資源簡介

《通用技術》必修二（蘇教版）教案
課 題 結構及其設計-簡單結構的設計 課 型 班課 課 時 1
學習目標 教學目標：簡單結構的設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 知識目標：學生能夠理解結構設計的基本目標和要求，包括設計規范、使用者需求、以及國家標準和規范。 技能目標：學生能夠識別并分析結構設計中應考慮的主要因素，如穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制。 情感目標：培養學生的安全意識，理解在結構設計中安全因素的重要性，以及在設計中考慮使用者需求的倫理責任。 任務二：設計并制作站立式辦公桌 知識目標：學生能夠掌握站立式辦公桌的設計原則，包括桌面、支撐結構和高度調節結構的設計要點。 技能目標：學生能夠應用所學知識，設計并制作一個站立式辦公桌，包括選擇材料、連接方法和優化設計。 過程與方法目標：學生能夠進行市場調查，分析設計要求，構思并選擇設計方案，以及規劃制作過程。 情感與態度目標：通過團隊合作完成設計和制作任務，培養學生的團隊協作能力和解決問題的能力，同時激發對結構設計的興趣和創造力。 具體目標包括： 理解結構設計的目標與要求：學生能夠解釋結構設計的目標，如功能實現、設計規范滿足、使用者需求，以及國家標準和規范的重要性。 分析結構設計主要因素：學生能夠分析結構設計中穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制的重要性，并能夠將這些因素應用到設計決策中。 設計桌面：學生能夠設計具有適當強度和人機關系的桌面，考慮材料選擇、功能分區和升降機制。 設計支撐結構：學生能夠設計具有穩定性和強度的支撐結構，考慮支撐形式、組合方式、材料選擇和構件連接。 設計高度調節結構：學生能夠設計能夠實現固定和方便調節的結構，滿足人站立和坐著使用的需求。 選擇連接方法：學生能夠根據功能、強度和操作簡便性選擇合適的連接方法。 團隊合作與溝通：學生能夠與團隊成員合作，有效溝通設計想法，共同決策并解決問題。 實踐操作能力：學生能夠使用通用技術實踐室的基本工具和設備，進行結構的制作和優化。 評估與優化：學生能夠根據設計要求和試驗結果，評估結構性能，識別問題并提出優化方案。 通過實現以上教學目標，學生不僅能夠掌握結構設計的基本理論和實踐技能，還能夠在實際項目中應用這些知識，培養創新思維、團隊合作能力和問題解決能力，為未來的職業發展和終身學習打下堅實的基礎。
學習重難點 學習重難點：簡單結構的設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 學習重點： 理解設計目標與要求：掌握結構設計的目標（功能實現、設計規范滿足、使用者需求），以及設計必須遵循的國家標準和規范。 識別結構設計主要因素：掌握結構設計中應考慮的關鍵因素，包括穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制。 學習難點： 應用設計規范于實際設計：將設計目標和國家標準規范具體應用到結構設計中，確保設計既滿足功能需求又符合安全標準。 平衡設計因素：在設計中綜合考慮并平衡多個相互影響的因素，如在追求結構強度的同時確保成本控制，或在提高安全性的同時不犧牲適用性。 任務二：設計并制作站立式辦公桌 學習重點： 功能設計：理解站立式辦公桌的功能需求，如桌面的升降機制、穩定性和強度。 結構設計與分析：掌握桌面、支撐結構和高度調節結構的設計要點，理解各部分的相互作用。 材料與連接選擇：根據設計要求選擇合適的材料和連接方式，確保結構的穩定性和耐用性。 方案評估與優化：基于設計要求和實際制作過程，評估并優化設計方案。 學習難點： 高度調節結構設計：設計能夠方便、穩定地實現桌面升降的高度調節結構，同時確保結構的穩定性和安全性。 連接方法選擇：選擇既能滿足功能需求，又能確保結構強度，同時便于裝配操作的連接方法。 實際制作與理論設計的結合：將理論設計轉化為可實際操作的制作過程，包括材料選擇、工具使用和制作技巧。 設計優化：根據試驗結果，識別設計中的不足并提出有效的優化方案，以提升結構性能和用戶體驗。 通過掌握以上學習重難點，學生不僅能夠深入理解結構設計的理論知識，還能夠將這些知識應用于實際項目中，提升解決復雜設計問題的能力，培養創新思維和實踐操作技能。
