資源簡介

設計的一般過程
——簡易橋墩的結構設計
一、課標與教學分析
本課教學是在學生完成技術與設計必修1，及必修2“結構”、“流程”或“系統”內容教學后的一堂非新授課，目的是使學生對設計的一般過程有更為深刻而全面的理解和感悟。而結構設計也是教學的重點和難點，結構設計和技術設計一樣，具有明確的目的性，方案的多元性和創新性。所以，在教學過程中，應當重視滿足使用者的需要、多方案的形成和強調設計的創新。
如何通過紙制簡易橋墩的結構設計，既達到復習結構的有關知識，又再次體驗科學合理的設計過程,有助于設計活動的順利開展，從而養成良好的設計習慣和技術素養。同時也體會到通過對通用技術學習帶給學生對知識得到應用轉化的成功感，激發學生繼續學習通用技術的熱情。
二、學情分析
由于結構設計往往涉及較復雜的數學、科學的知識和原理，雖然學生有過結構設計經歷，但結構設計考慮的主要因素具有多元性，有一定的難度。對于設計的一般過程學生重視程度還不夠，沒有很好地貫穿整個設計過程中，所以想通過本活動再次引導學生養成科學合理的設計思維。
三、教學目標及分析
（一）知識與技能
1、通過簡易橋墩設計和制作，掌握設計的一般過程。
2、掌握簡單結構的設計，并繪制設計草圖，做出模型。
（二）過程與方法
1、通過問題驅使方法，提出問題層層進入，激發學生思考，引起學生興趣。
2、通過小組合作設計方案，動手制作親身經歷，并對制作的橋墩進行測試評價，等方面加強學生對結構設計方法的體驗。
（三）情感態度與價值觀
1、通過小組合作，加強團結協作精神，加深同學間的情感。
2、通過鼓勵與競賽的方法，充分調動學生的積極性，體現關愛學生,使課堂人文得到體現。
3、在方案構思中注重學生的創新精神的培養，在動手實踐中注重培養嚴謹、認真、細致的工作態度
四、重點與難點分析
教學重點是通過簡易橋墩結構的設計，掌握設計的一般過程 。
教學難點是如何綜合考慮結構設計過程中的各種因素，制定方案并優化。
五、教學策略與手段
利用課件圖片、競賽方式豐富課堂，調動積極性；在討論分析中引出主題，明確要求；在小組合作、動手實踐中完成方案設計模型制作；在試驗中得出結論，對自己的作品評估及優化；最后在師生小結中發表感言結束本課教學。
六、教學資源準備
多媒體課件、設計一般過程學案、模型制作材料包（撲克牌若干、透明膠帶、雙面膠、剪刀各1）、2.5公斤、5公斤、10公斤、15公斤杠鈴片若干片。
七、教學過程
（一）引入課題
1、簡要復習設計的一般過程的五個步驟，回顧舊知。
2、通過觀賞紫金大橋等橋梁圖片，引出主題。
（二）主題教學
環節一：發現與明確問題
師講述：設計必須從調查需求、分析信息、發現與明確需要解決問題開始，提出設計項目，明確設計要求。
生觀察思考討論：1）、仔細觀察橋墩你發現了什么問題？
2）、為什么大多數的橋墩是圓形的？
3）、由此你產生了想解決什么問題的需求？
引出需求：想制作不同形狀橋墩模型，看看誰能承受更大的重量
師生共同明確設計主題：簡易橋墩結構的設計。
師生共同討論：簡易橋墩的設計要求有哪些？
明確設計要求：⑴ 材料：尺寸為8.6x5.6cm撲克牌6張
⑵ 功能：穩定并能承受盡可能大的重量
⑶ 結構：為了重心一致，高度為56mm， 橫截面和外部形狀不限，至少一端不封閉
⑷制作工藝：紙質手工
(5)方案制定、模型制作完成時間： 15分鐘內
