小学数学北师大版（2024）四年级上册（2024）搭建立体大楼教案设计

这是一份小学数学北师大版（2024）四年级上册（2024）搭建立体大楼教案设计，共14页。教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。
四年级学生已在低年级认识正方体基础特征，能独立用小正方体拼搭单层立体造型，掌握从正面、上面、侧面观察立体图形并画出平面视图的基础方法，具备直观拼搭与简单观察经验。学生思维以具象形象思维为主，空间想象能力存在明显分层，多数学生能完成“立体→平面”单向转化，但逆向“平面图纸还原立体大楼”存在较大障碍，难以读懂分层数字图纸中"0、1"代表的方块有无信息，容易混淆每层方块的行列位置。学生动手操作意愿强烈，但拼搭时缺少有序观察、分层搭建的规范思路，画图记录立体结构时容易遗漏上层方块位置，无法建立二维分层图纸与三维立体模型之间的对应关系。同时学生缺乏有序推理习惯，自主梳理搭、画互逆方法的能力薄弱，需要依托教材分层图纸例题，借助动手实操、师生问答搭建二维与三维图形转化的认知桥梁，循序渐进突破双向转化难点。
二、教材分析
本课选自2026秋季北师大版（新教材）四年级上册第六单元《图形的奥秘》第二课时，单元核心目标是依托正方体拼搭发展学生空间观念，承接本单元第一课《切开立体图形》平面截面认知，是实现二维分层图纸与三维立体模型双向转化的核心课时，为高年级三视图、几何建模学习铺垫基础。教材以“积木搭建楼房”为生活化情境，核心载体为分层数字图纸，规定数字 1 代表对应行列位置摆放 1 个正方体，数字 0 代表该位置无正方体，编排遵循“读懂分层图纸→按图纸搭立体大楼→观察立体大楼绘制分层图纸”双向探究逻辑，设置两组递进式教材问题串：第一组依托两层示范图纸学习读图、有序拼搭；第二组给出现成立体大楼，逆向完成分层图纸绘制。教材配套两类基础实操例题，同步提供两种搭建思路：先底层后上层分层搭建、两层同步对照搭建，弱化复杂多层造型，聚焦两层立体结构，重点发展几何直观、空间观念、推理意识三大核心素养。教材原规划 1 课时，为完整落实读图拼搭、逆向绘图两大核心任务，拆解为 2 课时分层教学，全程依托小正方体学具实操，贴合新课标“图形与几何”领域实践探究的教学要求。
三、核心素养教学目标
1. 空间观念
读懂教材分层数字图纸含义，建立二维分层图纸行列、数字信息与三维立体大楼方块位置、层数的对应关联，能在脑海中根据平面图纸想象立体造型，也能观察立体模型还原平面分层布局，完成二维、三维图形双向转化。
2. 几何直观
借助小正方体动手搭建立体大楼，能用分层方格图纸记录每层方块分布，以数字 0、1 标准化表达立体结构，借助平面图表直观呈现立体图形空间分布，形成用平面图纸表达立体物体的几何表达习惯。
3. 推理意识
经历“读图纸—有序拼搭—验证造型”“观立体—分层记录—绘制图纸”两套完整探究流程，自主归纳分层搭建、分层绘图的有序方法，能有理有据说明每层方块摆放位置的推理依据，形成严谨有序的空间推理习惯。
4. 应用意识
理解分层图纸在建筑、积木搭建等生活场景中的实用价值，能运用本课读图、绘图、拼搭方法解决教材配套立体造型转化习题，体会平面图纸简化立体结构表达的数学作用。
四、教学重难点
教学重点
读懂教材分层图纸规则，明确方格中数字 1、0 分别代表的方块摆放含义；
掌握根据分层图纸有序搭建立体大楼的操作方法，完成二维图纸到三维立体模型正向转化。
教学难点
逆向观察现成立体大楼，分层梳理每层方块行列分布，规范绘制对应分层数字图纸；