教學方法 教學方法：簡單結構的設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 案例分析法：通過分析兒童自行車和玩具的結構設計案例，讓學生理解設計規范和安全標準的重要性。 討論與辯論：組織學生圍繞結構設計的目標、要求以及主要因素進行討論，培養批判性思維和團隊協作能力。 角色扮演：讓學生扮演結構設計師，面對不同設計需求時，考慮并平衡各種設計因素，如強度、穩定性、安全性等。 專家講座：邀請結構設計領域的專家進行講座，分享行業標準和實踐經驗，增強學生對設計規范的理解。 設計思維工作坊：通過設計思維工作坊，引導學生采用以人為本的設計方法，考慮使用者需求和體驗。 任務二：設計并制作站立式辦公桌 項目式學習（PBL）：以設計并制作站立式辦公桌為項目，讓學生在實際操作中應用理論知識，培養問題解決和創新設計能力。 團隊合作與分工：將學生分成小組，每個小組負責設計的不同部分，如桌面、支撐結構和高度調節結構，通過合作完成整體設計。 原型制作與測試：鼓勵學生制作原型并進行實際測試，根據GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013標準進行強度、穩定性試驗，通過實踐檢驗設計的有效性和安全性。 反思與優化：基于原型測試的反饋，引導學生進行反思，識別設計中的不足，提出并實施優化方案，培養持續改進的意識。 跨學科融合：結合工程學、材料科學、人體工程學等知識，讓學生理解設計中跨學科知識的綜合應用。 技術實踐：利用通用技術實踐室的工具和設備，讓學生親自動手制作，提升技術操作能力和實踐技能。 通過上述教學方法的實施，學生不僅能夠深入理解結構設計的理論知識，還能在實踐中提升設計思維、團隊合作、問題解決和創新設計的能力，為未來的職業發展奠定堅實的基礎。
課前準備 課前準備：簡單結構設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 閱讀資料：提前閱讀關于結構設計目標、要求以及設計規范的資料，理解結構設計的基本原則和國家標準。 案例研究：準備兒童自行車和玩具的結構設計案例，了解設計中考慮的穩定性、強度、安全性等關鍵因素。 設計要素列表：列出結構設計應考慮的所有主要因素，包括穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制要求等。 安全標準：熟悉相關設計安全標準，如兒童自行車的國家標準，理解設計中安全因素的重要性。 任務二：設計并制作站立式辦公桌 市場調研報告：收集并分析站立式辦公桌市場調研報告，理解用戶需求和設計趨勢。 設計要求清單：整理站立式辦公桌的設計要求，包括桌面升降機制、穩定性、強度和制作可行性。 設計方案資料：準備三個設計小組提出的方案A、B、C的詳細資料，包括設計草圖、材料清單、連接方式等。 工具設備清單：列出通用技術實踐室的基本工具和設備，如木工鋸、手電鉆等，以及可能需要的特殊工具。 材料清單：準備制作站立式辦公桌所需的材料，如方木料、實木板、三聚氰胺板、鋁板、不銹鋼型材等。 連接材料清單：列出所有可能的連接材料，包括自攻木螺釘、鉚釘、鐵釘、螺栓螺母等，以及五金連接件的規格和數量。 制作流程圖：繪制從材料準備到成品組裝的制作流程圖，確保制作過程清晰有序。 標準與規范：熟悉GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013等家具力學性能試驗標準，為后續的試驗和優化做準備。 安全裝備：準備個人防護裝備，如安全眼鏡、手套，確保制作過程中的安全。 優化方案草案：基于可能的試驗結果，準備一份初步的優化方案草案，以便在試驗后迅速調整設計。 通過以上準備，學生將能夠更有效地參與結構設計的分析和實踐，理解設計過程中的關鍵要素，掌握制作站立式辦公桌所需的知識和技能，為后續的設計和制作活動打下堅實的基礎。
