第三节 简单结构的设计
一、教学目标
通过教学，能使学生达到以下目标：
知识与技能
1. 熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。
2. 能对相片架进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
3. 通过相片架的结构设计，进一步熟悉结构设计的方法、步骤等。 过程与方法
1. 通过设计个性相片架，经历将人们的需求和愿望确认为值得解决的技术问题、并形成设计方案的过程，初步学会从技术的角度提出问题、解决问题，能多角度提出解决问题的方案，发展创造性想象的能力。
2. 通过制作个性相片架和搭建相片架模型，经历技术方案实现的过程，初步学会原型或模型的制作、装配、调试的方法，体验意念具体化和方案物化过程中的复杂性和创造性，发展动手实践能力。
3. 通过设计制作相片架原型或模型的实践活动，经历技术设计中交流与评价的过程，初步学会一些技术交流的方法，发展技术的表达和评价能力。
情感、态度、价值观
1. 通过设计制作相片架原型或模型，能够安全而又负责地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度，养成严谨、负责、进取的良好品质。
2. 通过设计制作相片架模型或原型，认识技术的创造性特征，培养富于想象、敢于表现个性、勇于创新的个性品质。
二、教学重难点
教学重点：
1. 熟悉结构设计应考虑的主要因素。
2. 熟悉结构设计的方法和步骤。
教学难点：
1. 确定结构设计方案。
2. 制作结构模型或原型。
三、教学分析
教学思路：
通过“如果没有丰富的结构设计，我们的生活将会怎样？我们能离开结构设计吗？”这个问题引发学生的讨论和思考，从而导入新课。
第一部分：通过播放有关结构设计的视频，引导学生讨论、思考和感受结构设计的重要性。
第二部分：通过“儿童自行车设计”的案例分析，使学生理解结构设计的目标及要求。
第三部分：通过“20世纪十大技术失误”的案例分析，加深学生对结构设计应考虑的主要因素的理解。
第四部分：通过个性相片架的设计制作活动，使学生了解简单结构设计的过程和方法，强化学生对知识的理解与整合，提高学生的动手实践能力。
最后，通过设计并搭建相片架模型，以及对课桌的设计，使学生对结构设计的方法、步骤有进一步的了解。
四、教学案例
（一）新课导入（引入课题）
如果没有丰富的结构设计，我们的生活将会怎样？我们能离开结构设计吗？
（二）新课教学
第一部分：结构设计的重要性
播放有关结构设计的视频，结合视频提出问题：结构设计在我们的生活、生产中有着怎样的意义？
结构设计对于我们的日常生活和生产活动都非常重要。日常生活中，没有丰富的结构设计，产品将会造型单一、功能单调，那些大型建筑物、交通运输工具等更是无法产生；生产活动中，产品制造技术、结构安全性及耐久性评估、维修加固技术等，也都离不开结构设计。
如何确定结构设计的目标和要求呢？
第二部分：结构设计的目标及要求
人们设计结构是为了完成某种任务或满足特定的需要。
结构设计的目标及要求：结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。比如，儿童自行车的结构设计，首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求，否则设计应视为不合格。
在进行结构设计时，必须明确设计的目标和要求，同时必须抓住主要因素开展工作。
在结构设计中如何实现其目标及要求呢？
第三部分：结构设计应考虑的主要因素
结构设计应考虑的主要因素有：
a. 符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求；
b. 安全因素；
c. 公众和使用者的审美需求；
d. 使用者的个性化需要；
e. 对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。 图1.3-1 结构设计应考虑的主要因素
在工程的结构设计中，应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能实现一定的功能的同时，还要考虑经济因素，如做到用料省、成本低等，也就是说，力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。
案例分析：20世纪十大技术失误
不同的结构设计，应考虑的因素各有侧重。但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
讨论：你认为在相片架的结构设计中需要考虑哪些因素？
第四部分：简单结构的设计案例
现以个性相片架的设计为例，说明简单结构设计的过程与方法。
（通过活动，使学生明确结构设计的目标，学会分析结构设计应考虑的主要因素，熟悉结构设计的一般步骤，培养学生的探究欲望和创新能力。）
活动项目：个性相片架
活动目标：熟悉设计个性相片架时需要考虑的主要因
素，进行个性相片架的结构设计，并制作模型。
活动步骤：
第一步：明确设计要求。
● 能方便地取放相片。
● 相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接
牢固。
● 使用的材料要易于加工，并达到环保要求。
● 具有一定的装饰性。
● 能进行功能拓展。
● 相框的长度、宽度、厚度的尺寸要求为175mm×
125mm×10mm。
图1.3-2 个性相片架
第二步：进行设计分析。
相片架的设计分析可分为三部分，功能设计分析、结构设计分析和外观设计分析。
