資源簡介

“結構與穩定性”教學案例
一、教學思路
　　教材在引入部分中是用文字來感受失去平衡的結構，在實際教學中不夠形象直觀。很難一下子激起學生的興趣。因此在引入部分中演示了一個用吹風機吹礦泉水瓶的實驗，馬上提出質疑：如何保持在有風力情況下瓶的穩定性。創設了一個良好的的探究學習氛圍。進而指出結構穩定性的含義。并明確探究目標：影響結構的穩定性有哪些？在下面環節中設計了多個實驗來驗證這些影響結構穩定因素，再通過分析案例來加強學生的分析理解能力和實際應用能力。
　　在驗證重心高低會影響結構穩定性中，設計了兩塊磚的撞擊實驗。用撞倒完整磚的力撞擊半截的磚，而它卻紋絲不動。在驗證結構與地觸面所形成的支撐面的大小會影響結構的穩定中，則是設計如何使雞蛋穩穩當當的立起來。在結構形態這個因素中，則是設計了一個讓一張硬紙立起來。另外在學生的動手實踐活動中，教材用的器材是磚頭。在課堂實施既不安全也不衛生，于是改用軍棋代替。讓學生從感性上理解了影響結構穩定性的因素。
　　結構的穩定的基本條件在教材中提到過，但有點含蓄，這里設計了一個橡皮泥實驗。很生動，把抽象的概念形象化了。這樣通過實驗，案例，實踐三者緊密結合。產生一個形象生動的知識鏈：認識 理解 運用 鞏固。
二、教材分析
　　本節是“蘇教版”《技術與設計2》第一章第二節《穩固結構的探析》的第一主題“結構與穩定性”。該章的總體設計思路是：認識結構 探析結構 設計結構 欣賞結構 。“結構”與“設計”是該章的兩個核心概念。是對結構認識的基礎上作進一步深入的學習，而結構的穩定性則結構設計中需要考慮的重要因素之一，可使學生對結構的基本認識有一個更深入的認識與鞏固，為后續的結構的強度，結構的設計等教學奠定良好的基礎。通過利用探究，討論，對比等方法有利于提高學生創新的品質和分析能力。
三、學情分析
　　學生在前面的學習中已經初步掌握了結構的基本知識。因此在教學盡量多些涉及結構的穩定性的生活實例，便于師生進行互動探討，幫助學生加深對影響結構穩定因素的理解。
　　學生對三角形結構的結實穩固和物體結構的重心越來越低越穩定相關知識已經通過其它學科在理論有所了解，但面對生活中具體實物結構設計卻難以掌握。
四、教學目標
　　1．知識與技能：理解結構穩定的概念以及通過實驗分析總結出影響結構穩定的主要因素。
　　2．過程與方法：通過探究、實驗、討論、分析、對比等教學方法，使學生懂得應用相關的理論知識。
　　3．情感態度與價值觀：增強學生對結構穩定性的認識。培養創新品質，提高審美意識。滲透安全教育，德育教育。
五、教學重點與難點
　　1． 教學重點：影響結構穩定性的主要因素：重心位置，支撐面的大小和結構的形狀
　　2． 教學難點：利用所學的知識解決生活中的有關現象
六、教學策略
　　1．在教學中為了使學生掌握相關知識，必須以“影響結構穩定的主要因素”為主線，并以這條主線進行展開。通過實驗演示，舉例，圖片和實物展示激發學生的學習興趣和創造靈感，以達到應用知識的目的。
　　2．教師切實的去創造環境，調動學生的各個方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、發現問題的能力、解決問題的能力、合作學習的能力等。把課堂還給學生、讓學生成為課堂的主體，讓學生去說、去想、去做，從推進學生對結構知識的內在聯系的認識與體驗。
七、教學資源
礦泉水瓶 吹風機 紅磚 熟雞蛋 軍棋 橡皮泥等
八、教學過程
1．復習導入
師：在上節課我們學習了結構的基本知識，對結構有了大致的了解。而結構是無處不在的，（觀看幻燈片）仔細觀察這些結構，請同學們回憶下什么是結構？
生：結構是指事物各個組成部分之間的有序搭配和排列。
生：從力學角度來說，結構是指可以承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形態和大小改變的力。
（進行演示實驗）用空礦泉水瓶立放，提示學生對穩定性的關注。再用吹風機對礦泉水吹風，當風力加大，靠近，礦泉水瓶被吹倒。
師：這是一種我們生活中的現象，在沒吹它時它是穩定的，后來它為什么會翻倒呢？
（給些時間讓學生想，說）指出：這是因應當這些物體受到外力作用時，原有的平衡狀態被打破導致的。
師：那么，什么是結構的穩定性呢？
[板書] 結構的穩定性是指結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
師：大家看到了，礦泉水瓶在被吹后，不能抵抗住外力，發生了傾斜甚至翻倒，那如何保持在有風力情況下礦泉水瓶的穩定性？
生：可以在瓶子中裝入一定量的水。
[分析]學生看到這個現象后都感到有些“蠢蠢欲動”，想去提高這個結構的穩定性！指出結構穩定性的概念。（播放臺風“圣帕”的視頻資料）。引導并指出提高穩定性可以減少損失，同時讓學生增加人文關懷意識和自身保護意識。
3． 實驗歸納階段
A．因素一：重心位置的高低
師：既然結構的穩定性被打破后往往會造成嚴重的后果，那么我們就很有必要知道影響結構穩定性的因素有哪些。
（進行演示實驗）兩塊紅磚，材質相同，一塊是另一塊的一半。分別擺成如圖形狀，用同樣的小榔頭撞擊磚的上方。先上學生明確一點，撞擊紅磚時小榔頭的擺幅相同，說明撞擊力相同。
師：為什么用撞倒完整的磚的力撞擊半截的磚，它卻紋絲不動呢？
生：完整的磚穩定性好些，半截的磚穩定性相對性差點。有可能跟它們的重心有關，重心低的穩定性好點。（組織學生就原因盡情發表意見，最后叫學生提煉歸納，明確重心低的結構容易穩定）
[板書] 重心位置的高低影響結構的穩定性
案例分析
（實物展示）不倒翁為什么不倒？觀看不倒翁內部構造圖片（幻燈片）
生：不倒翁有一個很低的重心。且重心低，所以容易穩定點。
（觀看幻燈片）獨腳茶幾的獨腳和臺面是如何設計的？為何這樣設計？
引導學生分析：獨腳茶幾的獨腳是用密度較大石頭做成的，臺面也是密度較大的材料做成的，目的是為了降低茶幾的重心。