教學媒體 教學媒體：簡單結構設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 多媒體演示文稿：使用PPT展示結構設計的主要目標、要求，以及考慮的主要因素，如穩定性、強度、安全性等，通過視覺化的方式幫助學生理解和記憶。 視頻案例分析：播放兒童自行車和玩具的結構設計案例視頻，讓學生直觀感受設計規范和安全標準的重要性，以及在實際設計中的應用。 互動軟件模擬：使用結構設計軟件，如SketchUp或SolidWorks，讓學生通過模擬設計兒童自行車或玩具，體驗設計過程中的考量和決策。 任務二：設計并制作站立式辦公桌 3D模型演示：利用3D建模軟件展示站立式辦公桌的結構設計，包括桌面、支撐結構和高度調節結構，幫助學生理解設計細節和工作原理。 制作過程視頻：提供制作站立式辦公桌的分步視頻教程，展示從材料選擇、加工到裝配的全過程，為學生提供直觀的制作指導。 設計軟件：提供CAD設計軟件，如AutoCAD或Fusion 360，讓學生在設計階段能夠精確繪制設計圖和制作詳細的設計方案。 虛擬現實體驗：使用VR技術讓學生在虛擬環境中操作和體驗站立式辦公桌的不同設計方案，增強對設計細節和用戶體驗的直觀感受。 在線資源庫：建立一個在線資源庫，包含各種制作材料、連接材料和工具的詳細信息，以及相關國家標準和規范的文檔，供學生查閱和參考。 互動討論平臺：設立在線討論區，讓學生分享自己的設計方案，互相評論和提出建議，促進團隊合作和創新思維。 通過上述教學媒體的使用，可以豐富教學方式，提高學生的學習興趣和參與度，同時提供實踐操作和創新設計的機會，幫助學生深入理解和掌握簡單結構設計的知識與技能。
教學過程
教學環節 教師活動設計 學生活動設計 設計意圖
活動一： 創設情境 生成問題 教師展示一段關于兒童自行車和玩具的結構設計案例的視頻，引導學生觀察并思考設計過程中考慮的主要因素。隨后，教師提出問題：“在結構設計中，哪些因素是至關重要的？安全在設計中扮演著怎樣的角色？” 學生觀看視頻，小組內討論并記錄觀察到的關鍵設計因素，然后全班分享，共同探討結構設計的主要考慮因素。 通過具體情境的引入，激發學生的好奇心和探索欲，讓學生在實際案例中理解結構設計的復雜性和安全性的重要性。
活動二： 調動思維 探究新知 教師分發關于站立式辦公桌設計要求的資料，引導學生分析設計目標和要求，包括桌面、支撐結構和高度調節結構的設計要點。教師提問：“如何設計一個既實用又安全的站立式辦公桌？” 學生閱讀資料，分小組討論站立式辦公桌的設計方案，重點討論如何實現桌面的升高和下降，以及如何確保結構的穩定性和強度。小組內分工，準備展示各自的設計方案。 鼓勵學生主動思考和探究，通過小組合作，促進學生之間的交流和協作，提高問題解決能力和創新思維能力。
活動三： 調動思維 探究新知 教師展示三種站立式辦公桌的設計方案（方案A、B、C），并講解每種方案的特點和優勢。教師提問：“你認為哪種方案最適合市場需求？為什么？” 學生分析三種方案，小組討論并選擇一個方案進行詳細設計，包括材料選擇、連接方法、制作流程等。學生利用CAD軟件繪制初步設計圖。 通過具體的設計方案分析，加深學生對結構設計要素的理解，同時讓學生親自動手設計，提高實踐操作能力和設計技能。
活動四： 鞏固練習 素質提升 教師組織學生進行設計圖的展示和互評，鼓勵學生提出改進建議。隨后，教師指導學生根據GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013標準進行強度和穩定性試驗的模擬，撰寫試驗報告。 學生展示設計圖，參與互評，根據反饋優化設計方案。學生模擬試驗過程，撰寫試驗報告。 通過互評和試驗模擬，促進學生批判性思維的發展，提高學生的寫作能力和科學素養。同時，通過優化設計方案，培養學生的創新能力和問題解決能力。
課堂小結 作業布置 課堂小結 在今天的課程中，我們深入探討了結構設計的基本要素和設計站立式辦公桌的關鍵步驟。首先，我們明確了在結構設計中，目標和要求至關重要，必須滿足設計規范和使用者的基本需求，同時強調了安全在設計中的核心地位。我們分析了結構設計應考慮的主要因素，包括穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制。 隨后，我們聚焦于站立式辦公桌的設計，明確了設計要求和分析了桌面、支撐結構和高度調節結構的設計要點。我們討論了三個設計方案（方案A、B、C），每個方案都有其獨特的設計思路和實現方法。通過這些討論，同學們不僅學習了設計的基本原則，還了解了如何將理論知識應用于實際設計中，包括材料選擇、連接方法和制作流程。 最后，我們強調了設計的實踐性和檢驗的重要性，通過模擬試驗，確保設計的可行性和安全性。同學們也認識到設計是一個迭代優化的過程，需要根據試驗結果進行調整和改進。 