小学科学人教鄂教版（2024）三年级上册（2024）18 建筑中的结构教案设计

这是一份小学科学人教鄂教版（2024）三年级上册（2024）18 建筑中的结构教案设计，共9页。教案主要包含了教材分析，核心素养目标，教学重难点，教学方法，教学准备，教学过程，作业设计，教学结语等内容，欢迎下载使用。
本课是人教鄂教版小学科学三年级上册第五单元《小小建筑师》的第2课，属于“技术与工程”领域。本单元围绕建筑搭建展开，从认识建筑材料到设计建筑支架，再到探究建筑结构，逐步引导学生经历工程设计与实践的完整过程。
本课教材开篇原文内容为：“我们周围的建筑，很多都用到了类似骨架的结构。你在哪里见过这种结构？”教材通过展示古代建筑的斗拱结构、现代建筑的钢筋混凝土框架结构、埃菲尔铁塔的镂空钢结构等图片，提出核心问题：不同的结构分别有什么作用？接着设置了两个探究活动：第一个活动是改变纸的形状，测试不同形状结构的承受力；第二个活动是认识拱形、三角形结构的稳定性特点，最后引导学生观察生活中的建筑，说说不同结构的应用。
本课承接前两课“建筑材料”“建筑支架”的知识，为后续学生设计制作完整建筑作品奠定结构认知基础，体现了从认知到实践的课标要求，符合三年级学生从具象到抽象的认知发展规律。
二、核心素养目标
依据2022版义务教育科学课程标准，结合三年级学生认知水平，设定核心素养目标如下：
1.科学观念：认识常见的建筑结构，包括拱形结构、三角形结构、框架结构，知道不同结构具有不同的承受力和稳定性特点，了解结构在建筑中的作用。
2.科学思维：能通过对比实验观察不同结构的性能差异，对实验结果进行比较分析，推理得出结构特点与功能的对应关系。
3.探究实践：能独立完成改变纸形状的承受力测试实验，能小组合作完成三角形与四边形结构稳定性对比实验，学会记录实验现象并整理实验结论。
4.态度责任：感受建筑结构的神奇，体会科学技术在建筑工程中的应用，养成动手探究、合作交流的良好习惯，萌发对中国传统建筑结构的探究兴趣。
三、教学重难点
1.教学重点：认识不同建筑结构的特点，通过实验探究不同结构的承受力与稳定性差异。
2.教学难点：理解结构形状与性能之间的关系，能运用所学知识解释生活中建筑结构的设计原理。
四、教学方法
本课安排1课时，总时长40分钟，采用的教学方法如下：
1.直观演示法：通过实物展示、图片演示，让学生直观感知不同建筑结构的形态。
2.实验探究法：设计分组对比实验，让学生动手操作，自主探究结构性能，获得直观体验。
3.问题引导法：通过层层递进的问题，引导学生思考，逐步推进课堂教学。
4.小组合作法：组织学生分组完成实验、讨论交流，培养学生合作探究能力。
五、教学准备
教师准备：多媒体课件、A4打印纸若干、钩码一盒、橡皮筋、小木棍（雪糕棒）若干、剪刀、胶带、不同建筑结构的实体模型。
学生准备：提前观察身边建筑的结构，简单记录观察发现。
六、教学过程（40分钟）
（一）情境导入（5分钟）
1.教师出示两张建筑图片，一张是武汉黄鹤楼，一张是上海中心大厦，提问：“同学们，上课之前我们先来看两张建筑图片，左边是我们中国有名的古代建筑黄鹤楼，右边是现代超高层上海中心大厦，大家观察一下这两座建筑外观差别很大，但它们在建造的时候，有什么共同的特点吗？给大家1分钟思考，谁来说一说你的想法。”
2.等待2-3名学生举手发言，教师依次点学生回答，学生可能会说“都用到了钢筋”“都是用好多材料拼起来的”“都有支撑的架子”，教师听完后进行总结：“同学们说得都很有道理，其实不管是几百年前的古代建筑，还是现在的超高层建筑，建造的时候都要先做支撑整个建筑的骨架，这个骨架我们就叫做建筑的结构。今天我们就一起来学习《建筑中的结构》，看看不同的结构都有什么神奇的作用。”（板书课题：18 建筑中的结构）
（二）活动探究一：不同形状结构的承受力（12分钟）
1.教师出示一张A4纸，提问：“同学们，如果老师把这张平的纸放在两个木块之间，它能承受多少个钩码的重量呢？大家先来猜一猜。”
