建筑桁架模型设计教学设计方案

授课年级 建筑桁架模型设计与制作 授课年级 中职一年级 授课专业 建筑项目监理 学生数 50 人 授课时数 4 课时 教材版本 机械工业出版社 卢光斌主编 国规教材《土木工程力学基础》（多学时） 教学内容分析 本节教学内容选用机械工业出版社出版的卢光斌老师主编的国规教材《土木工程力学基础》（多学时）6.2.1 静定平面桁架。本节课是在教师学习第 3 章轴向拉伸压缩、第 4 章直梁弯曲、第 5 章受压构件稳定性等内容，并对平面结构的几何构成有一定了解的基础上进行学习的。通过本节教学实践活动，学生在校长的指导和操作课件的导航下，自主完成桁架模型的选型与制作。 根据《土木工程力学基础》的课程标准规定，中职学生对建筑桁架相关常识注重定性化的把握，而只是多注重定量的推导分析。学生借助参与建筑桁架模型的设计与制作，能有效地帮助学生推动这一学习目标，掌握桁架的基本构成，认识桁架的受力特性，构建形象化的建筑桁架知识框架。 教学目标预测 （1）知识目标：掌握平面桁架的基本组成，理解平面桁架的受力特性，了解桁架在项目中实践应用。 （2）技能目标：学生可利用所学建筑桁架基本常识，在学生指导和操作课件的鼓励下，拼装简单桁架模型；培养勤于反思、自主研究的素养，规范施工操作行为，并学习利用建模去观察思考生活中遭遇的实际问题。

(3)情感目标：培养互助友爱的队伍合作精神；养成一丝不苟的工作习惯；树立文明、安全的制造观念。 学情特征分析 本节知识是中职力学课程最后一部分内容，学生借助对物理课程的学习，已把握必定的物理基础知识，具备参与桁架定量受力分析的初步能力。同时它们对操作性学习热情较高，并具有一定的小制作能力。但这个年龄段的学生安全生产观念较差，对学生进行安全生产跟自我保护教育是非常必要的。 共 12 页，第 1 页教 学 重 难 点 项 项 目 内 内 容 解 解决措 施 教学重点 平面桁架构成与拱圈中杆件的受力特性 多媒体课件动画演示分析说明 桁架模型拼装 播放桁架模型制作视频，供学员模仿操作 教学难点 桁架选型与杆件选材 提供“桁架模型设计实例” 供学生参考，利用多媒体操作课件引导操作，通过对模型加载试验，来相当和验证桁架选型与杆件选材的合理性 选 课 型 选 择 信息化教学环境下实践操作课 地 授 课 地 点 木作实训车间（配备多媒体投影） 方 教 学 方 法 探究法；模拟教学法；案例教学法；实习作业法 准 教 学 准 备 教师：多媒体教学课件、“桁架模型设计实例”、评价表、制作模型所需的材料与软件、加载试验设施。

学生：准备纸、笔及“桁架模型制作任务工作页” 观看教学讲稿 PPT 做好预习准备，学生自主组合，参考教师提供的“桁架模型设计实例”，应用已学平面汇交力系知识，完成桁架模型选型设计及杆件受力分析，填写“桁架模型制作任务工作页”。 共 12 页，第 2 页教学过程设计 教学 环节 时间 教师活动 学生活动 教学媒体 （资源） 设计意图、依据初识 桁架 15 分钟 1. 播放“现场对比试验”视频。 试验对比：相同材料做成的梁（总重量60cm×4）和桁架（长度30 cm ×7），现场加载比较，结果桁架受力能力强得多。 观看、思考 与探讨 “现场对比实验”视频 学生借助观看“现场对比实验”视频跟教材配套课件动画描述，体会桁架结构合理性与受力巧妙性，从而促使学习兴趣，调动学生对学习桁架的热情，为桁架设计与制作做好铺垫。 2 2 ．播放教材配套课件第六章中的“合理运用材料” 桁架结构将实腹梁内部复杂的应力状态转化为系杆内部杆件简单的拉压应力状态，从而让材料性能受到充分发挥。 教材配套 课件光盘 3 3. . 介绍桁架工程实践应用 观看、思考 与探讨 课件中项目应用图片 通过图片讲解，引发学生留意身边的桁架结构。

