通用技术课程《探究结构的稳定性》教学设计

《探究结构|结构的稳定性》教学设计一、教材分析《结构的稳定性》是《技术与设计2》第一章第二节《探究结构》第一课时，本节课的主要内容有：结构稳定性的概念和结构稳定性的影响因素。

本节课承接了第一节认识结构的内容，主要让学生通过案例分析理解结构稳定性的概念，通过实践活动掌握影响结构稳定性的因素。

本节是本章的核心内容，为学生学习结构设计打下基础。

二、学情分析本节课的教学对象为高二年级的学生。

能力上：学生已经具备一定的认识问题、分析问题、解决问题的能力，但缺乏实践，不能很好地将理论知识与设计实践相结合；知识上：通过第一节的学习和生活常识，学生对结构和结构的受力情况有了初步的认识，但对影响结构稳定性的具体因素还不是很清楚。

因此，本节课通过一些技术试验深入浅出地让学生自主探究，分析影响结构稳定性的因素。

三、核心素养目标1.通过感知生活中的案例，掌握结构稳定性的基本概念，学会从稳定性的角度分析结构；（技术意识）2.通过使用自制教具探究、归纳不同因素对结构稳定性的影响，并学会运用所学知识分析问题、解决问题；（创新设计、物化能力）四、教学重难点1、重点：理解结构稳定性概念；掌握影响结构稳定性的因素；了解不稳定结构应用实例。

2、难点：通过技术试验分析影响结构稳定性的因素，并合理地应用到设计实践中。

五、方法策略教法：项目引领、任务驱动、点拨引导；学法：自主学习、问题探究、合作学习等。

六、教学过程七、板书设计八、教学反思本节课采用项目式、启发式和探究式的学习策略，通过观察图片视频、动手试验、分析案例等直观的方式引导学生，让学生从实践中提炼知识点，并把学到的知识用于解决实际的问题中去，充分体现了学生的主体地位和新课标的要求。

（一）引入新课：游戏：两位同学面对面站立，伸出双手，掌心相对互推，看谁先把谁推动。

1、观察并思考，他们用了哪种姿势，为什么这么做？2、如果是你来参加这个游戏，你会有什么动作，使自己更稳？（二）进行新课：1、结构稳定性的定义：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

2、影响结构稳定性的因素：探究一：(探究结构的稳定性与重心高低的关系)身手小试：找可乐。

观察教师操作演示，找出两罐真可乐。

通过分析两组可乐重心位置有什么不同，哪个易倒，得出影响结构稳定性的因素一是：结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性。

重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。

思考（1）：生活中运用了重心越低结构越稳定的例子有哪些？轮船、遮阳伞等思考（2）：是不是结构的重心越低，就一定越稳定呢？通过演示试验视频，得出结构稳定的基本条件是：重心所在点的垂线应落在结构支撑面内。

探究二：(探究结构的稳定性与支撑面的大小的关系)矿泉水瓶装满水，分别为正立、倒立，哪一种放置最稳？哪一种放置最不稳？为什么？图一图二利用可改变底面支撑面大小的模拟小板凳先组成如图一所示结构形状，并对其施加外力，观察其结构稳定性。

然后改变模拟小板凳的底面支撑面的大小组成如图二所示结构形状并对其施加外力，观察其结构稳定性。

得出影响结构稳定性的因素二是：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。

结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。

（接触面≤支撑面）思考：生活中运用了支撑面越大越稳定的例子有哪些？举重时岔开双脚，做成梯形的大坝等。

练一练：桥梁模型的稳定性如下图所示是某校学生设计制作的桥梁模型，如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：①、③①缩短桥梁两端伸出部分的长度；②增大桥梁两端伸出部分的长度；③两端增加桥墩；④减小桥面宽度。

试验：缩短桥梁两端伸出部分的长度后，桥梁稳定性的变化情况探究三：(探究结构的稳定性与结构形状的关系)如何增加一张纸的稳定性使它能够立起来？得出影响结构稳定性的因素三是：结构形状影响结构的稳定性。

《结构的稳定性》教学设计（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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《结构的稳定性》教学设计教学目标1.知识与技能目标（1）理解结构稳定性的概念。

（2）能够通过实验掌握影响结构稳定性的主要因素。

2. 过程与方法目标（1）通过经历技术试验的分析过程，提高学生的探究能力。

（2）通过经历技术试验的制作过程，提高学生的动手能力并逐步提升学生的技术素养。

3. 情感态度和价值观目标通过分析、讨论、试验等方法培养学生自主探究、主动参与、合作交流及服务社会的意识。

体验结构设计的乐趣，培养学生研究结构的兴趣。

教学重点对结构稳定性概念的理解以及影响结构稳定性的主要因素。

教学难点理解结构稳定性应该满足的条件；区分“接触面”与“支撑面”；并在相应理论的基础上制作出稳定的结构。

教学方法本节课以分组教学的形式进行。

针对本课的重难点，教学中将质疑法、实物教具展示法、讲授法、技术试验法等互相结合。

在充分发挥教师主导作用的同时，把学习的主动权交给学生，使学生通过观察试验、讨论归纳、合作探究获取新的知识。

教学准备教学环境：多媒体教室；器材：物体稳定性测试仪、铁棒、带有刻度的方木块、重心偏移测试仪、不倒翁、磁力桌、八字形小木凳、自制屏风、“A”字梯、斜口钳、尼龙扎绳、“筋斗虫”、筋斗虫演示板；材料：方木条：长*宽*高分别是160*6*6的松木各13根，长200的尼龙扎带各30根；教学过程【课堂设置】本堂课以引导学生自主探究“影响结构稳定性的几个主要因素”为主线，把学习的主动权交给学生，使学生通过观察、讨论、归纳、合作探究获取新的知识。

