资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 通用技术 年级 高二 学期 春季
课题 结构及其设计（第一课时）——任务一 感知丰富的结构
教学目标
1. 通过案例分析，归纳并解释结构的含义。 2. 通过案例分析，感受结构的丰富性。 3. 通过案例分析，感受结构与功能的独特关系。 4. 通过案例分析，意识到合理结构的重要性。
教学内容
教学重点： 1. 结构的含义。 2. 结构决定事物存在的性质 3. 合理结构的重要性。 教学难点： 1. 结构决定事物存在的性质。
教学过程
一、走进情境 走进情境：小张是仓鼠爱好者，他有一只仓鼠饲养箱。为了给仓鼠更好地家居体验，他网购了一批不同尺寸的木板和木棍，以及麻绳、铁丝、胶水、螺丝钉等辅助材料，打算自制一些造景用品装饰饲养箱。 师：这些材料在小张的巧手之下，搭配排列成了不同的结构。让我们来看看他都做了些什么吧？ 图片展示：帐篷、爬梯、围栏、 师：这些材料在有序的搭配和组合下构成了不同的事物。结构就是事物各个组成部分之间的有序搭配和排列。 二、技术领域的结构及合理结构的重要性 马上行动：如何用9根筷子搭成拱桥的结构？ 视频展示 师：这是由9根筷子纵横相交形成的拱形结构。桥梁学家唐寰澄给它命名为贯木拱结构，并称赞它是“世界桥梁史上唯中国有之”。 根据组成拱圈的节段不同，贯木拱桥有不同形式，下面是其中5种形式的力学结构模型示意图。视频中搭建的就是第1种3根横梁式。 “贯木拱桥”首次发现是在北宋画家张择端的《清明上河图》中。但这项精巧的技艺，却一度被认为失传。 可以看到南宋之后各版本的《清明上河图》中的拱桥，基本都被石拱桥替代，几乎再难看到贯木拱桥的身影。 直到20世纪70年代末，文物工作者在我国浙南和闽东北地区再次发现了这种类型的木拱桥。比如，福建寿宁下党乡鸾峰桥，它是单体跨度最大的古代木工廊桥。 木拱廊桥就是在木拱的基础上搭建廊屋。同学们，你们知道为什么要搭建廊屋吗？。减轻木拱结构在风吹日晒下的老化、腐蚀，且廊屋的压重可以使纵横木咬合得更紧密。 福建屏南万安桥是全国最长的木拱廊桥。在原有技艺的基础上，工匠巧妙地采用多墩多跨、上木下石的结构，解决了传统贯木拱桥跨度有限，不能在较宽河床上应用的制约。 不幸的是，就在2022年8月6日，这座已有900多年历史的古桥在一场大火中被焚烧殆尽。唯一值得安慰的是，贯木拱廊桥技术，在当地也一直有活态传承。重建万安桥，在技术上是可行的。然而有更多的木桥被大火、洪水、台风等损坏，至今没有重建或是被重建为水泥桥，这深刻地提醒着我们保护传统古建筑，传承传统技艺，需要我们倾注更多的心血。 在加拿大劳伦斯河上也有一座命途多舛的大桥，名叫魁北克大桥。魁北克大桥由桥梁学家库帕设计，是当时世界上最长的悬臂梁结构。经历过两次事故才最终建成。 1907年8月29日，投资修建这座大桥的人们已经开始考虑如何为大桥剪彩。86名建桥工人在桥面进行最后的收尾工程。谁料钢梁发出撕裂的声音，还没等大家反应过来，轰隆一响，1.9万吨钢材和86名工人落入水中，只有11人生还。大桥坍塌的原因是设计师在没有对桥梁的关键部位做相应加固的情况下，擅自将原设计的500米桥长延长到了600m，造成大桥南端制动臂弯曲，从而导致整个结构倾塌。 1913年，加拿大仍旧没有放弃对这座桥的建设，他们将新桥主要受压构件的截面积比原来增加了一倍多点，可是悲剧依然没有避免，施工时桥梁中间段再次落入圣劳伦斯河中，13名工人落水遇难。 1922年，在魁北克大桥竣工不久，加拿大的七大工程学院一起出钱将建桥过程中倒塌的残骸全部买下，并决定把这些亲临过事故的这些钢材打造成一枚枚戒指，发给每年从工程系毕业的学生。然而由于当时技术的限制，桥梁残骸的钢材无法被打造戒指。于是，这些学院只好用其它钢材代替。不过为了体现是代表桥坍塌的残骸，戒指被设计成被扭曲的钢条形状，用来纪念这起事故和在事故中被夺去的生命。这就是在工程界闻名的工程师之戒。这枚戒指戴在右手小拇指上，制作图纸的时候咯着手指，时刻提醒着工程师们，要具有高度的责任感去设计安全、牢固和有用的结构。 三、自然领域的结构 师：同学们，技术领域的结构何其丰富，不能一一道尽。自然界中，大树、蜗牛、袋鼠等等万事万物也都有其特定的结构。 马上行动：这是苍耳子和尼龙搭扣，请同学们观察他们的结构，找出他们的异同点。 师：苍耳子呈纺锤型上有勾刺。尼龙搭扣有两个面，一是毛面二是勾面，将毛面与勾面复合起来略加轻压，硬挺的钩刺与柔软的毛圈就会连接起来，产生较大的扣合力。两者结构上都有钩刺。其实尼龙搭扣的设计灵感正是来源于苍耳子。有一次，瑞士发明家乔治带狗散步回家后发现自己裤子和狗身上上沾满了一种草籽，他仔细观察这些草籽，发现草刺上有狗刺和狗毛交叉在了一起。通过多年的研究，最终发明了尼龙搭扣。自然界形形色色的结构给了人们设计灵感和启示，通过对自然界中结构的分析和研究，人们将其研究成果应用到技术领域更好地为人类服务。 思考：同学们，你们还知道哪些技术产品的设计灵感来源于自然界呢？ 四、社会领域的结构 师：结构，在社会领域也普遍存在着，例如人口结构、家庭结构、区域结构、组织结构等。

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