教学 环节 时间 教师活动 学生活动 教学媒体 （资源） 设计动机、依据桁架 构成 与杆 件受 力分 析 30 分钟 1 1 ．力学组成分析桁架由纵梁三角形构成，二力杆是组成桁架的基本构件。 笔记、思考 多媒体课件动画分析桁架的组成 联系前面各章所学力学常识分析桁架结构的特征。应用多媒体课件动画演示分析效果，使学生在短时间内初步认识工程桁架知识。 2. 桁架构成分析 平面桁架由上弦杆、腹杆及下弦杆组成 观看、思考 教材配套课件光盘中动画 学生观看教材配套课件光盘相关内容动画模型制作教案下载，清晰了解平面桁架构成。 3 3 ．桥梁桁架模型受力分析 应用多媒体课件引导学员，利用节点法对杆件进行界定的受力分析，区分拉杆、压杆和零杆。 回答询问 对照检查“桁架模型制作任务工作页”中画的桁架模型结构，及标注的杆件拉、压性质。 杆件受力分析教学课件 通过多媒体课件中动画对吊杆杆件进行受力示范分析（节点法），引导学生对自己设计选型的腹杆杆件开展受力分析。教学 环节 时间 教师活动 学生活动 教学媒体 （资源） 设计意图、依据 桁架 模型 设计 与制 作 作 90 分钟 1. 组织各组介绍桁架设计（造型）方案 学生互评设计方案，选出“最牛”方案 “ 桁 架 模型 制 作 任务工作页”中 桁 架 设计方案图 让学生在交流中展现自我，互相学习，相互推动，并为与后续加载检验做好铺垫。

2. 模型材料选择及下料 按轴向拉压杆强度要求及压杆稳定要求，确定模型材料选择方式，并提供下料长度计算实例 各小组填写“桁架模型制作任务工作页”下料清单 多 媒 体 课件中动画，“ 桁 架 模型 设 计 案例”， 通过多媒体课件中动画演示剖析，指导学员填写本小组的腹杆杆件下料清单。 3 3 ．展示桁架案例模型，说明制作要求。播放桁架模型制作视频。 观看桁架模型制作视频。 桁 架 模 型制 作 过 程分步视频 应用多媒体技术，加工制做“桁架模型制作”视频，分解模型制作方法，方便学生模仿操作。 4. 指导桁架模型制作 （1）提示引导：安全教育，劳动保护检查。 （2）巡视指导：发现学生操作过程中的难题，及时启发指导。 （3）观察督导：防止小组合作学习过程中滥竽充数的现象出现，实时引导、督促每个学员积极参加到学习过程中。 （1）检查“桁架 模 型 制 作任务工作页”的下料清单。 （2）各组下料，在木板上做记号，在老师协助下切割、钻孔。参照“桁架模型制作”视频，分解模型制作方法，拼装桁架模型。 （1）多媒体 课 件 中桁 架 模 型制作视频； （2）制作模 型 所 需的木条、螺栓 及 木 条加工工具。

以培养职业素养为本位，让教师在必定的情景下感受“做事”的过程，通过行动阐释知识，在操作过程中学习、探究知识（做中学），发现问题、解决难题（做中教），培养教师自主学习和获得信息的职业素养和团结协作的职业精神。 共 12 页，第 5 页教学 环节 时间 教师活动 学生活动 教学媒体 （资源） 设计动机、依据 检验 与 评价 45 分钟 1．引导学生完成任务汇报并进行适度的询问。 2．对每组设计与制作进行综合评判，对优秀组予以肯定、表扬；对后进组予以鼓励跟指导。 3、教师结合课件提炼总结知识技巧与活动反思 1．各组代表汇报，展示本组 制 作 的 桁架模型。解说下料、拼装桁架依据。其它同 学 进 行 补充。 2．在教师指导下，完成加载试验。 3. 展 示 自 评结果，组间相互评价，选出“最佳”桁架模型作品。 评价表，加载 试 验 设备。 通过制作桁架模型加载试验，深化对桁架杆件受力的了解。让学生对任务实施过程进行梳理，学会总结，认同自我的同时收获成就感，同时可对别人成果进行欣赏、分析及评判，提高能力，增加鼓励。 教学设计思考 在课堂设计中，我们以信息教学科技为形式，用课件导航学生学习，让学员观看课件中视频与动画，通过模仿操作，来推动自主学习与实践。

这样，既增加学生学习的自主性，又有效地提升学习品质与强度，保证学生在熟悉的操作程序下进行实践，减少教学安全隐患。同时，教学可按照学生的不同学习特性与能力，在桁架选型上做到参照与变革相结合模型制作教案下载，实现分层施教。又引入自评、组评与员评的方法增加教师的学习参与度，激发学习热情。设置评优环节让学员不断争先创优，充分展现自我。 但本教学环节，要求做到理实一体，课堂教学容量大，且对操作安全规定较高，所以，要求学生有更强的教学把控能力，如师资力量薄弱，将会大大影响教学效果。同时，还要提高导航课件的互动性，特别在方案设计上应可使学生试误，通过硬件测试与评判使学生不断改进桁架设计方案，达到自主创新的目的。 共 12 页，第 6 页附件 1： 桁架模型设计实例 一、桁架模型杆件受力分析 1. 模型结构简图及受力2. 确定支座反力3. 判定杆件受力状况（节点受力平衡法） （1）由 B、D 点平衡知，BD 杆、CE 杆受力为零。 （2）分析 A、D 点受力状况得： 1 45 0 1 1.41 A D 1.41 1.41 2 1 1 150 2 150x4=600 2 150x4=600 150 共 12 页，第 7 页（3）由对称性确定各杆受力二、桁架杆件材料选用 1. 截面选择 （1）材料供应表 序号 材料名称 尺寸 数量 备注 1 木条 20mm×30mm×500mm 2 根 松木 2 木条 10mm×15mm×500mm 18 根 红、黄、白四色（松木） （2）选取依据 ① 根据轴向拉压杆的密度条件 AF Nmax ，受力大的杆件，采用的柱距面积大。

