資源簡介

“結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性”教學案例
慈溪市楊賢江中學 馬功平
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(jié)構(gòu)，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(zhì)疑：如何保持在有風力情況下瓶的穩(wěn)定性。創(chuàng)設了一個良好的的探究學習氛圍。進而指出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的含義。并明確探究目標：影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有哪些？在下面環(huán)節(jié)中設計了多個實驗來驗證這些影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)與地觸面所形成的支撐面的大小會影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定中，則是設計如何使雞蛋穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)牧⑵饋怼Ｔ诮Y(jié)構(gòu)形態(tài)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(wèi)生，于是改用軍棋代替。讓學生從感性上理解了影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(jié)合。產(chǎn)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(jié)是“蘇教版”《技術(shù)與設計2》第一章第二節(jié)《穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析》的第一主題“結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性”。該章的總體設計思路是：認識結(jié)構(gòu) 探析結(jié)構(gòu) 設計結(jié)構(gòu) 欣賞結(jié)構(gòu) 。“結(jié)構(gòu)”與“設計”是該章的兩個核心概念。是對結(jié)構(gòu)認識的基礎上作進一步深入的學習，而結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性則結(jié)構(gòu)設計中需要考慮的重要因素之一，可使學生對結(jié)構(gòu)的基本認識有一個更深入的認識與鞏固，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)的強度，結(jié)構(gòu)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(chuàng)新的品質(zhì)和分析能力。
三、學情分析
學生在前面的學習中已經(jīng)初步掌握了結(jié)構(gòu)的基本知識。因此在教學盡量多些涉及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定因素的理解。
學生對三角形結(jié)構(gòu)的結(jié)實穩(wěn)固和物體結(jié)構(gòu)的重心越來越低越穩(wěn)定相關(guān)知識已經(jīng)通過其它學科在理論有所了解，但面對生活中具體實物結(jié)構(gòu)設計卻難以掌握。
四、教學目標
1．知識與技能：理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的概念以及通過實驗分析總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素。
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(guān)的理論知識。
情感態(tài)度與價值觀：增強學生對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的認識。培養(yǎng)創(chuàng)新品質(zhì)，提高審美意識。滲透安全教育，德育教育。
五、教學重點與難點
教學重點：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心位置，支撐面的大小和結(jié)構(gòu)的形狀
教學難點：利用所學的知識解決生活中的有關(guān)現(xiàn)象
六、教學策略
1．在教學中為了使學生掌握相關(guān)知識，必須以“影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造靈感，以達到應用知識的目的。
2．教師切實的去創(chuàng)造環(huán)境，調(diào)動學生的各個方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)知識的內(nèi)在聯(lián)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(jié)課我們學習了結(jié)構(gòu)的基本知識，對結(jié)構(gòu)有了大致的了解。而結(jié)構(gòu)是無處不在的，（觀看幻燈片）仔細觀察這些結(jié)構(gòu)，請同學們回憶下什么是結(jié)構(gòu)？
生：結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是指可以承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形態(tài)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(wěn)定性的關(guān)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(xiàn)象，在沒吹它時它是穩(wěn)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(tài)被打破導致的。
師：那么，什么是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性呢？
[板書] 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)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(fā)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(wěn)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(xiàn)象后都感到有些“蠢蠢欲動”，想去提高這個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性！指出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。（播放臺風“圣帕”的視頻資料）。引導并指出提高穩(wěn)定性可以減少損失，同時讓學生增加人文關(guān)懷意識和自身保護意識。
實驗歸納階段
A．因素一：重心位置的高低
師：既然結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素有哪些。
（進行演示實驗）兩塊紅磚，材質(zhì)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(wěn)定性好些，半截的磚穩(wěn)定性相對性差點。有可能跟它們的重心有關(guān)，重心低的穩(wěn)定性好點。（組織學生就原因盡情發(fā)表意見，最后叫學生提煉歸納，明確重心低的結(jié)構(gòu)容易穩(wěn)定）
[板書] 重心位置的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
案例分析
（實物展示）不倒翁為什么不倒？觀看不倒翁內(nèi)部構(gòu)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(wěn)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(qū)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(gòu)成的面。
師：分析自行車的支撐面的哪一區(qū)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(gòu)成的區(qū)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(gòu)成的區(qū)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
案例分析
人的身體的穩(wěn)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(nèi)，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面越大，越穩(wěn)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(diào)解了氣氛，活躍了課堂）
C．因素三：結(jié)構(gòu)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(jù)學生所展現(xiàn)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(jié)構(gòu)的形狀影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
[板書也會影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
（學生實驗）參照課本16頁，利用手頭的軍棋來搭建結(jié)構(gòu)，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(jié)論，如果能有別的儀器來協(xié)助這個實驗。在這個實驗里，發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)，在短短的6分鐘里，平均每個組都實驗了4~5個結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了比書上列出來的更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，并進行了熱烈的討論。
[板書]影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：重心位置的高低；支撐面的大小；結(jié)構(gòu)的形狀。
D．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的基本條件
師：我們詳細介紹了三種影響影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素，大家仔細想想，還有其它影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素嗎？
（進行演示實驗）用橡皮泥捏成長方體的穩(wěn)定狀態(tài)。再調(diào)整橡皮泥的形狀，捏成逐漸向右傾斜，然后觀察橡皮泥的穩(wěn)定性。當超過某一個角度后發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)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(jié)構(gòu)的地面范圍，橡皮泥是穩(wěn)定的，不然就會傾倒。
[板書]結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件是“重心所在的點垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)”
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(wěn)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(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。
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(guān)系。
4．教師總結(jié)
（觀看幻燈片）展示本節(jié)課的主要內(nèi)容
師：在日常生活中，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)應用廣泛，那么不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)也能發(fā)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(jié)課的內(nèi)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(guī)律下了一番功夫。因為影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素是相關(guān)聯(lián)的。要驗證其中的一種因素，勢必會對另一種產(chǎn)生影響，所以必需找些特例。比如在處理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的的條件“重心所在的點垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)”，我是找了塊橡皮泥，通過不斷調(diào)整橡皮泥的形態(tài)，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(tài)很好的演示出來。
在整個實驗環(huán)節(jié)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(xiàn)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(jīng)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(jié)課的一個學生動手實踐活動中，可以發(fā)現(xiàn)其實學生的想象力是極其豐富的。除了課本中的幾個形態(tài)結(jié)構(gòu)外，還制作了各種課本沒有的形態(tài)的結(jié)構(gòu)。然而整個活動又有點缺憾。就是不能做到關(guān)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(jié)論的得出。
　

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