简单结构的设计

简单结构的设计

一、教学目标

1. 知识与技能目标

(1) 能熟练分析一个简单结构应考虑的主要因素。

(2) 了解结构设计的目标与要求。

(3) 进行简单结构的设计。

2. 过程与方法目标

(1) 能够从不同角度思考问题、学会理性的比较、权衡和分析。

(2) 在制作过程中，能够对影响结构的各个因素进行合理的分析与恰当的修正。

3. 情感态度和价值观目标

(1) 培养学生积极思考、勇于创新的精神。

(2) 培养对技术的洞察力和理解能力。

(3) 培养学生的动手能力。

二、教学重点

熟悉和理解结构设计应考虑的主要因素。

三、教学难点

运用已学过的结构知识分析结构设计的可行性方案。

四、教学方法

讨论法、小组合作。

五、教学准备

对学生以4～5人为一个单位进行分组，准备各式相片架、一套演示用的制作材料、制作工具。简易相片架范例图片、学生制作相片架图片、数码相框图片、多媒体课件PPT。

六、教学过程

1.导入

【投影演示】变形沙发

【师生互动】在我们生产和生活中，如果没有丰富的结构设计，我们的生活就会单调乏味；如果没有丰富的结构设计，我们的生活就会暗淡无光；如果没有丰富的结构设计，我们将生活在没有色彩、缺乏个性的世界里。因此，结构设计对我们的生产和生活起着极其重要的作用，那么，结构设计应考虑哪些主要的因素呢？

2.结构设计的目标及要求

【案例分析】儿童自行车的结构设计。

【师生互动】结构设计的功能是代步，目标是锻炼儿童的手脚协调能力。同时，要满足童车结构设计的国家标准和规范要求。例如，自行车的链轮和链条不能裸露在外，要完全包在链条盒里；车把、车闸的内侧距离不得超过6cm，外侧距离不得超过8cm；坐垫高度大于435mm，小于635mm等。

列举你所知道或听说过的关于结构设计类的国家标准或规范。

【学生回答】包装盒的设计标准、快餐盒的设计标准、儿童玩具安全规范等。

【教师总结】一项产品的结构设计，不仅要考虑其功能或目标的实现，还应注意结构设计的国家标准和规范要求。

【投影演示】防盗门的新国标。

已实施8年的《防盗安全门通用技术条件》将于4月1日起执行新国标。新国标将防盗门的防盗安全级划分为“甲”、“乙”、“丙”、“丁”4级，不同防盗等级的防盗门防盗安全性能有所不同，其中，防盗门防破坏时间不得少于6分钟。

【师生互动】这一标准要求的实施有什么意义？

如何购买一款价格适中、质量过硬的防盗门是许多家庭在装修中遇到的问题之一，没有国家安全级别作为参照，每家每户卖的防盗门从外观而论都差不多，但一些工艺的不同使一扇同样大小的门价格上存在700-3000元的巨大差异。新国标对防盗门的安全等级、门框门板厚度以及锁闭点进行了严格规范，能够帮助消费者在选购时一目了然。

【投影演示】涉及国家标准或规范的一些产品图片。

【实物展示】涉及国家标准或规范的一些实物。

3.结构设计应考虑的主要因素

【投影演示】播放视频“中央电视台我爱发明－定量调料瓶”。

结构设计应考虑的主要因素有哪些？

【师生互动】

结构设计应考虑的主要因素有: 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。

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。

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。

【学生活动】以相片架为设计对象，介绍如何进行简单结构的设计。

2.简易相片架的设计分析

在实际生活中，人们选择相片架，不仅考虑造型、材料和稳定性等因素，还考虑相片架的颜色、造型与房间的整体是否协调一致。根据相片架的摆放方式与房间空间的大小关系决定选用悬挂式还是支架式相片架，根据相片的大小设计合适的相片架。

（1）分析相片架的构成。

【实物展示】一般相片架的组成构件：框架、玻璃面板、底板、支架等。

【师生互动】其中结构设计中最重要的部分是哪些？

相框和支架是结构设计中最重要的部分。

（2）分析相片架的强度。

由于相片架在使用过程中会受到外力的影响，因此在设计时要考虑结构的强度。通常，相片架的结构的几何形状采用长方形居多，其结构缺陷是强度较差，在外力作用下容易挪位、变形，整个结构出现松动现象。那么，该如何解决呢？

【师生互动】在稳固结构的探析中我们学习过，三角形是框架结构中最基本的结构，它结实、温度，所用材料最少。所以我们可以考虑在框架连接处增加一个小三角形，既增加了强度，又不影响美观。

【实物展示】用小三角板增加相框强度的相片架。

【课堂讨论】还有哪些措施可以增加相片架的强度？

选择其它材料，比如用一次注塑成型的塑料；改变材料的截面；适当的选择其它形状的相片架，如圆形等。

（3）分析支架的结构

支架的作用是支撑起相片框且使其不易翻倒。

【课堂讨论】设计怎样的支架结构能提高相片框的稳定性？

尽量降低相片框的重心、增大支撑面积，设计合理的支架形状。

（4）分析简易相片架设计应考虑的其它因素。

【师生互动】需要考虑的其它因素有美观、个性化需要、成本、环保、技术规范等。

3.简易相片架范例分析与评价

【投影展示】各种类型的简易相片架。

将准备好的各式相片架分发给每个小组。

【师生互动】观察这些相片架所使用的材料、其结构特点、连接方式、稳定性和强度、是否能方便的取放相片、创新点等。我们发现，考虑制作成本和环保因素，因选用身边可利用的材料，如木材加工厂的边角料、三合板、废弃的塑料瓶、易拉罐等。每个小组填写评价表格。

4.

【师生互动】准备材料：规格为200mm×20mm×10mm的木条2根，规格为100mm×20mm ×10mm的木条两根。准备工具：手工刨、凿子、锯子、木工尺、锤子、砂纸、钉子。画出结构示意图

先把4根木条用手工刨刨平整，用边刨刨出凹槽，便于玻璃、相片和后衬板的嵌入。用砂纸打磨光滑，测量计算好各工件的尺寸，用锯子、凿子等准备好榫头，或选用钉接、胶接连接成型，最后安装支架，可采用铰连接或刚连接方式。

5.小结

不管是技术设计还是结构设计，其设计目标都是为了满足人们的需要。在设计中要综合