B．因素二：支撐面的大小
師：（觀看幻燈片）支撐面和接觸面的區別：接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面的構成的面。
師：分析自行車的支撐面的哪一區域？
生：單腳支撐自行車的支撐面是：前、后輪與地面接觸點和支撐腳與地面形成的接觸點連線構成的區域。雙腳支撐的自行車是：支撐腳與地面形成的接觸點和前輪與地面的接觸點連線構成的區域。
（進行演示實驗）教師手拿一熟雞蛋，讓學生不借助其它任何物體，將它在桌面上。開始立不起來，教師提示可以對雞蛋可以進行一點處理。讓學生動腦筋把雞蛋立起來
（學生很快找到方法）
[板書]支撐面的大小影響結構的穩定性
案例分析
人的身體的穩定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定的范圍內，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面越大，越穩定！
（請學生上前模仿柔道運動員的站姿！學生很踴躍地上臺表演，調解了氣氛，活躍了課堂）

C．因素三：結構的形狀
（進行演示實驗）拿出硬紙片，讓學生不借助其它任何物體，將紙片立起來？
提示：在可改變形狀的情況下，紙片可以怎樣立起來
教師根據學生所展現的方法中的一種立起紙片（如折成狀），并畫出它們的幾何形狀，引導學生分析明白結構的形狀影響結構的穩定性
[板書也會影響結構的穩定性
（學生實驗）參照課本16頁，利用手頭的軍棋來搭建結構，用40塊棋子，壘成長5塊棋、高8塊棋的墻，課本上給出了三種壘法，找出最佳方案！
[分析]只能定性地得出結論，如果能有別的儀器來協助這個實驗。在這個實驗里，發現學生的想象很豐富，也極其愛動腦，書上的框架搭建好后，立即開始搭建他們想出的結構，在短短的6分鐘里，平均每個組都實驗了4~5個結構，發現了比書上列出來的更穩定的結構，并進行了熱烈的討論。
[板書]影響結構穩定性的因素：重心位置的高低；支撐面的大小；結構的形狀。

D．結構的穩定的基本條件
師：我們詳細介紹了三種影響影響結構穩定性的因素，大家仔細想想，還有其它影響結構穩定性的因素嗎？
（進行演示實驗）用橡皮泥捏成長方體的穩定狀態。再調整橡皮泥的形狀，捏成逐漸向右傾斜，然后觀察橡皮泥的穩定性。當超過某一個角度后發現不穩定。這是為什么呢？
（學生自主學習找到答案）
生：如果重心所在的點的垂線落在結構的地面范圍，橡皮泥是穩定的，不然就會傾倒。
[板書]結構穩定的條件是“重心所在的點垂線落在結構底面的范圍內”

3．練習鞏固
（觀看幻燈片）觀察學校的籃球架，并思考籃球架要有較高的穩定性，可以怎樣做？
生：在底座上加些比較重的重物。
生：增大底座與地面的接觸面，可以使重心所在的點垂線落在結構底面的范圍內。
教師點評：在日常生活中我們并沒有這么去做。那是因為假如這樣，運動員很容易撞到支架上去。這樣忽略了人機關系。

4．教師總結
（觀看幻燈片）展示本節課的主要內容
師：在日常生活中，穩定結構應用廣泛，那么不穩定結構也能發揮其功能的事例也很多，請同學們回去考慮。同時要求大家課后能制作個不倒翁。

九、教學反思
　　本節課的內容涉及的一般知識廣，而且抽象。因此在準備這堂課中如何使知識點立體化，又使教學過程符合學生的認知規律下了一番功夫。因為影響結構穩定的因素是相關聯的。要驗證其中的一種因素，勢必會對另一種產生影響，所以必需找些特例。比如在處理結構穩定的的條件“重心所在的點垂線落在結構底面的范圍內”，我是找了塊橡皮泥，通過不斷調整橡皮泥的形態，使重心位置不斷偏移，超出支撐面范圍就歪倒了。在實驗時能把這個臨界狀態很好的演示出來。
　　在整個實驗環節中，不要讓學生總在聽，還要讓他們動，既動手，又動腦。在一定程度上實現了“做中學”和“學中做”。另外在實驗的器材選擇上一定要精心選擇，以適用經濟方便為原則。讓學生感覺到我們學到的知識，來源于生活，又高于生活。
　　另外在本節課的一個學生動手實踐活動中，可以發現其實學生的想象力是極其豐富的。除了課本中的幾個形態結構外，還制作了各種課本沒有的形態的結構。然而整個活動又有點缺憾。就是不能做到關注每一個學生的，有些學生并沒有親自動手做，有些是沒有遵循設計中的一般過程。在一定程度上影響了結論的得出。

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