橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進 說課課件-2023-2024學年高中通用技術(shù)人教版必修 技術(shù)與設(shè)計2

橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進中小學實驗教學說課活動教師姓名：目錄CONTENTS教材分析01.實驗器材02.實驗創(chuàng)新要點03.實驗設(shè)計思路04.實驗教學目標05.實驗內(nèi)容與教學過程06.實驗效果評價07.教材分析PART01教材分析第1單元

結(jié)構(gòu)及其設(shè)計結(jié)構(gòu)的認識結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)的賞析應(yīng)考慮的因素一般步驟發(fā)現(xiàn)與明確問題制訂設(shè)計方案模型制作與測試優(yōu)化和改進實驗器材PART02實驗器材制作材料&工具基礎(chǔ)橋梁結(jié)構(gòu)模型限定規(guī)格和數(shù)量的桐木條502膠水塑料扎帶剪刀美工刀鋼尺砂紙切割墊板測試工具模型加載設(shè)備2kg增坨砝碼激光位移計電子天平橋墩增坨砝碼激光位移計實驗創(chuàng)新要點PART031——實驗載體的創(chuàng)新實驗創(chuàng)新要點基于檢測和評價的結(jié)果，應(yīng)對設(shè)計方案進行改進。改進可以從以下幾個方面進行：針對檢測出現(xiàn)的問題提出改進；嘗試一些新的創(chuàng)意，優(yōu)化和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計；對外觀設(shè)計進行改進。優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容薄弱單元實驗活動零散熟悉又有難度的真實工程問題大概念大項目、課時任務(wù)分解民族自豪感、使命感的德育滲透實驗載體的創(chuàng)新教材內(nèi)容教材實驗活動結(jié)構(gòu)的認識結(jié)構(gòu)的分類探索蛋殼的受力結(jié)構(gòu)與力硅膠棒受力與形變結(jié)構(gòu)的功能穩(wěn)定性三腳架強度不同橫截面桿件的受力形變功能多功能人字梯結(jié)構(gòu)的設(shè)計人字梯模型的設(shè)計修路造橋助發(fā)展——橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計并制作一座橋梁結(jié)構(gòu)模型，要求：符合跨度、寬度等尺寸要求能夠承受特定的跨中荷載在荷載作用下跨中形變不超過限定值1——實驗載體的創(chuàng)新實驗創(chuàng)新要點2——實驗裝置的創(chuàng)新簡易橋墩易變形難以得知結(jié)構(gòu)形變實驗裝置V1.0橋墩質(zhì)量塊木塊作為橋墩以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求實驗裝置V2.0問題解決為實驗載體量身定制實驗裝置上承式橋不適用橋墩質(zhì)量塊滑塊兩橋墩之間穩(wěn)定性不足無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移形變無法定量對不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低實驗裝置V2.0橋墩質(zhì)量塊滑塊兩橋墩之間穩(wěn)定性不足無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移形變無法定量對不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低實驗裝置V2.0實驗創(chuàng)新要點2——實驗裝置的創(chuàng)新上承式橋不適用簡易橋墩易變形難以得知結(jié)構(gòu)形變實驗裝置V1.0橋墩質(zhì)量塊金屬一體式實驗裝置，提高自身穩(wěn)定性和強度橋梁寬度方向設(shè)置側(cè)擋板激光位移計動態(tài)測量形變跨度、寬度、位移計位置可調(diào)節(jié)實驗裝置V3.0橋墩增坨砝碼激光位移計木塊作為橋墩以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求實驗裝置V2.0存在的問題橋墩質(zhì)量塊滑塊實驗創(chuàng)新要點2——實驗裝置的創(chuàng)新金屬一體式實驗裝置，提高自身穩(wěn)定性和強度橋梁寬度方向設(shè)置側(cè)擋板激光位移計動態(tài)測量形變跨度、寬度、位移計位置可調(diào)節(jié)實驗裝置V3.0橋墩增坨砝碼激光位移計上承式橋不適用兩橋墩之間穩(wěn)定性不足無法限制橋梁結(jié)構(gòu)水平方向的位移形變無法定量對不同結(jié)構(gòu)的尺寸、形態(tài)適用度低實驗裝置V2.0木塊作為橋墩以滑塊能否通過橋跨中位置來判斷形變是否滿足要求實驗裝置V2.0實驗創(chuàng)新要點2——實驗裝置的創(chuàng)新橋墩增坨砝碼激光位移計設(shè)置側(cè)板限制結(jié)構(gòu)水平位移可調(diào)節(jié)側(cè)板間距，適用不同寬度的結(jié)構(gòu)激光位移計可動態(tài)測量結(jié)構(gòu)形變支架可調(diào)節(jié)位移計位置增加橋墩之間連接，提高裝置整體穩(wěn)定性和強度可調(diào)節(jié)橋墩間距，適用不同跨度的結(jié)構(gòu)金屬材質(zhì)、一體式橋墩，提升剛度和強度增加橋墩高度，適用不同形的態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)上承式橋也適用實驗創(chuàng)新要點3——實驗可視化的創(chuàng)新借助慢動作回放及定格動畫等信息化技術(shù)手段，即時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)測試過程的可視化，助力結(jié)構(gòu)不足的反思。借助計算機輔助設(shè)計及虛擬仿真技術(shù)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變的可視化，助力結(jié)構(gòu)薄弱點的聚焦。看不清

