小学教科版 (2017)4.设计塔台模型教学设计

教    师

学    科

科学

执教班级

五(4)

 执教时间

教学地点

实验室

教学内容

教科版教材小学科学六下第一单元第四课

教学课时

1

教学课型

新课

是否集体备课

课标

要求

能尝试应用所学科学原理设计并制作简单的装置，能进行模拟演示

并简要解释如何提高效率。

能以事实为依据作出判断。

教材

分析

一个“工程”建造的系统工程包括：明确任务—设计—建造（模型）—测试—评估—改进。从本课开始，学生的学习视角从对工程的整体认知转到到工程设计这一核心内容。与之相应，教科书的编写体例不再沿用四个板块的模式，而是以工程建设的基本程序展开。

教科书一开始就提出“建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。”，明确建立模型的重要意义。随后，教科书对塔台模型的设计提出了明确的要求，同时提供材料清单以及评价表，一方面指导学生设计方向，另一方面从评估的角度利用评价表规范设计方案。此外，教科书提出了5个问题供学生制定方案时思考，引导学生全面细致地考虑设计问题，帮助学生突破技术难点，尽可能设计出符合要求的塔台模型方案。

本课的内容是对上一节“标书”的具体化，聚焦塔台设计这个关键点来展开工程实践活动的。下一节建造塔台模型要依照本课的设计方案来实施，单元结束课也要对本课设计的不足进行改进。所以本课的内容在整个单元中起到很重要的承上启下作用。

学情

分析

本单元的学习活动始终基于模型展开，有利于学生体会设计、建立模型在工程中的重要性。

尽管本课为学生设计塔台模型提供了必要的支持，但对于学生来说依然具有挑战性，学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计，在设计思考过程中，学生将再一次感受到工程设计的复杂性。

第一个挑战是设计图的绘制，学生的设计意识比较薄弱，对工程设计的要素接触较少，教师需要强调设计图纸的基本要求，如必要的文字、图形、数字等标注说明，及要绘制不同视角的设计图，全方位展现等。

第二个挑战是技术难关的突破，如形状结构设计、稳定性、控制倾斜等，教师需要引导学生发现其中的科学知识，为模型设计奠定知识基础，同时理解“工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动”这一主要概念。

学习

目标

科学概念目标

1.工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素之间的关联。

2. 工程设计中蕴含着一定的科学知识

科学探究目标

1.能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制定出建造方案

2.能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。

3.能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。

4.能反思自己的设计，不断改进。

科学态度目标

1.对工程设计抱有极强的兴趣。

2.愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。

3.具有反思意识，能听取同学的意见并不断改进自己的设计。

科学、技术、社会与环境目标

1. 感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。

关键问题

教学建议

你准备用哪些方法让塔台更牢固？

图纸怎么画才能更好地表达自己的设想？

教学

准备

实验器材：设计图纸、评价表、三角形与正方形的框架实物、铅笔、尺子

教学活动

活动内容

教师引导

学生学习

活动评价

一、聚焦本课任务

播放体育老师的需求：需要做一个塔台，用来经行足球训练

    出示招标公告，给学生真实的工程环节体验。

接受设计挑战

仔细阅读招标公告，思考做这个工程时，需要考虑哪些因素。

体育老师布置任务更接近生活实际，让本次的设计活动更有意义。

活动：制定标书

（1）阅读标书项目，研讨具体内容。

教师提问：要想获得这个项目必须制定标书，你指导如何制定标书吗？

出示标书格式及提示

出示几种比较常见的塔台。

学习生活中已有的各种塔台，从中学习他们优秀的结构设计。

学生阅读标书项目以及提示

再次回过头去看学校的招标公告，提炼项目要求。

学生分析比较这些塔台，根据表格分析他们是否具备足球塔台的要求。

明确要求是工程设计中很重要的环节，后续的设计都要以此为准。

学生原创一个塔台可能比较困难，提供一些参考是比较符合学生实际的学习方法。

活动：初步设计

根据刚才分析已有塔台的经验，选择原创、根据已有塔台改进、仿造已有塔台进行塔台的设计。

（2）设计图纸

教师提示学生阅读教科书上气泡图内的文字，学生思考交流设计的关键点，教师再次提醒设计图绘制的要求：有图形和文字标注、随时利用评价表明确设计标准。

小组设计塔台模型。

（3）展示交流设计成果

学生代表进行设计方案的讲解和展示，全班交流，教师提示学生的讲解尽可能详实、完整。

学生思考，小组研讨：

① 为了尽可能达到60厘米的塔高，你们的设计是如何考虑材料使用的？

② 哪些设计是为了稳固塔台模型

学生实验：用食指分别从两种形状物体上部中点往下压，感受对比它们的承受力，观察对比它们形状的改变。（发现三角形状抗压、稳固）

继续研讨：

③ 如何保证塔台不倒下？如何保证塔台的倾斜角最小？

④ 什么因素会导致塔台产生倾斜角？

⑤ 如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震

小组合作设计图纸

向全班展示自己的设计

从实物图片观察到模型实验感受，使学生理解三角形结构稳定的特征，后续应用这一科学发现到塔台模型设计中。在这一过程中，学生感受到工程中蕴含着科学原理，为制作模型打下良好的知识基础。

