一 模型全国优秀课堂实录

第七章 模型或原型的制作

第一节 模型

【教材版本】通用技术必修1《技术与设计1》（江苏教育出版社）

【设计理念】

以兴趣为入手点，以模型的学习为载体，以引起学生的思考为落脚点，让学生在学习体验模型的过程中联系自己的实际，实现方法的迁移。

【教材分析】

本节内容在苏教版教材中属于第七章的第一节，是在学生完成了方案构思和设计图样绘制的学习后，进入模型或原型制作的过度环节，起着承上启下的作用。本章是实践性较强的章节，其内容也隐含着一定的思想方法。模型或原型的制作是技术设计的重要环节，它对于学生掌握技术设计的过程，实现方案到产品的转化具有重要作用。本章在第一节中专门设置了“模型在不同阶段的作用”一小节，强调了模型方法在设计的各个环节中的作用。这里，模型不再仅仅是一个具体的模型，它还被赋予了思想方法的内涵。

本节课从模型的概念入手，使学生体会模型的功能及模型在不同设计阶段的作用，渗透制作模型的重要性，明确模型制作过程不仅是设计思想体现的过程，还是发展构思的创造性过程。教材中案例距离学生实际生活较远，且数量较少很难引起学生的兴趣，故教材处理时补充了部分模型案例，变更了榨汁机的模型为汽车模型。

【学情分析】

学生经历了前面的一段时间的学习，从学习内容上来看，学生了解了设计的一般过程，体验了发现、明确问题和方案构思、呈现，应当顺理成章的进入模型活原型的制作环节，但大量的理论消磨了学生的兴趣，此时的学生对通用技术的兴趣正在减弱时期，如何恢复学生对通用技术的兴趣，如何让学生从模型的学习中感悟出来影响自己其他学科学习的潜在根源，从而从根本上解决学习通用技术有没有用、重不重要等问题，因此教师的引导就很重要。

【教学目标】

1.知识与技能：

1）能够列举生活中模型或原型的实例，知道模型或原型及其功能。

2）理解模型制作在产品设计的不同阶段有不同的作用。

2.过程与方法：

经历认识模型的过程，理解模型是技术设计中的一个环节和一种重要方法。

3.情感、态度与价值观：

通过对模型及其功能的认识过程体会动手“做”的重要性，加强学习通用技术的兴趣，实现方法的迁移。

【重点难点】

重点：

1、理解模型是设计的一个环节和一种重要的技术方法

2、根据设计方案制作一个简单产品的模型或原型。

难点：

如何从模型的学习中体悟到“绝知此事要躬行”的理念的延伸，让学生构建“做中学、学中做”的理念。

【教学方法】

讲授法，讨论法，实例分析法

【教学思路】

积极引导学生讨论在实际生活中经常看到或听到的模型的功能，结合学生和生活实际，选择汽车的设计制作过程为载体，分析模型在构思、试验、改进和交流中的作用，培养学习兴趣。

【教学过程】

【导入新课】观看空中客车A380客机的视频，思考：制造A380飞机都需要哪些过程？在这些过程中一个重要步骤，那就是模型或原型的制作。然后观看有关A380试验的视频。

【讲解】首先我们来认识一下什么是模型或原型。

【新课】

一、模型及其功能

1、原型

原型（prototype）通常是第一个能全面反映产品功能的形体，它广泛应用于新产品的开发中，有时原型就是最终产品。比如制作单件相框等。

【讲解】新产品的开发需要考虑诸多方面的因素,比如:在开发一款新汽车的车型时其美学的创造性要受到安全、人机工程学、可制造性等多方面要求的制约，建立产品的物理原型，可以对这些方面作出较好的评价。

2、模型

【讲解】模型（model）是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。比如：奥运会主会场模型“鸟巢”、神州七号飞船模型、张衡天体运行的模型——浑天仪等

（奥运会主会场模型“鸟巢”、神州七号飞船模型、张衡天体运行的模型——浑天仪

）

本节课将重点介绍模型的有关知识。

【案例分析1】:神舟三号飞船

【讨论】：“神舟三号”中的模拟人有什么特征？为什么要进行“模拟人”试验？

【教师引导】：装上模拟人把无人飞船变成有人飞船，在“神舟”三号飞船上进行的拟人载荷试验取得良好效果。试验期间，提供的生理信号和代谢指标正常，验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统，完全能满足载人的医学要求。