看得清看不見

看得見實驗設(shè)計思路PART04實驗設(shè)計思路——實驗?zāi)Ｐ偷闹谱鞑牧项愋秃鸵?guī)格多樣為不同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進方案提供支持。主材選用桐木條力學性能與實際工程鋼材相近，更好地模擬鋼橋的裝配式建造與受力特性。制作相對簡便，易于達成設(shè)計目標。相同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對象統(tǒng)一教學起點。更好地達成教學目標。便于組間參與、交流和評價。實驗設(shè)計思路——實驗裝置與測試車輛、行人豎向荷載增坨砝碼施加豎向荷載真實世界的工程問題凝練模型實驗結(jié)構(gòu)跨中形變最大激光位移計測量跨中形變實驗教學目標PART05實驗教學目標能夠根據(jù)實驗結(jié)果分析影響結(jié)構(gòu)優(yōu)化的因素，從而制訂優(yōu)化方案并完成制作。學會結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進的一般方法。知識與技能感受“中國橋”背后逢山開路、遇水架橋的奮斗精神，提升學生的民族自豪感。關(guān)注農(nóng)村山區(qū)的發(fā)展困境，激發(fā)學生的民族使命感。情感態(tài)度與價值觀通過對結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂與模型制作，增強物化能力及運用工程思維解決實際技術(shù)問題的能力。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)的加載測試，考察結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標的達成度，體會技術(shù)試驗在技術(shù)活動中的重要作用。通過完整體驗結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般過程，理解解決結(jié)構(gòu)設(shè)計問題是一個不斷迭代優(yōu)化的過程。過程與方法實驗內(nèi)容與教學過程PART06實驗教學流程環(huán)節(jié)1復習導入交流對各自結(jié)構(gòu)的反思改進設(shè)想提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法環(huán)節(jié)2結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂明確結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標制訂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案環(huán)節(jié)3優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作通過交流完善優(yōu)化方案根據(jù)方案制作結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)4優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進行承重測試觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、撰寫報告環(huán)節(jié)5課堂小結(jié)總結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法實驗教學流程復習導入結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試課堂小結(jié)【內(nèi)容】學生根據(jù)上節(jié)課各自小組橋梁結(jié)構(gòu)承重測試情況，結(jié)合影響結(jié)構(gòu)強度的因素，交流對結(jié)構(gòu)的反思改進設(shè)想，提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法?！灸康摹客ㄟ^交流分享結(jié)構(gòu)的改進設(shè)想，提煉結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法。改變構(gòu)件的橫截面形狀加強節(jié)點的連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進調(diào)整結(jié)構(gòu)的架構(gòu)形態(tài)實驗教學流程復習導入結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試課堂小結(jié)【內(nèi)容】明確結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標，基于橋梁結(jié)構(gòu)的力學計算結(jié)果及承重測試結(jié)果，分析待優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)模型的破壞原因，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法，制訂橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案；交流橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案?！灸康摹炕谀M試驗結(jié)果，分析影響結(jié)構(gòu)優(yōu)化的因素，制訂優(yōu)化方案，增強運用工程思維解決實際技術(shù)問題的能力。實驗教學流程復習導入結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試課堂小結(jié)【內(nèi)容】根據(jù)方案交流過程中發(fā)現(xiàn)的不足與問題，進一步完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案；依據(jù)優(yōu)化方案，使用限定的材料（木材橫截面、長度均有限制）及工具，進行橋梁結(jié)構(gòu)的加工制作；小組間進行相互評價，填寫課堂評價表中相應(yīng)的他評內(nèi)容?！灸康摹恳勒諆?yōu)化方案橋梁結(jié)構(gòu)的制作過程，提高物化能力與團隊協(xié)作能力。實驗教學流程復習導入結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試課堂小結(jié)【內(nèi)容】結(jié)合優(yōu)化方案圖樣介紹小組結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重點；對優(yōu)化后的橋梁結(jié)構(gòu)進行承重測試；觀察試驗現(xiàn)象、記錄試驗數(shù)據(jù)，撰寫試驗報告及課堂評價表中自我評價內(nèi)容?！灸康摹客ㄟ^優(yōu)化結(jié)構(gòu)的加載測試，考察結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標的達成度，體會技術(shù)試驗在技術(shù)活動中的重要作用。交流介紹數(shù)據(jù)記錄承重測試復習導入結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的制訂優(yōu)化方案修改與優(yōu)化結(jié)構(gòu)制作優(yōu)化結(jié)構(gòu)的展示與測試課堂小結(jié)改變構(gòu)件的橫截面形狀加強節(jié)點的連接替換材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進調(diào)整結(jié)構(gòu)的架構(gòu)形態(tài)實驗教學流程【內(nèi)容】總結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法；布置作業(yè)：完成課后評價表，根據(jù)各組橋梁結(jié)構(gòu)的力學計算結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)。【目的】通過優(yōu)化與改進橋梁結(jié)構(gòu)，進一步理解和應(yīng)用影響結(jié)構(gòu)強度的多個關(guān)鍵因素進行設(shè)計和制