通用技术“结构设计——牙签塔架设计与制作”教学尝试
邱丽萍
摘要:结构设计制作是通用技术《技术与设计2》第一单元的重点,结构设计项目的选择既要源于学生生活,又要相对简单,能体现教学目标要求。对本单元内容仔细分析后,我选择“牙签塔架设计与制作”这一项目进行教学尝试,该项目不仅与结构的知识紧密联系,而且运用了《技术与设计1》中的设计思想和方法,同时能很好地体现通用技术的课程目标。
关键词:通用技术 结构设计 牙签塔架设计与制作
一、项目背景
普通高中技术课程是一门立足实践的课程。技术课程强调心智技能与动作技能的结合,强调理论与实践的统一。通过“动手做”,学生的技术设计与制作能力、技术试验与技术探究能力以及利用所学技术解决实际问题的能力都将得到增强。
学生在《技术与设计1》中已学习了设计的一般过程,包括设计分析、方案构思、呈现、权衡筛选、制作评价、优化等。学生通过《技术与设计2》第一单元第一节的学习,学生认识了常见的结构,会简单地分析结构的受力;在第二节的学习中,学生认识了结构的两大重要性质:稳定性和强度。教材从实例出发,分析了影响结构的稳定性的主要因素,再从结构的形状、材料、连接等方面,分析了影响结构强度的主要因素,同时介绍了结构与功能的关系。
能对简单结构进行设计并制作符合一定要求的简单结构,是本单元教学中的重点和难点。布置实践活动,使得学生在真实的任务环境下学习技术,体验结构设计并动手制作,是必不可少的。
二、项目介绍
(一)设计与制作要求
1、结构设计项目:牙签塔架设计与制作
2、设计与制作要求
⑴ 材料:细竹牙签≤30根,可用少量粘合剂(502胶水)或缝衣细线,作品总重量不超过
⑵ 结构高度(顶部支撑面到底部支撑面)
⑶ 结构顶部承重支撑面能立放560毫升普通矿泉水一瓶。(保持30秒以上)
⑷ 结构稳定:空载在30度斜坡上任意角度摆放都能保持稳定。
⑸ 造型美观,制作精良。
3、两位同学一组,相互合作,设计并制作一个作品。
注意事项:
①使用粘合剂时,小心谨慎,避免滴入眼睛、滴在皮肤和衣服上。
②使用小刀等工具时,注意安全。
(二)对学生发展的作用
1、培养学生利用所学技术知识解决实际问题的能力
学生在进行牙签塔架设计与制作中,要综合运用许多知识。如设计与制作要求中第4点:空载在30度斜坡上任意角度摆放都能保持稳定。 要达到这一要求,学生需运用“影响结构稳定的主要因素”的知识,设计时应考虑结构重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面大小和结构的形状;“比萨斜塔倾斜而不倒”原因——重心所在点的垂线落在结构底面的范围内,这一知识也被运用于设计中,学生要估算结构重心的高度、位置以及结构在30度斜坡上时重心的垂线是否在结构底面的范围内。
设计与制作要求第3点:结构顶部承重支撑面能立放560毫升普通矿泉水一瓶。这一要求涉及结构强度的知识,影响结构强度的主要因素结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式。学生运用结构强度知识,要解决的问题有:把结构设计成什么形状的?材料除细竹牙签外,粘合剂、缝衣细线是否都用?怎样用?细竹牙签之间如何连接更牢固?
