資源簡介

二、材料的性能與規劃
一、教學內容
通過各個探究活動，認識木材、塑料、金屬和各類新材料。
通過各個探究活動體驗，比較常見材料的特性。
能根據設計方案和產品用途，選擇合適的材料，并對材料進行合理的規劃。
二、學科核心素養要求
模型制作是產品設計過程中的一個重要環節，包括材料的選取和工藝標準的設定等一系列復雜的過程，蘊含著獨特的思維方式和方法。模型制作是構思、分析、交流和評價設計方案的一種方法， 在社會生產和生活領域有著廣泛的運用。
三、教學重點、難點
通過案例分析和試驗探究，歸納木材、塑料、金屬和新材料的各種性能。
通過對水火箭模型的探究，選擇和規劃水火箭的材料。
四、教學準備
教學課件。
學案。
五、教學過程
引入
在一次拓展活動中，一群小學生接觸到了水火箭項目。在工作人員的操作下，水火箭一飛沖天，非常震撼。引出本章《模型和原型的制作》的任務“制作水火箭”。
新課
任務一：探究木材的各向異性（非均質性）
木材是一種優良的造型材料，自古以來，它一直是最廣泛最常用的傳統材料，其自然、樸素的特性令人產生親切感，被認為是最富于人性特征的材料。木材質輕，有天然的色澤和美麗的花紋，具有易于加工和涂飾、隔熱與絕緣的特點。由天然木材制成的作品，紋理美觀，自然淳樸。
木材能夠廣泛應用的原因之一， 是其具有較好的強度性能及優良的加工性能。材料的強度是指材料抵抗變形和斷裂的能力。強度是評定材料質量的重要力學性能指標，是設計中選用材料的主要依據之一。根據受力種類的不同， 分為抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等。
各向異性亦稱“非均質性”，是指物體的全部或部分性能隨方向的不同而各自表現出一定的差異的特性，即在不同的方向所測得的性能數值不同。
仔細觀察試驗物品（兩塊衫木條），確定木條的紋理方向。然后徒手將木條掰斷，比較兩個木塊所需要力量的大小。
測試方向 種類 強度大小
木材生長方向 順紋 較大
垂直于木材生長方向 橫紋 較小
思考：
如何處理木材的“各向異性”？
生活中有哪些常用木質材料？ 任務二：制作簡易手機支架
通過瀏覽科普短片《塑料》，了解塑料的種類和應用范圍。塑料是一種具有多種特性的材料。它原料來源廣，性能優良(質輕、具有絕緣性、耐腐蝕性等)， 加工成型方便，具有裝飾性，而且價格比較低廉，廣泛應用于儀器、儀表、家用電器、包裝及日常生活用品等各領域。塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料是指在一定的溫度范圍內，能反復加熱軟化至熔融流動，冷卻后能硬化成一定形狀的塑料。熱塑性塑料受熱后可多次成型，廢料可回收再利用。熱固性塑料是指在初次成型后形狀固化下來，不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料。
使用記號筆、鋼直尺和手持式折彎機，用 3mm 厚的亞克力板制作一個簡易手機支架。參考制作步驟：規劃→畫線→折彎→調整→定型。
思考：
1、塑料的種類有哪些？
2、塑料的用途有哪些？
任務三：上網探究金屬材料
金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料，具有金屬光澤，有良好的導熱和導電性能，以及優良的力學性能和可加工性能。在現代工業社會，金屬材料已成為現代產品設計中的一大主流材料。
金屬材料的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等，一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。
任務四：探究形狀記憶合金
隨著科技的不斷發展，新材料也不斷被研究制造出來。新材料是指新出現的具有優異性能或特殊功能的材料，或是傳統材料改進后性能明顯提高或產生新功能 如超導材料、碳纖維、石墨烯、柔性玻璃、形狀記憶合金等。
將由鎳鈦絲制成的曲別針進行任意變形（溫馨提示：由于鎳鈦絲比較細， 使其變形時不可用力去拉直，會破壞它的內部分子結構，導致其無法復原。）， 在杯子中準備一些熱水，將變形后的曲別針放置到杯子中，觀察試驗對象的變化情況。參考步驟：手工變形→放入溫水中→觀察。
討論：使用形狀記憶合金材料可以設計制作哪些產品 用來解決什么問題 任務五：規劃水火箭材料
再次觀察水火箭各部件，展開小組討論，填寫下表：
水火箭部件 選用材料 選用原因
六、教學總結
本節課的教學過程中，采用了大量生活中的案例，利用圖片、視頻、網絡等資源，全面調動學生興趣，讓學生在學中做、做中學，充分培養學生的創新精神與實踐能力。
七、教學反思
本節課的共有 5 個探究環節，其中探究木材的各向異性、制作簡易的手機支架和探究形狀記憶合金這 3 個案例均有試驗材料，試驗難度也適中，同學們均能在合理的時間內完成探究任務。上網探究金屬材料這個環節沒有準備試驗材料，相應的弱化了該環節。主要原因是不能設計一個有深度、有價值、容易完成的探究任務，還需要在以后的教學工作中繼續補足。最后一個任務“規劃水火箭材料”是本節課的重頭戲，需要同學們在對各種材料的性能特點有所了解的基礎上合理選擇。由于本節課內容安排過多，40 分鐘的課時長度顯得不足， 導致這個任務沒有更多的時間去完成，有頭重腳輕之嫌。
通用技術課堂目的是培養同學們對生活中常見技術的系統認知能力和較淺層次的動手實踐能力，受制于目前我校的教學條件，很難能設計出普惠于多數學生的課例。比較遺憾的是，本節課只是選擇了 18 位同學參加課程拍攝，不能為大約 50 人的正常班級去安排同樣的課程。大多數通用技術課程去實踐化、偏理論化，導致孩子們對此課程感到味同嚼蠟。還需要我們更多的通用技術教師努力在現有條件下深度開發課程，讓通用技術課程得到良性發展。
《材料的性能與規劃》學案
一、觀察水火箭，并分析其組成。
1、分別用了哪些材料？
2、材料是什么？
二、探究一：木材的各向異性（非均質性）
測試方向 種類 強度大小
思考：
1、 如何處理木材的“各向異性”？
2、生活中有哪些常用木質材料？
三、探究二：制作手機支架
步驟：規劃→畫線→折彎→調整→定型思考：
1、 塑料的種類有哪些？
2、塑料的用途有哪些？
四、探究三：上網了解金屬材料
思考：
1、 什么是金屬材料？
2、金屬材料的分類。
五、探究四：形狀記憶合金
步驟：手工變形→放入溫水中→觀察
溫馨提示：由于鎳鈦絲比較細，使其變形時不可用力去拉直，會破壞它的內部分子結構，導致其無法復原。思考：
1、新材料是什么？
2、 新材料有哪些？
六、探究五：材料規劃
水火箭部件 選用材料 選用原因
各小組用 5 分鐘時間進行討論規劃并填寫上表。

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