② 考虑到压杆稳定性因素，受力大的压杆，采用的截面面积大。 因此，通过上述桁架受力简图综合分析，桁架上弦杆采用 20mm×30mm 木条，其它杆件采用 10mm×15mm 木条。 2. 桁架各杆编号 2 1 1 150 0 0 0 A B C D E -1.41 1 1.41 -2 1 1 150x4=600 -2 1 1 -1.41 1.41 2 1 1 150 0 0 0 A B C D E -1.41 1 1.41 -2 1 1 150x4=600 共 12 页，第 8 页3. 杆件下料清单 杆件编号 截面宽度 计算重量 下料厚度 根数 备注 1 20mm×30mm 300mm 310mm 1 蓝色（上弦杆、压杆） 2 20mm×30mm 212mm 170mm 2 蓝色（腹杆、压杆） 3 10mm×15mm 150mm 125mm 3 白色（腹杆、零杆） 4 10mm×15mm 212mm 175mm 2 黄色（腹杆、拉杆） 5 10mm×15mm 300mm 320mm 2 红色（下弦杆、拉杆） 注：模型各杆件下料长度，应在屋架结构简图理论重量基础上，考虑到节点拼接，腹杆杆端在每个结点处扣除截面尺寸一半，上弦杆可稍长，下弦杆两端桥台处各预留 20mm，以备支座支承。

2 150x4=600 150 2 3 4 3 4 3 2 5 5 5 5 1 1 共 12 页，第 9 页附件 2 桁架模型设计与制作任务工作页 班级：组别：姓名： 任务 名称 桁架模型设计与制作 任务时间 4 课时 任务 描述 （1）了解平面桁架各个别组成名称，联系前面各章所学力学常识分析桁架结构的特征。 （2）参照附件 1（桁架模型设计实例），设计桁架模型，根据杆件受力特性，确定下料清单。 （3）运用所学桁架知识，根据材料单下料、拼装简单桁架模型。 （4）各组代表汇报，展示本组制作的桁架模型,解说下料、拼装桁架依据。其它同学进行补充,开展互相评价。 材料 供应表 序号 材料名称 尺寸 数量 1 木条 20mm×30mm×500mm 2 根（蓝色） 2 木条 10mm×15mm×500mm 18 根 3 节点板 直径 10cm 圆或椭圆 不限桁架 选型 要求 已知桁架跨度不少于 600mm，在下弦中部受到 20Kg 集中力，合理选用材料，制作桁架模型,以下桁架模型方案仅供参考选用，鼓励各小组自行设计桁架模型方案。2 30 0 300x2=601 1 2 45 0 300x2=600 1 1 2 45 0 300x2=6001 1 2 1 60 0 300x2=6001桁架 模型 设计 及 下料单 一、画桁架模型结构，标明杆件为拉杆、压杆或零杆二、桁架杆件材料选择 1.在桁架模型结构图上，给各杆编号 2.杆件下料单 杆件编号 截面宽度 下料厚度 备注（杆件名称、拉压杆）注：模型各杆件下料长度，应在屋架结构简图理论重量基础上，考虑到节点拼接，腹杆杆端在每个结点处扣除截面尺寸一半，上弦杆可稍长，下弦杆两端桥台处各预留 20mm，以备支座支承。

安全 要求 遵守实训室的规章制度，文明规范操作。 树立“安全第一”的观念。 共 12 页，第 11 页附件 3： 学习评价表 班级：组别：姓名： 评价项目 评价标准 等 级 得分 备注 A A B B C C 专业知识 （10 分） 对屋架的构成、杆件受力分析等相关物理常识掌握状况 10 8 5 自我评定 专业 技能 （50分） 桁架 方案设计 （20 分） 视方案选择的创新性、合理性而定。被评为“最牛”方案为 A 级；方案需要重选的为 C；其它状况为 B 20 15 10 组间互评 选材 下料情况 （10 分） 书写规范、选材及下料合理 10 8 5 教师评定 桁架 模型制作 （20 分） 符合规定、体现设计，外观规整，加载通过（加载未通过本项不得分） 20 15 10 组间评定 团结协作 （10 分） 在任务实施过程中，小组分工明确，团结合作，互帮互助 10 8 5 教师评定 参与奉献 （10 分） 积极参加、勤于动手、主动思考、乐于研究 、作用突出。其中体现尤其突出者得 A 10 8 5 组内评定 文明操作 （20 分） 操作规范、安全文明、守纪节约。发生安全难题的综合评价不及格 20 15 10 教师评审 综合评判 总 分 注：优秀（85～100 分）；中等（70～84 分）；合格（60～69 分）；不合格（60 以下） 共 12 页，第 12 页