教学案例—投石机—教学设计
通辽第五中学—通用技术—王佳慧
一、教学目标:
1、掌握基本的技术方法:胶枪、锤子、壁纸刀等常见工具的操作技巧。
2、培养学生问题探究、归纳总结、分享交流的能力。
3、强化学生自主探究、团队协作的能力。
4、培养学生的设计思维,掌握基本的设计技巧,增强设计与制作的能力。
5、通过技术实验激发学生对课程的兴趣,增强学生的学习自信、自我认同。
二、教学方法:演示法、启发式讲授法、自主学习、合作探究
三、实施条件:
场地:通用技术创新实验室、室外实验场地
材料【投石臂】竹筷子及汤匙
【底座】木筷子、木板、泡沫板
【重物】泡沫球
【粘合材料】胶带、热熔胶、铁钉、细绳
工具:壁纸刀、锤子、胶枪、尺子、锤子、剪刀
四、教学过程
(一)创设情景 引入新课
投石机作为古代应用广泛的重型兵器,蕴含着劳动人民丰富的智慧,是科学与技术完美融合的杰出代表。本次课程要求用一次性竹筷等材料现场搭建重力式投石机,并进行“攻城”投射精准度比赛。本节课的主要目的是探究“投石机”的基本原理,掌握投石机制作的方式方法。
(二)原理及结构分析
1.问题与思考:“投石机”的基本工作原理?
投石机原理是用杠杆原理做的。杠杆的支撑点不在中心,而是在杠杆的1/8或1/9处,比数越大,用的力量和达到的速度就越大,相对的石头的重量就越小。杠杆的短处绑头非常重的东西,长端顶处有一长绳和一个放石头碗,拉长绳把碗拉下来,绳子绑好固定,把石头放在碗处,必要时砍断绳子,把石头抛出去。
2.讨论与探究:“投石机”的基本结构?
投石机的机架两支柱间有固定横轴,上有与轴垂直的杠杆,可绕轴自由转动。杠杆短臂上固定一个重物,长臂末端有弹袋用于装弹。发射时,用力把长臂向后拉至几乎水平,突然放开,石袋即迅速升起。当短臂重锤完全落下时,投射物从弹袋中沿约45度角飞出。
“投石机”总体分为两个部分:投射机构、发射机构。
投射机构:由一根长柄勺、一根细长轴、重物组成,使重物更好地投射出去。
发射机构:有支架、底座和绕线轴组成,发射时绕线轴绕线将长柄勺拉到发射位置,发射时松开细线即可发射。
(三)设计制作
学生分组制作投石机,教师提供制作材料,包括一次性竹筷(长约20cm,直径约5mm),橡皮筋、小木块、纸杯,木板、热熔胶枪、尖嘴钳、斜口钳、角尺、美工刀等。
操作要求:投石机主体结构必须是用一次性竹筷(50根以内)搭建,底座可以使用任意材料。
能力提升
问题思考:杠杆原理生活中的应用?
讨论分享:瓶盖起、老虎钳、羊角锤、平板手推车、筷子、镊子、扫帚等。
知识延伸:杠杆原理不仅是个物理学定律,它在其它行业也有很大的应用价值。比如金融业,它是个将杠杆原理运用得淋漓尽致的行业,投资客善于利用资金杠杆(负债比就是资金杠杆,负债比越高,杠杆效果就越大)来进行投资,巧妙地运用杠杆原理,可以让系统在输入(投入)相同的情况下,将输出(产出)倍数放大或增长,即所谓的“杠杆作用”。生活中如写作、演讲、编程都是高杠杆率活动。写作和演讲本质上是一对多的交流。一对一交流,影响只能触及一人。而公开写作和演讲能触及的受众少则几十个,多则成千上万,影响力可以迅速扩散。编程的一大用途是将很多重复性的工作用程序自动化完成,可以极大地提升工作效率。
杠杆原理不只是物理学定律,它是一种解决问题的思想和方法。借力使力、以一当十、以小博大、事半功倍,适时、适地掌握正确运用杠杆原理的窍门,你就可以撬起你的工作和生活。
五、教学总结与反思
本节课设计最大的特点:整个活动的设计是以学生为主体,教师进行辅助的理论指导。整个过程包括:分析原理结构→提出设计的方案→制作作品→调试→发现新问题→改进设计方案→最终呈现作品。从“创设情景 引入新课”,到“原理及结构分析”再到整个案例实施完成,学生从开始到结束都是因兴趣而吸引,因兴趣而动手制作,因兴趣而不断完善,整个案例的实施过程学生全程自主“设计”,和我们通用技术教材的主体思想相契合,重在培养学生技术素养与技术实践的能力。
STEM课程是科学、技术、工程和数学四门学科的简称,强调多学科的交叉融合。STEM教育具备新的核心特征:跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等。“投石机”这个教学案例的设置就是为了加强通用技术核心课程理念的有效落实,帮助学生实现知识的跨学科融合,能够有效的促进学生个人能力的提升。