准确匹配上下两层方块的垂直对应位置，搭建、绘图过程中不遗漏、不重复摆放方块。
五、教学过程（共 2 课时）
第一课时：读懂分层图纸，根据图纸搭建立体大楼
（一）课堂导入：依托教材积木情境，引出分层图纸概念
教师出示教材 81 页顶部主题情境图，画面呈现儿童积木搭建的两层立体大楼，旁边配套两张分层方格图纸，同步朗读教材配套导入文字：生活中建筑师会用平面图纸记录楼房结构，积木搭建立体大楼也可以用分层方格图纸记录，方格内数字代表这个位置正方体数量。
师：同学们仔细观察课本 81 页主题图，看一看图里包含哪两类事物？
生 1：有两层积木搭成的立体大楼，还有两张方格图纸，一张对应第一层，一张对应第二层。
师：课本方格里面出现数字 0 和 1，谁猜一猜这两个数字分别表示什么意思？结合积木摆放说一说猜想。
生 2：数字 1 应该代表这个格子位置放了积木，数字 0 就是这里没有积木。
师：大家的猜想和课本定义完全一致，课本明确标注图纸规则：方格内写 1，该行列位置摆放 1 个正方体；方格内写 0，该位置不摆放正方体。今天第一课时我们先学习读懂分层图纸，按照图纸给出的信息，完整搭出对应的立体大楼。
设计意图：直接使用教材原生积木生活情境导入，直观呈现图纸与立体大楼对应关系，同步解读教材图纸数字规则，清晰锁定本课时正向转化的探究任务，贴合教材由生活实物到平面图纸的编排逻辑。
（二）新知探究一：精读教材示范分层图纸，拆解每层方格信息
教师带领学生齐读教材 81 页示范图纸配套文字说明：本次示范立体大楼一共两层，第一层图纸共 4 个方格标注数字 1，其余方格为 0；第二层图纸共 2 个方格标注数字 1，其余方格为 0。教师黑板复刻教材第一层、第二层方格图纸，方格分为三行三列，依次标注每行每列数字。
师：我们先单独分析第一层图纸，大家对照课本方格，数一数第一层有几个格子写数字 1？分别在第几行第几列？
生 1：第一层图纸一共有 4 个方格标 1，分布在第一行第一列、第一行第二列、第二行第一列、第三行第一列，剩下方格全部是 0。
师：结合图纸规则，第一层搭建时，这 4 个标 1 的位置需要摆放正方体，标 0 的位置空着不摆，谁能说一说第一层搭建完成后是什么造型？
生 2：底层左侧一竖列全部摆满，第一行前两格摆放方块，形成不规则单层布局。
师：再观察第二层图纸，数一数第二层数字 1 的位置在哪里，一共有几个方块？
生 3：第二层只有两个方格写 1，分别在第一层两个方块的正上方位置，其余全部是 0，只有 2 个正方体。
师：课本图纸上下两层方格行列完全对齐，说明两层方块上下位置一一对应，第二层方块必须摆放在底层方块正上方，不能悬空摆放，这是搭建的关键要求。
教师板书图纸核心规则：
方格数字 1 摆正方体，数字 0 空位置；
两层方格行列对齐，上层方块只能放置底层方块正上方，不可悬空。
设计意图：逐字拆解教材示范图纸文字与方格信息，通过分层问答梳理每层方块行列分布，明确搭建不能悬空的核心规则，统一学生读图标准，为动手拼搭建立清晰操作依据，落实几何直观素养。
（三）新知探究二：依托教材两种搭建思路，动手实操搭立体大楼
教师朗读教材 81 页问题串：试着根据图纸搭出立体大楼，课本给出两种搭建方法，第一种先搭第一层，再搭第二层；第二种两层对照同步搭建。教师为每位学生分发小正方体学具，组织学生对照课本图纸独立实操。
师：我们先按照课本第一种方法分步操作，第一步只看第一层图纸，对照每行每列数字摆放底层方块，完成第一层搭建，同桌互相检查底层方块位置是否和图纸一致。
学生完成底层搭建后，教师巡视纠错，重点指导学生遗漏标 1 方格、在 0 方格摆放方块两类错误。
