通用技術新學考背景下穩固結構的有效教學探析

一、有效教學理論的發展

有效教學理論的形成經歷了漫長的歷史階段，從教學經驗總結到教學思想成熟再到有效教學理論的形成。有效教學強調課前、課中、課后的方方面面，以提高效果、效率、效益為目標，更好地體現課堂教學中的學科寬度、深度和溫度。

二、穩固結構的課前探究

（一）研究背景

穩固結構無論在課程標準、學科指導意見還是在歷年的會考高考中都有較高的要求和分值體現。隨著近些年研究、討論的深入，穩定性和強度影響因素作為重點已經基本有了共識，但對于其中某些要素的爭議卻從未停止。浙江省普通高中通用技術課程實施以來，已經經歷了近十年高考和會考，面對剛剛合二為一的學業水平考試，總結和探索必不可少。

（二）有關爭議要素的探究

在對大綱和歷年會考高考研究后發現，爭議主要體現在以下兩個方面：

1.穩定性的幾種理解：結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力

（1）廣義和狹義穩定性

廣義：破壞了原有的平衡狀態就是不穩定，如輕微觸動、傾斜甚至彈簧（圖）彈跳。

狹義：倒了就是不穩定，不倒就是穩定，即所謂倒不倒的問題，如不倒翁、屏風。

（2）內部和外部穩定性

內部穩定性：結構內部維持原有平衡狀態的能力，多采用廣義穩定性的角度去理解；

外部穩定性：結構外部維持原有平衡狀態的能力，多數以狹義穩定性即倒不倒的角度去理解。

（3）相關試題的研究

高考主要考查影響因素以單獨出題為主，近年也在評價題的某個選項中出現。

考查的題目90%左右以狹義穩定性為主，僅有3次出現了其他情況：

例1.（2009年9月高考）王鋼制作了一個小板凳（如圖所示），凳腿之間設置了一根橫向襯檔，并將凳腿板切去三角形。這主要是考慮（D）

A.減輕重量 B.節省材料

C.簡化制作工藝 D.提高穩定性和強度

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凳腳切去三角形不會增加強度，應當考慮小板凳的使用環境可能出現山地等特殊地形下更容易穩定，是增加穩定性，而橫向襯檔的作用必定是增加結構強度。

此題雖然考查了影響因素，但對特殊地形下影響穩定性的因素顯然進行了拓寬思維，而在此理解下再去討論橫檔是否增加結構內部穩定性的問題無助于理清學生思路。

例2.（2012年3月高考）如圖所示的移動腳手架，可以快速裝拆，其中主要用于保持穩定性的措施是（A）

A.支架間采用交叉斜撐桿連接

B.腳手板采用網狀結構

C.采用四只腳支撐

D.支架帶有攀登梯子

例3.（2013年3月高考）在如圖所示的秋千椅中，主要是為了保持結構形狀穩定的桿件是（D）

A.1、2 B.1、4

C.3、4 D.2、3

分析：從以上兩個高考題可見，無論是交叉斜撐桿連接還是橫杠兩端與支架間增加支撐桿，以內部穩定性的角度來理解更為合理。

2.形狀對穩定性和強度的影響

（1）三角形對于穩定性

三角形從數學理論上來講為幾何不變體系，相機架三只腳比四只腳更穩定；但有關支撐面是三角形則與討論的問題無關，一般支撐面越大越穩定。

（2）三角形對于強度

三角形是最基本的形狀之一，僅此而已！不同形狀有不同的強度，根據需要而定；即使形狀相同，若擺放方式不同，強度也不一定相同。

（3）難點突破

例4.自行車車架是三角形，自行車的腳撐、輪胎與地面形成的支撐面是三角形，是對穩定性還是強度有影響？

例5.（如右圖）支架中支撐桿1與2的作用分別是？

分析：一般分析前者考慮的是車架增大自行車的強度，支撐面無論什么形狀都與穩定性相關；后者支撐桿1提高穩定性，支撐桿2提高強度。一般學生能夠較好地理解形狀對穩定性還是強度有影響，但如果繼續討論內部穩定性的問題，就會把學生引導到無休止的爭論中了。

綜上所述，提高了構件的內部穩定性，也能提高整個結構的強度；而材料、連接方式等其他影響強度的因素也對提高內部穩定性有一定作用；綜合而不是孤立地看待穩定性和強度的問題，把穩固結構整體上分析更加合理。但我們發現，內部穩定性的討論僅在少數場合出現，絕大多數情況包括相關技術試驗的設計討論都是狹義穩定性即倒不倒的情況，對于內部穩定性的過多討論反而會影響學生的基本判斷。

三、課后反思

穩固結構的教學不光涉及簡單的通用性和基礎性的結構常識，更有結構力學等專業性較強的學科知識；同時在課堂教學中結合生活案例和通俗化的理解方法，充分重視課本案例的引導與拓展，讓學生體會到一定的人文溫度。

參考文獻：

李繼忠.有效課堂淺探[J].新課程學習·下旬，2014（5）.

？誗編輯 李建軍