（1）功能设计分析
（2）结构设计分析
相框的结构设计
当我们取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在设计相框的结构时，需要考虑：
● 相框的几何形状的选择，使相框不变形的措施。
● 相框构件之间的连接。
● 相框构件的截面形状。
支架的结构设计
支架的作用在于能支撑起相框并不易翻倒，故在支架结构设计中，需要考虑： ● 支架的支撑方式的选择，使支架不易翻倒的措施。
● 支架构件的截面形状以及连接。
相框与支架之间的连接
根据不同的设计方案，相框与支架间可以是铰链接或固定连接。在批量制造中，还可采用不需要连接的塑料整体成型的结构。
（3）外观设计分析
分析放置相片架的环境及展示的相片内容，使相片架的设计与环境、相片内容协调。
第三步：绘制设计草图。
第四步：确定设计方案。
设计方案见教材P27。（除了教材中的方案，你还能想出什么方案？） 第五步：设计准备。
● 合适的制作材料和连接材料，制作材料如木条、竹片、细竹竿、三合板、刨花板、硬纸板、玻璃等，连接材料如小螺钉、小铁钉、小塑料片、玻璃胶等。
● 必备的工具，如卷尺、剪刀、刀、锉、锤等。
第六步：制作个性相片架。
第七步：设计的评价。
从强度、稳定性、实用性、美观度等方面对本组的作品进行评价。
（可以同时进行自评、互评，在对设计方案评价的过程中还要注意对设计方案进行优化，为以后的技术活动积累经验。）
记录分析：
强 度： 稳定性： 实用性： 美观度： 活动总结：
（1）你认为设计相片架时都应考虑哪些主要因素？
（2）试着概括结构设计的一般步骤。
（三）课堂小结
1. 结构设计的重要性。
2. 结构设计的目标及要求。
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。
3. 结构设计应考虑的主要因素。
符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
（四）巩固活动设计
1. 设计并搭建相片架模型。
根据现有的相片架模型的零件，设计相片架的结构，绘
制设计草图，与同伴合作，搭建多种结构形式的相片架。
2. 观察下面两副图片可以发现，我们的课桌用来书写图1.3-3 相片架模型
的空间很有限，课桌对于有些同学来说高了，对于有些同学来说又矮了等等。根据所学知识，对课桌进行结构设计。（要求：a.使用空间要充足；b.高低可以调节）
（五）布置作业 图1.3-4 学生课桌
1. 设计一个报纸架，从稳定性、强度、材料、使用方便及美观等角度综合考虑。
2. 鞋架和衣帽架是常用的家庭物品。请你设计一个多功能架子（例如，既能挂衣服，也可以放置鞋子），并选择适当的材料进行制作。（设计要求：具有较好的稳定性和强度，外形美观，实用轻便。）
第三节 简单结构的设计
一、教学目标
通过教学，能使学生达到以下目标：
知识与技能
1. 熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。
2. 能对相片架进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
3. 通过相片架的结构设计，进一步熟悉结构设计的方法、步骤等。 过程与方法
1. 通过设计个性相片架，经历将人们的需求和愿望确认为值得解决的技术问题、并形成设计方案的过程，初步学会从技术的角度提出问题、解决问题，能多角度提出解决问题的方案，发展创造性想象的能力。
2. 通过制作个性相片架和搭建相片架模型，经历技术方案实现的过程，初步学会原型或模型的制作、装配、调试的方法，体验意念具体化和方案物化过程中的复杂性和创造性，发展动手实践能力。
3. 通过设计制作相片架原型或模型的实践活动，经历技术设计中交流与评价的过程，初步学会一些技术交流的方法，发展技术的表达和评价能力。
情感、态度、价值观
1. 通过设计制作相片架原型或模型，能够安全而又负责地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度，养成严谨、负责、进取的良好品质。
2. 通过设计制作相片架模型或原型，认识技术的创造性特征，培养富于想象、敢于表现个性、勇于创新的个性品质。
二、教学重难点
教学重点：
1. 熟悉结构设计应考虑的主要因素。
2. 熟悉结构设计的方法和步骤。
教学难点：
1. 确定结构设计方案。
2. 制作结构模型或原型。
三、教学分析
教学思路：
通过“如果没有丰富的结构设计，我们的生活将会怎样？我们能离开结构设计吗？”这个问题引发学生的讨论和思考，从而导入新课。
第一部分：通过播放有关结构设计的视频，引导学生讨论、思考和感受结构设计的重要性。
第二部分：通过“儿童自行车设计”的案例分析，使学生理解结构设计的目标及要求。
第三部分：通过“20世纪十大技术失误”的案例分析，加深学生对结构设计应考虑的主要因素的理解。
第四部分：通过个性相片架的设计制作活动，使学生了解简单结构设计的过程和方法，强化学生对知识的理解与整合，提高学生的动手实践能力。
最后，通过设计并搭建相片架模型，以及对课桌的设计，使学生对结构设计的方法、步骤有进一步的了解。
四、教学案例
（一）新课导入（引入课题）
如果没有丰富的结构设计，我们的生活将会怎样？我们能离开结构设计吗？
（二）新课教学
第一部分：结构设计的重要性
播放有关结构设计的视频，结合视频提出问题：结构设计在我们的生活、生产中有着怎样的意义？
结构设计对于我们的日常生活和生产活动都非常重要。日常生活中，没有丰富的结构设计，产品将会造型单一、功能单调，那些大型建筑物、交通运输工具等更是无法产生；生产活动中，产品制造技术、结构安全性及耐久性评估、维修加固技术等，也都离不开结构设计。