师：底层搭建完成，现在对照第二层图纸，找到标 1 的两个方格对应的底层方块，在它们正上方摆放第二层正方体，搭建完成完整立体大楼，搭建过程注意上层方块不能悬空。
学生完成完整搭建，教师组织学生对照课本主题图立体大楼，比对造型是否完全匹配。
师：谁来说一说第一种分步搭建方法有什么优点？
生 1：先固定底层布局，不容易混淆行列位置，上层只需要对应底层方块摆放，操作简单不容易出错。
师：课本第二种搭建方法是两层图纸同时对照搭建，谁尝试用这个方法再搭一次，说说操作感受？
生 2：需要同时观察两张图纸，对比上下两层 1 的对应位置，适合熟练读图之后使用，速度更快。
教师结合教材内容总结搭建有序方法：优先选用“先底层、后上层”分步搭建法，读图时按行依次核对方格数字，避免遗漏方块。
设计意图：严格落实教材提供的两种搭建思路，以动手实操为核心课堂活动，分层分步完成正向转化实操，通过师生问答对比两种搭建方法优劣，规范学生拼搭操作流程，同步发展空间推理与动手实践能力。
（四）新知探究三：教材配套读图搭建基础例题，巩固正向转化方法
教师出示教材 81 页下方配套练习图纸，为两层全新分层方格图纸，第一层 5 个数字 1，第二层 3 个数字 1。
师：请大家先独立读懂这张新图纸，分别说出第一层、第二层数字 1 的数量与对应行列位置，再选用课本第一种分步搭建法，搭出对应立体大楼。
学生先口头读图梳理每层方块信息，再动手拼搭，完成后同桌互查造型是否匹配图纸。
师：搭建完成后思考问题，课本隐含提问：如果第二层数字 1 的方格下方底层是数字 0，能不能摆放正方体？为什么？
生 1：不能摆放，底层没有方块支撑，上层方块会悬空，不符合立体搭建规则，图纸设计时上层 1 一定会对应底层 1 的位置。
教师统一订正学生搭建造型，强调读图必须逐行核对方格数字，搭建严格遵循底层支撑上层的空间逻辑，规范答题与实操思路。
设计意图：使用教材同步配套图纸练习巩固读图、搭建核心技能，通过隐含问题深化两层方块垂直对应关系的理解，夯实第一课时二维图纸转三维立体模型的核心知识点，无额外拓展习题，完全贴合教材训练要求。
（五）第一课时阶段性小结，衔接第二课时逆向绘图学习
师：第一课时我们完成课本 81 页图纸读图、搭建全部探究内容，谁分层梳理本节课掌握的核心内容？
生 1：读懂分层图纸规则，方格数字 1 摆放正方体，数字 0 不摆放，上层方块只能放在底层方块正上方，不能悬空。
生 2：掌握课本两种搭建方法，优先使用先搭底层、再搭上层的分步搭建法，读图按行核对方格避免遗漏。
生 3：能根据完整两层分层图纸，用小正方体搭出一模一样的立体大楼，完成平面到立体的正向转化。
师：下一节课我们学习课本 82 页内容，开展逆向探究：先观察现成立体大楼，分层梳理每层方块分布，绘制对应的分层数字图纸，完成立体到平面的反向转化。
第二课时：观察立体大楼，逆向绘制分层图纸
（一）课时复习导入：回顾第一课时教材读图、搭建核心方法
教师黑板重现第一课时教材示范分层图纸与搭建成品立体大楼，开展问答复习，搭建双向转化知识衔接桥梁。
师：上节课课本 81 页分层图纸中，数字 0、1 分别代表什么搭建要求？搭建立体大楼必须遵守什么空间规则？
生 1：数字 1 对应摆放正方体，数字 0 为空位置；上层正方体只能摆放在底层方块正上方，不可以悬空。
师：课本推荐最稳妥的搭建操作步骤是什么？
生 2：先完整搭建第一层底层，对照图纸核对无误后，再搭建第二层上层方块。
师：上节课我们是看图纸搭立体，属于平面转化立体，本节课课本 82 页设置反向任务：给出完整立体大楼，分层观察每层方块，画出对应的分层数字图纸，完成立体转化平面，出示教材 82 页立体大楼主题图。
