任务一分析结构设计应考虑的主要因素
浙江省嘉兴市第三中学徐桑丹
一、教学内容
本节课为结构及其设计单元的最后一小节的第一个任务，指出在进行结构设计时，应该以怎样的的设计目标展开，如何抓住核心因素展开设计。结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，使用者的基本需求；应考虑结构的稳定性、强度安全性、适用性、耐久性和成本控制等要求；不同的设计应有所侧重，而安全应是所有结构设计中的关键因素。
二、学科核心素养要求
1. 工程思维：通过案例分析，说明结构设计应考虑的主要因素。
2. 图样表达：综合考虑稳定性、强度等多方面的因素，提出解决方案，进行比较、权衡、优化，并绘制设计图样。
三、教学重点、难点
1. 重点：能结合案例分析出结构设计应考虑的主要因素。
2. 难点：能提出解决问题的多种方案并能进行有效的方案比较。
四、教学准备
教学课件。
五、教学过程
活动1：通过案例分析，收集站立式办公桌结构上的设计规范。
1.解读教材中商业建筑设计规范案例，从公用楼梯、坡道的设计规范分析室内外楼梯的踏步高度、宽度等尺寸要求，查找并列举生活、生产等行业规定等信息。
2.呈现多款站立式办公桌方案，从其高度范围、宽度、人机要求等方面进行权衡、比较与分析，查找站立式办公桌的设计规范要求。
问题1：一般室内楼梯的踏步高度尺寸为多少？踏步宽度又为多少？思考为什么会有这样的尺寸规定，分别是从结构设计的哪些方面思考的？
问题2：查找办公桌相关尺寸标准，从人机关系、结构稳固性、成本等的角度思考这些尺寸制定的依据。
活动:2：通过站立式办公桌的结构设计分析，组内讨论，提出多种解决方案。
1.从结构稳固性、使用的耐久性、安全性、适用性等方面设计分析站立式办公桌，完成方案的制定，每组至少完成三个方案，并画出详细的设计草图。
2.组内讨论：从功能实现、工艺、成本、可行性等方面分析，筛选出一到两个方案用于展示与交流。
问题1：本组共设计了几个方案，这些方案在实现站立功能时所采用的方法有什么区别？
问题2：你们筛选了哪个方案作为最后的展示方案？选择它的理由是什么？
问题3：你们的站立式方案可调吗？如果可调，是如何实现可调结构的？又是如何来保持其结构的稳固性的？选择了哪些材料、构件？成本大约多少？
活动3：通过站立式办公桌方案的展示与讨论，评价方案的可行性。
1.从功能实现、结构稳定性、强度、可靠性、可行性几方面制定量表，下发给每个组，围绕这几个维度进行展示并评分。
2.分组展示与交流，互动点评。
问题1：本组结构方案的亮点是什么？有哪些需要改进之处吗？
问题2：结合量表思考：本组方案如何体现成本的节约？如何实现站立功能？结构可调吗？如何保持结构的稳固要求？加工难度大吗？会安排几课时完成？适合批量生产吗？为什么？本组方案是从哪些方面去考虑使用的可靠性的？
作业安排：完成方案的优化。
根据打分的结果，各组方案在可行性、稳固性、功能实现、可靠性等方面都存在了问题？请各组取长补短，对方案进一步优化。
六、教学总结
要求每组提供至少3个方案，7组设计30多个方案，且结构方案多样，远超标准，如升降的结构有伸缩式、折叠式和传动式。
同学
们解
决问
题的思路比较开阔，也说明前期的任务设计和指导帮扶有一定作用，也证明站立式办公桌项目在培养多方案能力上的意义。当然，设计方案也存在许多不足的地方。
七、教学反思
实现办公桌高度调节的，但是从加工的难度、材料的选择、投入的成本、现有的技术水平等问题反映出该方案其实是很难实现的。而这些问题在设计的交流、测评中，大部分同学都提到了，那为什么自己在设计的时候很难注意到这些问题呢？原因可能有几点：一是老师的引导，是否真正关注方案本身在解决问题？二是学生的设计习惯和思维的形成还需要一个漫长的过程。三是在设计上缺乏与真实世界的关联，包括真实的材料、真实的加工、真实的研究等。