节。
创意构思：给学生进行分组，进行信息收集，自行上网查阅资料，认真分析太空车项目要求达到的目标，并分组进行讨论。在项目设计书上写出设计思路并画出结构草图。
学生在画图过程中展开了数据计算，对车辆运动进行受力分析并认真分析讨论，确定了初步的设计方案。
组别 组长 初步方案
1组 张思尧 四轮驱动车
2组 陈奕辰 履带新能车
3组 曹叶祥 六轮月球探测越野车
4组 张泽权 温差发电驱动功能车
5组 王岳磐 大轮奇迹车
6组 宗逍阳 六轮越障车
7组 张海翔 神奇小车
太空车模型制作
学生利用软件将设计图转化为激光切割可以识别的图纸，做出不同的结构零件。负责分工安排，整体协调和进度掌控，让每个成员都参与进来，并及时和老师进行沟通，老师作为观察者引导者，协助学生解决问题，小组合作完成太空车的搭建。
接下来探究太空车速度影响因素，复杂路面通过性的影响因素，攀爬高度的影响因素组并不断改进优化太空车模型。
技术试验一：太空车速度影响探究
首先进行平面速度测试，发现问题：1号小车速度最快，遇到障碍物就翻车了，
结合月球路况复杂，障碍物多，探究解决方法？
引导学生进行物理分析，根据P=Fv 在功率一定的情况下通过减小速度来增大牵引力保证车辆通过性。
技术试验二：复杂路面通过性探究
将6组小车分别放到复杂路面进行试验，发现3号小车，4号小车通过性能很强。分析发现两个车的特点都增大了受力面积。一个是通过增大与地面接触面积，一个是增加了车轮数量。对比了轮式和履带式的优缺点，让学生学会辩证的看待问题，解决问题的方式并不只有一种，也没有某一种方式是绝对最优。
技术试验三：攀爬高度影响因素探究
将6组小车分别放到场地进行试验，发现5号小车攀爬高度最高。高度为7CM.
由这个组的同学分享设计思路，并引导学生思考，影响太空车攀爬高度的因素有哪些？学生经过分析讨论得出：尾翼长度，轮齿弧长 重心位置 轮齿长度 等，接下来逐一进行试验探究，验证同学们的猜想。
尾翼长度对攀爬高度的影响探究。将尾翼由最初的10厘米增加到15厘米和17厘米做了对比试验，得到了试验结论，增大尾翼长度 可以增加车的攀爬高度。优化太空车
轮齿弧长对攀爬高度的影响探究。同一辆小车将4齿结构改为3齿结构，夹角增大到120度，增加了轮齿弧长进行了试验：弧长增大后更有利于攀爬，于是继续优化了5号小车，同时为了增大弧长去掉了钩尺设计，改为橡胶原片，增大弧长的同时还增大了摩擦力。
重心位置变化对攀爬高度影响探究。同学们将电池装在小车的后部，攀爬高度最高为5cm，将电池装在小车的前部，攀爬高度最高为12cm，试验结果表明：车身重量集中在前方更有利于太空车攀爬。
轮齿长度对攀爬高度影响探究。
利用激光切割制作了8cm 10cm型号的车轮，并进行对比试验。
得出结论：轮齿长度增加，可以提升攀爬高度
学生经过计算，
在任务规则车身不超过25cm允许范围内，最大的轮齿长度是13厘米，制作最大车轮，进行试验，发现轮齿增长后，攀爬高度竟然降低了。学生又开始讨论分析，轮齿增加后，车的重心发生了改变，在车的前部越上障碍物时，重心偏后，需要增大尾翼支撑。于是学生又增加了尾翼长度，发现车确实可以攀升的更高，不过此时车体已经超出25cm。通过试验学生深刻理解了影响最终结果的不是单一要素，各项影响因素互相影响 互相制约，要综合考虑才能得到最佳方案。
技术拓展：太空车能源探究
主要是利用网络进行探究，学生们经过对比分析发现太阳能应用最广，于是我给学生增加了太阳能板，学生将3号小车进行了改造，设计成了双供电模式，并带学生到户外实地检验太阳能的效果。试验成功，学生们非常开心。激励着学生们在未来的太空探索道路上不断求知。
试验结束后，同学们对于车的下一步改进设想以及太空车未来的发展趋势进行分享。
未来太空车的设计方案应该综合考虑轻量化、高效能源系统、先进推进系统、自主导航和控制、高可靠性和安全性等方面，以实现长时间、高效率、安全可靠的太空飞行。
学生评价。共同评选出了本次项目最佳创意组最强性能组以及未来新能组。
思考与拓展
在规定尺寸 是否可以设置一款折叠尾翼的太空车？
如何使我们的太空车更具有美感，对车进行装饰美化？
引导学生继续探究。
八、实验效果评价
1.首先本课以制作太空车模型为主线，通过STEM项目式学习，引导学生设计制作，体验到科学合理的设计过程有助于设计活动的顺利开展，理解遵循设计的一般过程的重要作用，从而养成良好的设计习惯和技术素养。
2.学生设计画图是他们创新设计能力和图样表达能力的展示，他们的实物作品是他们物化能力的诠释，同时在整个项目的探究过程中学生深刻领悟到了工程思维，整体项目的实施对于学生的技术意识提升大有帮助
3.学生以小组为团队，整个过程以学生为主体，课堂参与度高，他们在不断试错中积累经验，多次更新版本，不断尝试解决问题，这是传统课堂无法体会到的。
4.本堂课不足是项目开展的深度不够。学生课堂学习时间太短，没有把项目做透，未来仍需继续探究。

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