作業布置 個人作業 設計報告：請每位同學選擇一個站立式辦公桌的設計方案，撰寫一份設計報告，包括但不限于設計目標、設計分析、材料選擇、連接方法以及制作流程。報告中應包含至少一張設計草圖或CAD設計圖。 試驗計劃：基于GB/T10357.1—2013和GB/T10357.7—2013標準，制定一份試驗計劃，說明你將如何進行強度和穩定性試驗，以及如何撰寫試驗報告。 小組作業 優化設計：小組內討論并優化所選方案，基于課堂討論和試驗結果，提出至少3點改進措施。準備一份優化設計方案的演示文稿，包括改進前后的對比分析和預期的性能提升。 提交要求：個人作業和小組作業的電子版請在下周一之前通過學校的學習管理系統提交。小組作業的演示文稿將在下節課進行展示和討論。 通過這些作業，我們期待看到大家將課堂所學知識運用到實踐中，進一步加深對結構設計的理解，并培養團隊合作和問題解決的能力。
板書設計 任務一：分析結構設計應考慮的主要因素 目標及要求 功能實現 滿足設計規范 使用者基本需要 示例：兒童自行車 鍛煉手腳協調 國家標準和規范 示例：兒童玩具 材料安全（塑料、硬紙板） 韌性、牢固性 主要因素 穩定性 強度 安全性 適用性 耐久性 成本控制 安全優先 任務二：設計并制作站立式辦公桌 設計要求 方便快捷升降 穩定性和強度 結構簡單，易于制作 設計分析 桌面 材質強度 功能分區 支撐結構 穩定性 強度 高度調節 高度調節 固定 調節范圍 連接方法 鉸連接或剛連接 五金連接件 功能實現 強度 裝配簡便 方案A 折疊桌 桌面：600 mm x 450 mm三聚氰胺板/實木集成材 支撐：四邊形結構 連接：金屬連接件 方案B 整體設計 桌面：實木板 支撐腳：“X”形 連接：自攻木螺釘、榫卯 方案C 直立式升降 桌面：實木長條板 高度調節結構：圓木棒、圓鋼棒 制作與試驗 材料、連接材料、工具 制作過程 強度、穩定性試驗 試驗報告 優化 試驗結果分析 設計方案改進 此板書設計簡潔明了地概括了課程中的關鍵信息，便于學生快速回顧和理解結構設計的主要因素和站立式辦公桌的設計過程，同時突出安全性和功能性在設計中的核心地位。
教學反思 教學反思：簡單結構設計與站立式辦公桌制作 課程目標與設計 本課程旨在引導學生理解結構設計的基本原則，特別是穩定性、強度、安全性、適用性、耐久性和成本控制的重要性。通過設計并制作站立式辦公桌，學生們將理論知識與實際操作相結合，深化對結構設計要素的理解。 教學方法與互動 采用項目導向學習（PBL）的方法，讓學生分組進行站立式辦公桌的設計和制作，鼓勵創新思維和團隊協作。通過市場調查、設計分析、方案構思、材料選擇、連接方法討論，以及最終的制作與試驗，學生不僅掌握了結構設計的關鍵步驟，還學會了如何將設計理念轉化為實際產品。 學生參與度與反饋 學生參與度高，對設計和制作過程充滿熱情。小組討論和方案展示激發了學生的創造性思維，他們能夠積極提出問題，尋求解決方案。通過優化設計方案的環節，學生們學會了批判性思考，能夠根據試驗結果進行設計改進，這不僅提高了他們的問題解決能力，也增強了對設計流程的理解。 面臨的挑戰與改進 時間管理：部分學生在設計分析階段花費時間過多，導致制作和試驗階段時間緊張。未來課程中，需要更明確地指導時間分配，確保每個環節都能得到充分的探索。 技能差異：學生在設計軟件使用、材料加工技能上存在差異，影響了團隊合作效率。建議增加技能培養環節，如CAD設計軟件基礎培訓，以及木工、金屬加工等實踐技能培訓，以提高整體設計與制作能力。 資源利用：部分小組在材料選擇和工具使用上缺乏效率，導致成本增加。未來課程應加強資源管理和成本控制的教學，引導學生在設計初期就考慮成本效益。 安全性教育：雖然課程強調了設計中的安全因素，但在實際操作中仍需加強安全意識教育，確保學生在使用工具和材料時遵循安全規范。 結論 通過本次課程，學生不僅掌握了結構設計的基本原則，還學會了如何將理論知識應用于實踐，通過團隊合作完成了站立式辦公桌的設計與制作。雖然在時間管理、技能差異、資源利用和安全性教育等方面存在挑戰，但通過不斷優化教學方法，可以進一步提升學生的學習體驗和技能水平。未來，課程設計將更加注重實踐操作與理論知識的平衡，同時加強學生在設計、制作和團隊協作方面的技能培養。

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