為了激發學生的積極參與，采用小組競賽的方式
明確比賽規則：比賽結果將以承重質量M除以本身質量m得到A，即M /m=A，A值大的獲勝 。 總而言之：希望作出既輕便又堅固的作品。
環節二：制定設計方案
（1）、收集信息
（2）、設計分析
（3）、方案構思
（4）、方案呈現
（5）、方案篩選
教師溫馨提醒:
1.運用不同的材料、結構可以產生不同的設計方案。
2.任何設計方案都有改進的可能性，好方案決不會僅有一個。
（1）收集信息
師講述：收集信息的方法很多，可以通過用戶調查、專家咨詢、查閱圖書資料、收聽收看廣播電視、瀏覽互聯網等。你認為需要收集哪些方面的信息？
課件展示有關橋墩結構的網載圖片及說明。
（2）設計分析
師引導學生根據設計要求，找出設計需要解決的主要問題和解決方法。
觀察分析生活中真實的橋墩，思考這些結構能承受較大重量、風力、水流沖擊力的原因。
（3）方案構思
小組活動： 根據所給的材料和工具，結合自己的經驗，提出兩種以上的設計方案，并在學案中繪制簡單的平面草圖。
（4）方案呈現：選擇一些代表性的小組投影展示其設計草圖。
歸納出可能有：方案A：橫截面呈三角形
方案B：橫截面呈圓形
方案C：橫截面呈矩形等等
（5）方案篩選
小組討論：依據設計要求，對方案進行篩選。在認真討論的基礎上，畫出本組優化后的紙制橋梁設計草圖，并預測該設計作品的最大承重能力并記錄于學案中。
環節三：制作模型
要求學生對篩選的方案用所給的材料包進行制作，不可添加其他物質。只可利用透明膠帶、雙面膠、剪刀輔助連接。
小組活動：規定時間內制作紙制橋墩結構模型。上交作品。
師強調以下幾點：
1、分工合理，團結協作。
２、講究效率，注意安全。
３、不斷完善，敢于創新。
４、完后整理，交流準備。
（考慮到課堂的人文關愛學生，更好地調動學生的積極性和效率，用掌聲的形式給予獎勵。做得最快的給予獎勵，做得有創新的給予獎勵，作品交流時講得好給予獎勵。）
　　師在講臺上一字展示學生作品
環節四：測試、評估及優化
1、引導學生討論：需要對作品的哪些方面進行測試？如何測試？
討論得出測試內容及方法：主要對橋墩模型進行穩定性和強度的測試。
學生代表上講臺進行測試并記錄：首先通過左右搖晃測試穩定性，逐步增加重物的方法進行強度測試。杠鈴片每次只能放置一塊（重量不限），每片杠鈴片能維持3秒鐘時間才認可成績。測試并記錄最大的承重數據。
根據比賽規則：比賽結果將以承重質量M除以本身質量m（可跟據所用的材料多少來推測）得到A，即M /m=A，A值大的獲勝 ，宣布獲勝小組。
2、對各個方案的結構穩固、造型、制作難度、自重等方面進行評估。
3、分析測試和評估的具體記錄，同時聽取他人的意見進行改進優化。
(三) 課堂交流與小結
師小結：簡易橋墩的設計最側重的是功能、強度和穩定性。在一個具體的結構設計過程中，側重考慮哪些主要因素，必須在全面考慮的基礎上才能確定。
學生的交流與小結：請學生小組交流，發表活動感言。
八、作業設計：利用課余時間繼續對方案進行優化，設計出更好、更完善的作品。
九、教學反思
本課時由于選擇設計的主題難度適中，學生有能力完成，并采用競賽的方法，因此學生積極參與。由于上課時間只有40分鐘，所以有一些環節必須簡化，造成某些環節不夠充分，有匆忙趕課的感覺。總得來說，學生體會到通過對通用技術學習帶給學生對知識得到應用轉化的成功感，激發學生進一步學習的熱情。