设计意图：系统复习第一课时图纸规则、搭建实操方法，清晰区分两课时正向、逆向两种转化任务，建立完整双向转化知识框架，明确本节课绘图探究学习目标。
（二）新知探究一：解读教材 82 页立体大楼，分层观察每层方块布局
教师带领学生阅读教材 82 页文字探究问题：下面这座两层立体大楼由 6 个正方体搭成，请分层观察第一层、第二层方块摆放位置，用方格记录每层分布，方格内摆放方块写 1，无方块写 0。教师黑板复刻教材两层立体大楼模型示意图，分层拆分底层、上层分别展示。
师：我们先拆分立体大楼第一层底层，从上往下俯视观察底层，数一数底层一共有几个正方体，分别占据方格的第几行第几列？
生 1：底层一共有 4 个正方体，分布位置和课本 81 页示范图纸第一层完全一致，剩余方格没有方块。
教师在黑板绘制空白三行三列方格，按照学生说出的行列位置，在对应方格填写数字 1，其余方格填写 0，完成第一层分层图纸绘制。
师：再单独观察立体大楼第二层上层方块，数一数上层有几个正方体，它们分别在底层哪两个方块的正上方？对应方格行列是什么？
生 2：上层只有 2 个正方体，垂直对应底层第一行第一列、第一行第二列方块，其余上层方格无方块。
教师同步在第二张空白方格对应行列填写数字 1，其余方格填写 0，完成第二层分层图纸，将两层图纸并列板书，和教材标准绘图对照。
师：大家观察黑板两张分层图纸，上下两层方格行列完全对齐，上层数字 1 的位置垂直对应底层数字 1，这和上节课搭建规则相互对应，绘图、搭建遵循同一套空间逻辑。
设计意图：依托教材现成立体大楼开展分层俯视观察，分步拆解底层、上层方块行列分布，同步示范分层图纸绘制完整流程，建立“俯视观察—定位行列—填写 0、1"标准化绘图步骤，实现搭建方法向绘图方法的知识迁移。
（三）新知探究二：归纳教材绘图完整步骤，自主实操绘制分层图纸
教师整合教材绘图探究过程，板书分层绘图四步标准流程，同步朗读课本配套绘图提示：
分层拆分立体大楼，先俯视观察第一层底层方块；
绘制和底层行列匹配的空白方格，按俯视位置，有方块填 1，无方块填 0，完成第一层图纸；
俯视观察第二层上层方块，找到方块垂直对应的底层方格行列；
绘制相同行列空白方格，对应位置填 1，其余填 0，完成第二层图纸。
师：请大家拿出空白方格练习纸，同桌合作，一人搭建课本同款两层立体大楼，另一人按照四步流程独立绘制分层图纸，绘制完成后对照教材标准图纸核对。
学生分组实操绘图，教师巡视指导，重点纠正学生俯视观察视角错误、上层方块行列定位偏移、方格数字填写颠倒三类绘图常见错误。
师：绘图过程中为什么一定要从上往下俯视观察每层方块？能不能从正面侧面观察绘制图纸？
生 1：正面、侧面观察会出现方块遮挡，无法看清每层完整行列布局，只有俯视才能看清所有方块的平面分布，精准定位行列位置。
教师结合教材内容总结绘图核心要点：俯视分层观察、方格行列对齐、垂直位置一一对应、数字规范填写 0 与 1。
设计意图：提炼教材探究活动中隐含的标准化绘图流程，以同桌合作实操落实逆向绘图技能，通过问答明确俯视观察的必要性，突破逆向绘图视角选择的难点，发展学生几何直观与有序推理意识。
（四）新知探究三：教材综合实操例题，双向转化综合练习
教师出示教材 82 页底部综合习题，题目分为两部分：第一部分给出全新两层分层图纸，要求搭立体大楼；第二部分给出全新两层立体模型，要求绘制分层图纸。
师：我们分步完成这道综合例题，第一步完成正向转化，先读懂习题分层图纸，选用先底层后上层的搭建方法，搭出立体造型，同桌互相检查搭建成果。