学生进行牙签塔架设计与制作,运用了《技术与设计1》中的设计思想和方法:发现与明确问题、制定设计方案、制作模型或原型、测试、评估及优化,再一次体验了设计的过程。这其中包括了方案构思的方法、技术试验、工艺、设计的评价等。
2、激发学生的创造欲望,培养学生的创新精神
高中学生正处于创造力发展的重要阶段,他们的想象能力、逻辑思维能力和批判精神都达到了新的水平。如何利用通用技术课程的内容,培养学生的学习兴趣,激发学生的创造欲望,是通用技术教学中需要解决的重要问题。
埃菲尔铁塔、电线塔等塔架结构,学生并不陌生,这类塔架结构材料大多是钢铁。而“牙签塔架设计与制作”项目用牙签等材料来制作塔架结构,学生第一次接触,感觉很新鲜;同时该项目涉及有关结构的知识与设计的思想,学生都很熟悉,所用的材料也是十分常见的;要达到稳定性与强度方面的要求,却有一定的难度。实施这一项目,能有效地激发学生的创造欲望,培养学生的创新精神。
3、发展学生的实践能力
开展“牙签塔架设计与制作”项目,有利于发展学生的实践能力。学生在牙签塔架设计中,进行构思方案、绘制草图、筛选方案,设计能力不断提高;在制作实践操作中,工具、材料的使用会更加熟练,还能掌握加工技巧。
4、提高合作交流能力
学生在牙签塔架设计与制作过程中,讨论设计方案和制作流程、各小组成员分工合作完成设计任务、对作品进行评价,有助于提高合作交流能力、培养团队精神。
三、项目的实施与效果
1、明确问题
在项目实施过程中,我首先让学生明确具体的设计任务和设计要求;引导学生分析需要解决的具体问题有:①采用怎样的结构?②如何连接制作?③制作流程?④需要哪些工具?……然后准备材料工具:细竹牙签,502胶水、缝衣细线、小刀、尺子等。
2、构思方案
各小组学生根据设计要求,积极思考、讨论,主要从以下几个方面对方案进行构思。
(1)材料的选择
有些小组的学生选用细竹牙签和502胶水;有些选用细竹牙签、502胶水、缝衣细线;还有一些选用细竹牙签和缝衣细线。
(2)结构
学生们想到的结构多种多样。塔架造型有下大上小的、有上下大小一致的。支撑面形状有三角形的、四边形的、五边形的等。
(3)连接方式
牙签之间如何连接更牢固?学生们想到了各种办法:切掉牙签末端尖的部分用502胶水进行连接、两根牙签用细线捆绑后滴上502胶水、把两根牙签的连接处加工成榫卯结构……
3、制作
我把制作过程安排在课堂中进行,一方面可以了解学生的制作过程;另一方面方便对学生的制作中出现的问题进行指导。在动手制作环节,由于牙签很细,对牙签进行加工、连接等操作,需要十分小心和仔细,大部分学生能顺利地进行操作,个别组的学生出现了加工过程牙签折断,连接处裂开等问题,但他们很快就掌握了加工技巧。
4、测试、评估、优化
对作品进行测试,是学生们最兴奋的时刻。我安排各小组依次把作品拿到讲台上进行测试,这样全班同学都能看到测试的过程和结果。用天平称作品重量、在30度斜坡上任意角度摆放作品、在作品顶部支撑面摆放560毫升普通矿泉水,这些操作都让学生们动手完成。看到自己设计、制作的作品在进行稳定性、强度测试中达到要求,学生们禁不住欢呼。有些作品在稳定性或强度方面达不到要求,我就引导学生在结构与制作方面找原因,再对作品进行修改。经修改后,都获得成功。
5、评价
我把作品评价分成三个步骤进行:①安排各小组参照表1和表2对设计过程和设计结果进行自我评价;②不同小组间交换作品,参照表2进行评价;③教师根据设计制作过程的观察和作品测试结果,对部分小组的设计作出评价。
表1 对设计过程的评价
评价角度 | 程度评价 | 评价说明 |
小组成员分工合作 | ||
计划是否科学严密 | ||
采用的方法是否正确 | ||
材料是否节约利用 |
表2 对设计结果的评价
评价角度 | 程度评价 | 评价说明 |
稳定性 | ||
强度 | ||
造型美观 | ||
制作精良 |
四、反思
“牙签塔架设计与制作”项目进行教学尝试,达到了预期的教学目标。学生体验了设计、制作的过程,能把结构稳定性与强度等知识应用于具体的设计中,分析问题、解决问题的能力增强了,动手操作能力得到了提高。
该项目在尝试过程中,出现了一些问题,在今后的教学中应加以重视。
1、学生自己准备材料,规格不统一。牙签按大小来分,种类很多。尽管对材料提出的要求是细竹牙签,让学生自己准备材料,结果各小组使用的牙签粗细不一。为避免出现这个问题,以后实施该项目时,教师应准备好材料,分发给各小组。
2、出现了一定程度的材料浪费现象。针对这一问题,在制作开始前安排学生对材料的使用作简要安排,让他们树立节约材料的意识。
3、各小组进度不一,制作工艺水平参差不齐。对此,在开展设计制作实践活动时,要使学生明确各阶段任务,教师通过加强督促、定期抽查等方式来加强对进度的把握。同时,加强小组与小组之间的交流,以达到相互促进,共同提高制作工艺水平。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中技术课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003
[2]顾建军.普通高中通用技术教学参考书技术与设计2[M].南京:江苏教育出版社,2009