最后，以学到的新知识为依托，进行构思、设计、制作稳定结构。

【课堂导入】本堂课以视频“平衡之美——一根羽毛的力量”引入，一根羽毛的力量虽小，却维系着整个错综复杂“结构” 的平衡，我们说此时整个结构是“稳定”的。

切入主题“结构的稳定性”。

【新课内容】提炼总结出结构稳定性的定义：结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

学生对这个定义可能不是太理解，在这里需要进行深入剖析：1、负载 2、维持 3、平衡。

稳固结构的探析探析结构稳定性【学科核心素养】【课标内容要求】通过技术体验或技术探究分析影响结构稳定性的因素，帮助学生领悟技术原理的丰富内涵和广泛应用，提高运用技术原理分析和解决实际技术问题的能力，能够理解影响结构稳定的主要因素，并能够分析实际问题。

【学业要求】【学情分析】学生通过第一节“常见结构的认识”的学习，对结构的概念、结构的受力以及结构的一般分类有了初步的认识，且具备相应的力学知识，会对事物进行一般性分析，观察能力和思维能力日趋成熟，学生对哪些因素影响结构的稳定性有探究的欲望，只要引导方法得当，学生可以很快的建立起相关的概念。

【教材分析】本节是《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》的第一部分内容：“探析结构稳定性"。

本章的总体设计思路是：认识结构→探析结构→设计结构→欣赏结构。

“结构”和“设计”共同构成本单元两个核心概念，结构体现了“空间”的概念，本课是在结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构有一个更深入的认识与巩固，为后续结构的设计等教学奠定良好的基础。

本节主要探讨结构的稳定性的概念，以及影响结构稳定性的因素。

在上节课的基础上探讨结构受到外力时，其稳定状态是否会改变，会如何改变，如何才能保证结构在受到外力时能保持平衡，是本节课的主要内容。

教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而且也为以后结构的强度、结构的设计等奠定了良好基础。

【教学目标】了解什么是结构的稳定状态；理解影响结构的稳定性有三个主要因素；能够对简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。

参与简单的技术试验过程，能用简单的方法进行技术试验；观察不同的结构，通过探究、试验、讨论、分析等方法学会分析实际问题；能对常见的结构进行分析，并动手改造和革新事物的结构，对结构提出合理化的设计。

任务一探析结构稳定性浙江省嘉善高级中学鲍建国一、教学内容本节课让学生理解什么是结构的稳定性，并从技术试验的角度，来引导学生发现影响结构稳定性的因素，依据实际需要提出改进的方案。

二、学科核心素养要求1. 技术意识：通过技术活动探究重心、支撑面等因素对结构稳定性的影响，并尝试解决相关技术问题。

2. 创新设计：能依据相关技术试验标准对结构稳定性进行试验，并写出试验报告。

三、教学重点、难点1. 重点：能依据相关技术试验标准对结构的稳定性进行试验，并对结构进行改进。

2. 难点：理解结构稳定性的概念及其影响因素。

四、教学准备教学课件，一次性木筷子（或竹筷子）、塑料管、铝条、铝片、木条、热熔胶棒、若干细绳等；剪刀、美工刀、钢锯、钢丝钳、热熔胶枪、若干钩码等。

五、教学过程1. 情境导入小明发现有些办公桌在升高后，从水平方向推它时，会有明显的晃动。

而降低高度后，晃动幅度会减小。

2. 新课学习（1）结构稳定性的探究活动1：悬臂结构的稳定性体验。

活动要求：悬臂结构底部与地面接触所形成的支撑面的大小不超过200毫米×200毫米，底部与挂重物的位置在水平和竖直方向相距都不少于200毫米。

活动过程：①分小组设计方案。

②根据给出的结构方案制作悬臂结构。

③在悬臂结构前端逐步悬挂钩码，观察并记录悬臂结构倾倒时所挂钩码的质量。

④在悬臂结构前端悬挂步骤③中悬臂倾倒时的钩码数量，并尝试在悬臂结构的其他位置添加重物，使悬臂结构重新保持稳定。

问题1：悬挂钩码到一定数量后，悬臂结构状态有什么变化？归纳：结构的稳定性是指结构在荷载作用下维持其原有平衡状态的能力。

问题2：对比各小组的悬臂结构在倾倒时，所挂钩码质量是否相同？问题3：思考分析不同悬臂结构的区别？问题4：在活动步骤④中，所加重物的位置与其质量有什么样的关系？归纳：结构稳定性与重心之间的关系。