学生完成搭建后，开展第二部分逆向绘图任务。
师：第二步拆分搭建好的立体大楼，分层俯视观察底层、上层方块分布，按照四步绘图流程，独立画出两层分层数字图纸，绘图完成后对照习题原始图纸比对，两张图纸数字、行列分布必须完全一致。
学生独立完成绘图，教师选取学生绘图成果和教材标准图纸对比讲解，梳理绘图遗漏方块、行列错位等典型问题的修正方法。
师：对比搭建、绘图两套操作流程，说一说正向、逆向转化有哪些相同的核心规则？
生 2：都需要分层观察底层和上层，上下两层方格行列对齐，上层方块垂直对应底层方块，统一使用数字 1、0 记录方块有无。
设计意图：依托教材综合习题融合两课时正向搭建、逆向绘图两大核心技能，完整落实二维、三维图形双向转化教学目标，贴合教材由单一探究到综合运用的编排逻辑，突破本课整体教学难点。
（五）新知探究四：教材生活拓展图文解读，感知分层图纸实用价值
教师展示教材配套生活配图：建筑施工平面分层图纸、大型积木拼装说明书分层图纸，结合课本文字提问，开展师生问答解读。
教材问题 1：建筑师设计楼房为什么要用分层平面图纸记录楼层结构？
生：楼房层数多，立体模型不方便携带查看，分层图纸用数字简化每层布局，清晰直观，方便施工人员看懂每层墙体、房间分布。
教材问题 2：大型积木拼装说明书使用分层方格图纸有什么好处？
生：拼装时可以分层对照图纸摆放积木，不会混淆每层零件位置，搭建顺序清晰，降低拼装难度。
教师引导学生结合本课搭建、绘图实操经验作答，将课堂数学方法与真实生活场景关联，不延伸复杂课外搭建任务，仅依托教材图文完成应用感知。
设计意图：依托教材配套生活素材搭建数学知识与现实应用的桥梁，落实新课标应用意识素养，让学生体会分层图纸简化立体结构表达的实用价值，检验双向转化方法的理解程度。
（六）全课统一完整小结（两课时整体总结）
师：经过两课时完整学习课本 81 至 82 页全部《搭建立体大楼》内容，我们系统掌握分层图纸与立体大楼双向转化全部知识点，请同学们从图纸规则、正向搭建方法、逆向绘图流程、双向转化共性规律、生活应用五个维度分层梳理本课全部内容。
生 1（图纸基础规则梳理）：分层方格图纸使用数字 1、0 记录正方体分布，1 代表对应行列摆放 1 个正方体，0 代表无正方体；上下两层方格行列完全对齐，上层正方体只能垂直摆放在底层方块上方，不可悬空。
生 2（正向转化梳理）：第一课时学习图纸转化立体大楼，课本推荐分步搭建法，先俯视图纸完成底层搭建，核对无误后对照上层图纸摆放第二层方块，也可两层同步对照搭建。
生 3（逆向转化梳理）：第二课时学习立体大楼转化分层图纸，遵循四步绘图流程，分层俯视拆分底层、上层，绘制匹配行列空白方格，根据方块有无填写数字 1、0，上下图纸行列对齐、垂直位置对应。
生 4（双向共性规律梳理）：搭建、绘图两种操作遵循同一套空间逻辑，都需要分层观察、对齐行列、匹配上下方块垂直位置，实现二维平面图纸和三维立体模型相互转化。
生 5（应用梳理）：分层图纸广泛应用在建筑设计、积木拼装等生活场景，能够简化复杂立体结构的记录与搭建流程，借助平面图表直观呈现立体空间分布。
教师整合学生发言，梳理完整单元知识主线：本课作为《图形的奥秘》单元核心实践课时，以正方体两层立体大楼为探究载体，依托教材分层数字图纸，先完成平面到立体的正向搭建探究，再开展立体到平面的逆向绘图探究，全程借助俯视观察、分层实操建立二维与三维图形的空间关联，重点发展空间观念、几何直观、推理意识核心素养，为本单元后续立体图形相关探究、高年级几何视图学习奠定实操与思维基础。