百度收集有關橋墩的資料:
橋墩的結構
在兩孔和兩孔以上的橋梁中除兩端與路堤銜接的橋臺外其余的中間支撐結構稱為橋墩。橋墩分為實體墩、柱式墩、和排架墩等。按平面形狀可分為矩形墩、尖端形墩、圓形墩等。建筑橋墩的材料可用木料、石料、混凝土、鋼筋混凝土、鋼材等。不同橋的橋墩的結構不同，視情況而定，如：河流上多用實心結構，高架橋多用柱式墩或排架墩。橋墩的結構由挖孔樁、承臺、墩身、托盤和臺冒。T型墩是安裝連續梁的，臺冒是支撐整個梁的主要部分，臺冒上面是放支座的，對連續梁的活動有很大的作用，比如熱脹冷縮的位移或由于動荷載的作用，為了使梁體不會被拉斷或漲體的活動造成事故，支座就起到了避免被拉斷的作用。
橋墩的類型
橋墩分重力式橋墩和輕型橋墩兩大類。
一般為采用混凝土 ( http: / / baike. / view / 23579.htm" \t "_blank )或石砌的實體結構。墩身上設墩帽，下接基礎。它的特點是充分利用圬工材料的抗壓性能，借自身的較大截面尺寸和重量承受豎直方向和水平方向的外力，具有堅固耐久，施工簡易，取材方便，節約鋼材等優點。缺點是圬工量大，外形粗大笨重，減少橋下有效孔徑，增大地基負荷；當橋墩較高，地基承載力較低時尤為不利。
輕型橋墩是針對重力式橋墩的缺點而出現的橋墩,具有外形輕盈美觀，圬工量少，可減輕地基負荷，節省基礎工程，便于用拼裝結構或用滑升模板施工，有利于加速施工進度，提高勞動生產率等優點，目前正得到迅速發展。
橋墩的布置
橋墩的位置和橋梁上部結構的分跨布置密切相關，應通過技術經濟比較決定。如跨河橋的橋墩應考慮到深水或不良地基會對橋墩基礎施工帶來的各種困難，冰凌、漂木或泥石流，會增加橋墩額外的負荷，布置橋墩時，應特別慎重；地形陡峻的V形深谷,宜以較大跨度跨越,避免在溝底設置高橋墩;當橋下凈空無特殊要求，河床及地基情況允許采用淺基礎橋墩，或為了美化環境，避免高路堤 ( http: / / baike. / view / 493184.htm" \t "_blank )占地太多而修建的旱橋，則以低墩短跨的橋孔布置為好。
跨海大橋的橋墩是如何施工的
先在河道中設計橋墩處搭建外排架(2)，在外排架(2)靠近鋼管面放置外層模板(1)，搭建內排架(5)，在內排架(5)靠近鋼管面放置內層模板(4)，然后在外層模板(1)和內層模板(4)之間填充土(3)，把圍堰(6)內積水抽出，即可在圍堰(6)內進行橋墩施工。由于本發明橋梁架設中使用了模板填土施工新方法，分塊拼做薄壁圍堰，能有效地減少填土量，大大方便河道流水及泄洪，具有防沖防滲，硬性及密實性能好，且施工簡單，減少了施工量，節約了成本，投資小，工期短，拆除清理簡便。
設計的一般過程
——簡易橋墩的結構設計
班級： 小組成員：
發現與明確問題。
發現問題：
明確問題：設計要求
二、制定設計方案
1、收集信息：收集方法和途徑，及要收集哪些信息？
2、設計分析：如何達成設計要求？
3、方案構思 4、方案呈現 5、方案篩選
預估作品的承重 kg 本組作品的承重： kg
三、制作模型
四、測試、評估及優化
1、測試：內容：
方法及過程：
2、評估
3、優化
五、產品的使用和維護
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