这套拟人载荷系统主要包括人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备和形体假人。这些系统能够定量地模拟航天员的重要生理参数，以满足飞船飞行试验的需要。

此外，为确保载人飞行的成功，必须在无人飞船飞行试验阶段，对飞船舱载医学监督系统、环控生保系统以及机构和结构系统进行充分考核，因此必须研制相应的拟人载荷设备。航天员在飞船气密舱内工作和生活，需要消耗氧气并产生热量，维持人体代谢，所以飞船环控生保系统需要不断地补充氧气和降温除湿，以维持座舱的大气环境；由于航天员在飞船的上升和返回段，束缚于返回舱座椅中，因此其身高、体重和质心是飞船结构设计的必要参数；地面医监人员要通过监测航天员的心电、呼吸、体温等生理信息，来判断航天员的健康状况。这些生理信息的采集、存储、传输、处理和显示，需要一整套的舱载和地面医学监督系统支持。

这位专家指出，在飞船无人飞行试验期间，使用拟人载荷设备，从对无人飞船的考核来说，在相当大的程度上把无人飞船变成了有人飞船。

【案例分析2】、汽车碰撞试验视频

【讨论】：为什么要进行汽车碰撞试验？汽车碰撞试验对汽车的生产有什么作用？

【教师引导】：保证产品质量，因为要保证安全,这是技术试验的方法之一,是破坏实验.除此之外还有拉断力测验,延伸力测验,硬度试验等等.也是模拟实验法。

【案例分析3】：风洞试验（汽车加飞机）

【讨论】：进行风洞试验的目的是什么？

【教师引导】：流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。风洞一般称之为风洞试验。简单地讲，就是依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火

箭等研制定型和生产的“绿色通道”。简单的说，风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。至于我们国家的风洞为什么会选择建在大山深处，那是历史原因造成的。

【案例分析4】：用水池进行测试

【讨论】：利用水池进行这些实验的目的是什么？

【教师引导】：在进行船舶等的建造时利用水池进行测试可以得出有效的结论，比如水的阻力，水流、风、浪对船舶等的影响等。

【讨论】：同学讨论在我们的生活生产中你知道的有关利用模型的案例还有什么？

【过渡】

从我们所列举和分析的大量实例不难看出模型是设计的一个环节和一种重要的技术方法，而且模型在技术设计中发挥着重要的作用，接下来我们就来分析一下模型的功能。

二、模型在不同阶段的作用

【讲解】

在设计的不同阶段，需要制作不同的模型。那么模型都有哪些种类呢？

三、模型的分类

【讲解】

我们以汽车模型为例来说明。

1、草模（汽车草模图片）

草模用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单的表示出来，供设计人员深入探讨时使用。

德国学生的1：1汽车模型制作（1）

【讲解】

第二种就是概念模型。

2、概念模型

【讲解】

概念模型就是在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排、人机关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。比如：我们在一些汽车杂志上看到的某某概念车，实际上对于概念车来讲有两种，一种是真正能跑的汽车，另一种就是设计概念模型。

【投影】

（富豪在2003年纽约车展的推出的5款概念实验模型车）。

【讲解】

为了研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并进行结构强度试验而制作的模型。

3、结构模型

【讲解】

其实像化学教学中所使用的合成塔模型、生物中的人体器官模型，当然还有物理等其他学科中的教学模型等等。

第四种就是功能模型。

4、

功能模型

【讲解】功能模型，顾名思义主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用作分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定的条件下用于试验。

汽车撞击试验图片、利用NF-3全机低速风洞对“运-8”模型进行吹风试验和上海东方明珠塔模型在风洞试验室中作抗强风试验图片。

【讲解】最后就是在结构模型和功能模型的基础上发展而来的展示模型。它是采用真实材料，用准确的尺寸，做成与实际产品几乎一致的模型，作为产品的样品进行展示，以便提供实体形象。另外通过展示模型可以直接向设计委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。

5、展示模型

日产PIVO2概念车展示模型、起亚运动概念车—KOUP、红旗顶级SUV概念车型、本田CR-Z概念跑车、劳斯莱斯

小结：

一、原型与模型

二、模型的功能

三、模型的分类

作业：