如何确定结构设计的目标和要求呢？
第二部分：结构设计的目标及要求
人们设计结构是为了完成某种任务或满足特定的需要。
结构设计的目标及要求：结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。比如，儿童自行车的结构设计，首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求，否则设计应视为不合格。
在进行结构设计时，必须明确设计的目标和要求，同时必须抓住主要因素开展工作。
在结构设计中如何实现其目标及要求呢？
第三部分：结构设计应考虑的主要因素
结构设计应考虑的主要因素有：
a. 符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求；
b. 安全因素；
c. 公众和使用者的审美需求；
d. 使用者的个性化需要；
e. 对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。 图1.3-1 结构设计应考虑的主要因素
在工程的结构设计中，应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能实现一定的功能的同时，还要考虑经济因素，如做到用料省、成本低等，也就是说，力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。
案例分析：20世纪十大技术失误
不同的结构设计，应考虑的因素各有侧重。但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
讨论：你认为在相片架的结构设计中需要考虑哪些因素？
第四部分：简单结构的设计案例
现以个性相片架的设计为例，说明简单结构设计的过程与方法。
（通过活动，使学生明确结构设计的目标，学会分析结构设计应考虑的主要因素，熟悉结构设计的一般步骤，培养学生的探究欲望和创新能力。）
活动项目：个性相片架
活动目标：熟悉设计个性相片架时需要考虑的主要因
素，进行个性相片架的结构设计，并制作模型。
活动步骤：
第一步：明确设计要求。
● 能方便地取放相片。
● 相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接
牢固。
● 使用的材料要易于加工，并达到环保要求。
● 具有一定的装饰性。
● 能进行功能拓展。
● 相框的长度、宽度、厚度的尺寸要求为175mm×
125mm×10mm。
图1.3-2 个性相片架
第二步：进行设计分析。
相片架的设计分析可分为三部分，功能设计分析、结构设计分析和外观设计分析。
（1）功能设计分析
（2）结构设计分析
相框的结构设计
当我们取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在设计相框的结构时，需要考虑：
● 相框的几何形状的选择，使相框不变形的措施。
● 相框构件之间的连接。
● 相框构件的截面形状。
支架的结构设计
支架的作用在于能支撑起相框并不易翻倒，故在支架结构设计中，需要考虑： ● 支架的支撑方式的选择，使支架不易翻倒的措施。
● 支架构件的截面形状以及连接。
相框与支架之间的连接
根据不同的设计方案，相框与支架间可以是铰链接或固定连接。在批量制造中，还可采用不需要连接的塑料整体成型的结构。
（3）外观设计分析
分析放置相片架的环境及展示的相片内容，使相片架的设计与环境、相片内容协调。
第三步：绘制设计草图。
第四步：确定设计方案。
设计方案见教材P27。（除了教材中的方案，你还能想出什么方案？） 第五步：设计准备。
● 合适的制作材料和连接材料，制作材料如木条、竹片、细竹竿、三合板、刨花板、硬纸板、玻璃等，连接材料如小螺钉、小铁钉、小塑料片、玻璃胶等。
● 必备的工具，如卷尺、剪刀、刀、锉、锤等。
第六步：制作个性相片架。
第七步：设计的评价。
从强度、稳定性、实用性、美观度等方面对本组的作品进行评价。
（可以同时进行自评、互评，在对设计方案评价的过程中还要注意对设计方案进行优化，为以后的技术活动积累经验。）
记录分析：
强 度： 稳定性： 实用性： 美观度： 活动总结：
（1）你认为设计相片架时都应考虑哪些主要因素？
（2）试着概括结构设计的一般步骤。
（三）课堂小结
1. 结构设计的重要性。
2. 结构设计的目标及要求。
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。
3. 结构设计应考虑的主要因素。
符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
（四）巩固活动设计
1. 设计并搭建相片架模型。
根据现有的相片架模型的零件，设计相片架的结构，绘
制设计草图，与同伴合作，搭建多种结构形式的相片架。
2. 观察下面两副图片可以发现，我们的课桌用来书写图1.3-3 相片架模型
的空间很有限，课桌对于有些同学来说高了，对于有些同学来说又矮了等等。根据所学知识，对课桌进行结构设计。（要求：a.使用空间要充足；b.高低可以调节）
（五）布置作业 图1.3-4 学生课桌
1. 设计一个报纸架，从稳定性、强度、材料、使用方便及美观等角度综合考虑。
2. 鞋架和衣帽架是常用的家庭物品。请你设计一个多功能架子（例如，既能挂衣服，也可以放置鞋子），并选择适当的材料进行制作。（设计要求：具有较好的稳定性和强度，外形美观，实用轻便。）