通过展示交流活动，促使全班进行互评、互鉴。

研讨

教师提问：

（1）我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？

（2）我们的设计方案还有需要调整的地方吗？打算怎样进一步调整？

小组交流讨论，制定调整计划、改进设计方案。

以上两个问题融合在展示设计成果中，通过问题（1）引导学生进行自查和互评，问题（2）引导学生发现问题并及时改进设计，各个小组可以互相补充、互相借鉴、各自完善设计方案。

板书设计

作业设计

六年级科学下册4.设计塔台模型

1.选择题。

(1)在工程实施前设计工程模型的主要目的是(     )。

A.测试工程设计的可实施性，避免造成损失

B.建立模型供人参观

C.用于竞标时更吸引人

D.工程师的兴趣爱好

(2)浙江是一个经常会刮台风的地方，因此浙江在建设大型高塔时必须重点考虑(     )。

A.抗震能力

B.抗风能力

C.节约成本

D.美观性

(3)下列因素不会造成塔台倾斜的是(     )。

A.塔台的立柱高度不相同

B.底座所在地面没有水平

C.立柱所用材料质量不同，有软有硬

D.底座的形状采用四边形

(4)下列方法不能使塔台模型更加稳固的是（     ）。

A.底座做得比顶部大

B.塔台中多利用三角形结构

C.固定好每个接口

D.给顶部加重，使重心上移

(5)用食指从下列形状的上部中点往下压，最不容易变形的是(     )。

A.    B.    C.   D.

(6)小组在设计塔台模型过程中，下列做法不恰当的是(      )。

A.由组长（总策划师）来设计塔台，其他同学在旁边参观

B.小组内遇到难题时，大家积极思考并讨论后再定下最终方案

C.若有同学提出合理建议，则可经过小组讨论后修改方案

D.对没有达到评价要求的部分，做出最后的调整

2.填空题。

(1)塔台设计时多利用三角形结构是因为三角形具有____________，且承重能力最____________。

(2)我们在设计塔台时要尽量达到____________、____________、____________的平衡。

3.实验探究。

如图是“小工程师小组”设计的塔台草图，请评价他们的设计。

(1)从整体结构看，塔台符合____________的结构特点，使塔台能立得更稳。

(2)塔台中间加入了许多____________，可以加固塔台让它更不容易变形。

(3)在塔台的底部加入许多小珠子是为了________________________。

(4)塔高的设计是____________厘米，____________（填“符合”或“不符合”）设计要求。

(5)综合评价后，我认为这个小组的设计____________（填“较理想”或不理想）。

课外拓展

屹立不倒的埃菲尔铁塔

埃菲尔铁塔设计新颖独特，是世界建筑史上的技术杰作，也是法国的象征。这个高度为324米，总质量约为1万吨，层数为4层的建筑，为什么经住了时间的考验，至今还没有倒呢？

埃菲尔铁塔采用独特的全金属结构，呈三角形，上轻下重、上小下大；采用交错式框架结构，四条主要钢构与地面呈75度角，中间是空心的。大风吹来，能从中间穿过，降低了对高塔的受力，这样的高塔才稳固。埃菲尔铁塔又被法国人称为“贵妇人”，为了使这位“贵妇人”青春常在，日常的维护与保养是必不可少的。有了日常的维护和保养，使得埃菲尔铁塔青春永驻。

正是因为埃菲尔铁塔这种独特的结构、坚固的材料和人们的合理管理、定时地维护与保养，才造就了今天屹立不倒的埃菲尔铁塔。

(1)独特的结构是指整体形状呈____________形，上____________下____________、上____________下____________，交错式框架结构使它中间空心，可以大大提高____________。

(2)坚固的材料是指它采用了____________结构。

(3)最后埃菲尔铁塔能“青春永驻”，离不开________________________。

总结

评价

从生活经验出发，整理、分析，提升理性思维

教学反思

最终的时间还是超了，交流环节还是不够深入。另外在组内合作的过程中分工还不是很完善，要让每个孩子都有任务。