活动2：探究四种A字形梯的稳定性问题5：A字形梯在载人时重心很高，为什么还能保持稳定？问题6：A字形梯中间的横梁有什么作用？问题7：图丁中采用八脚支撑的原因是什么？归纳：结构的稳定性与结构形状以及支撑面大小的关系。

《结构的稳定性》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）理解结构稳定性的概念。

（2）能通过实验探究影响结构稳定性的主要因素。

（3）对简单的结构进行稳定性分析。

2、过程与方法目标学生通过亲历实验过程得出结论，提高学生的探究能力，提高学生的动手能力，提升学生的技术素养，掌握分析结构稳定性的方法。

3、情感态度和价值观目标培养学生的发散思维、自主探究、勇于创新的思考习惯，体验自主动手、探究学习的乐趣。

二、教学重点对结构稳定性的理解以及通过实验探究影响结构稳定性的主要因素。

三、教学难点动手实验和对实验现象的观察、思考、总结，利用所学知识分析有关结构稳定性的实际案例。

四、教学方法1、情境创设：通过播放视频和做演示实验，引导学生观察、分析、交流、探讨影响结构稳定性的主要因素。

2、引导发现：在学生参与演示实验的过程中，激发学生对技术理论知识掌握和学习的兴趣。

3、总结评价：在课堂教学中，对学生进行过程评价及总结评价。

五、教学过程1、创设情境，导入新课播放视频：截取美国大片《真实的谎言》中的片段，让同学们观察、分析、思考发生该现象的原因。

2、导出结构稳定性的概念结构稳定性：结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

提出问题：一个合理的结构经历暴风骤雨，依然稳如泰山，是什么原因？本节课我们将带着这个问题来一探究竟。

3、探究影响结构稳定性的因素【提出问题】：在我们的结构设计中必须考虑好结构的稳定性，那么影响结构的稳定性的主要因素有那些呢？【探究试验一】不倒翁为什么不倒？分组演示实验：教师演示实验：教师通过改变不倒翁原理实验仪重心的位置；教师操作稳定性试验仪，将稳定性实验仪的刻度调至20，现将重块置于最低位置，逐渐调高重块，学生按照老师的演示分组操作体验。

学生分组操作体验：给一块木板上放置三个大小形状不相同的麻将牌，慢慢抬起木板的一端，看哪一个最先倒掉。

让学生观察发生的现象，并做好记录，分析并总结出为什么会出现以上这些现象？是什么影响了麻将牌的稳定？一个结构的稳定与那个因素有关？重心位置高的时候稳定，还是重心位置低的时候稳定？师生总结得出结论1：结构重心的位置高低影响结构稳定性：重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。

《结构的稳定性》试验课教学设计一、使用教材广东科技出版社通用技术《技术与设计2》第一章第二节1 课时二、试验器材利用废弃摄影三角架、滑动变阻器上废弃杆件等自制的试验器材，学生做的家具。

1、支撑杆上固定刻度板2、摆锤3、立柱4、两个不同质量的铁块5、三角架6、电子弹簧称7、学生制作的不同形状的换鞋凳等三、试验设计思路和创新点教材上对影响结构稳定性的因素（几何形状，重心位置，支撑面面积）的试验案例是以生活中A 型梯、装了液体的3 个瓶子、台灯和椅子等展示，但存在一些不足：1、纯感官上的定性分析。

2、变量较多，不能厘清决定性的影响因素（如书上用三个瓶子试验时，自重忽略，但桥、隧道、房屋等工程建设中，自重是不能忽略的荷载之一）。

3、只是定性观察无法定量探究，不利培养学生的技术意识和工程思维等核心素养。

4、没有试验教具，不利师生创新设计思维的培养。

基于以上不足，我们进行了创新设计：1、探究重心位置、支撑面面积影响结构稳定性时，我们用自制的教学器具，采用控制变量法（唯一变量），运用对比试验，结合物理学从本质上进行了定量探究。

2、通过对照试验，荷载对三角形支撑脚、加了横档的三角形支撑脚；四边形及加了横档的四边形的稳定性对照，试验效果明显，形象直观便于观察。

3、把学生制作的作品拿来试验，学生对知识的理解更深刻。

四、试验原理1、几何形状对结构稳定性有影响通过对结构以水平荷载， 看结构整体是否位移、倾倒或构件本身是否发生屈曲或位移。

对照试验：（1）三角架结构加荷载，观察稳定性。

（2）三角架结构加横档后，加荷载，观察稳定性。

（3）四边形加荷载，观察稳定性。

（4）四边形加斜拉杆后，加荷载，观察稳定性。

2、重心位置对结构稳定性有影响（重心越高越不稳定，越低越稳定）对比试验：质量不变的情况下，改变重心位置，对立柱撞击，记录立柱倾倒时摆锤抬起的角度（角度越大，能量越大）。

学生课前小组探究失败原因：他们用拉力来试验，发现重心位置变化时，拉力的数据却不变，原因是：拉力的力矩：F*L1，重力的力矩：G*L2，重力的力矩不变，L1 不变，不管铁块在什么位置，拉动物体的瞬间，F 的大小相等。