2.教师请3名学生说出猜想的数量，将猜想数字写在黑板一侧，接着进行演示实验：将A4纸平放在两个间隔10厘米的木块上，在纸的中间位置轻轻放钩码，让学生观察现象。学生可以看到纸放1-2个钩码就会塌下去。教师提问：“大家看到了，平平的纸只能承受很少的重量，如果我们不增加纸的数量，也不换更厚的纸，只改变纸的形状，能不能让它承受更多重量呢？今天给每个小组都准备了A4纸，请大家自己想一想，可以把纸改成什么形状，动手试一试，看看哪种形状承受的钩码最多。”
3.教师说明分组实验要求：“接下来我们分为4人小组实验，每组有5张A4纸、一盒钩码、两个木块，第一步，小组讨论能把纸折成哪些不同的形状，依次折出来；第二步，每次实验都把折好的纸放在两个间隔10厘米的木块上，然后慢慢在纸中间放钩码，直到纸被压塌，记录能承受的钩码数量；第三步，把所有形状测试完之后，小组讨论哪一种形状承受力最大。现在开始实验，时间给大家8分钟。”
4.学生分组实验，教师巡视各个小组，指导动手能力弱的小组折出不同形状，提醒学生及时记录数据。
5.实验结束后，教师组织交流：“时间到了，请各个小组整理好实验材料，哪个小组愿意来说一说你们测试了哪几种形状，承受力分别是多少？”
6.教师请2-3个小组汇报，将结果汇总在黑板上，随后讲解课本原文：“同学们，我们课本里说‘一张平的纸不能承受多少重物，如果把纸折叠成瓦楞形状，或者卷成筒形，它承受重物的能力就会大大增强’。大家的实验结果是不是也验证了这句话？折成瓦楞形和圆筒形的纸，比平纸承受的重量大很多，这就是为什么很多建筑用梁和立柱做成框架结构，就是因为这样的结构不仅节省材料，还能有很强的承受力。”
（三）活动探究二：哪种结构更稳定（13分钟）
1.教师过渡：“刚才我们探究了不同形状结构的承受力，接下来我们再来研究一下，建筑结构哪个更稳定。老师给每个小组都准备了四根小木棍，还有橡皮筋，请大家先用小木棍分别拼出一个三角形和一个四边形，拼好之后用手拉一拉，看看这两个结构哪个不容易变形。”
2.教师讲解具体操作步骤：第一步，用三根小木棍拼出三角形，用橡皮筋把三个接头绑好；第二步，用四根小木棍拼出四边形，同样把四个接头绑好；第三步，两只手分别握住两个结构，轻轻用力拉一拉，看看形状会不会改变。大家开始动手，时间5分钟。
3.学生动手操作，教师巡视，提醒学生绑橡皮筋的时候接头要绑牢固，防止松脱影响实验结果。
4.操作结束后，教师提问：“哪个小组来说一说，你们拉一拉之后，三角形和四边形哪个容易变形，哪个不容易变形？”
5.学生发言后，教师总结：“对，几乎所有小组都发现，三角形用力拉也不容易变形，四边形轻轻一拉形状就变了，所以我们说三角形结构具有很好的稳定性。课本里明确提到，‘三角形结构稳定，在建筑中经常用到三角形结构来增加稳定性’。大家想一想，我们身边哪些建筑用到了三角形结构呢？”
6.教师请学生举手回答，学生可能会说自行车车架、篮球架、屋顶的支架，教师出示埃及金字塔、桥梁桁架、屋顶钢架的图片，补充说明很多建筑都利用了三角形稳定的特点，另外还有一种很常用的结构就是拱形结构，教师出示赵州桥的图片，提问：“这是我们中国隋朝建造的赵州桥，整座桥就是一个大拱形，大家想一想，拱形结构有什么优点呢？”
7.教师演示拱形纸承受力实验：把一张纸弯成拱形放在桌面上，在拱面上放钩码，发现拱形能承受比平纸多很多的重量，接着讲解：“拱形结构能把承受的重量向四周分散开，所以能承受很大的压力，很多古桥和拱门都用了拱形结构，直到今天这种结构还在广泛使用。”
（四）总结应用（10分钟）
1.教师带领学生梳理知识：“今天我们认识了哪几种常见的建筑结构？它们分别有什么特点？”请学生依次回答，巩固核心知识点：三角形结构稳定，框架结构节省材料承受力大，拱形结构分散压力承重能力强。
2.教师提出拓展问题：“同学们，我们看埃菲尔铁塔，它整个都是镂空的框架结构，而且底部大顶部小，还用到了很多三角形结构，谁能说一说，这样设计有什么好处呢？”组织学生同桌之间讨论2分钟，然后请2名学生分享讨论结果。
3.教师总结：“说得非常好，框架结构镂空可以减少风的阻力，底部大顶部小让重心更低更稳定，加入三角形结构让整个铁塔更牢固，所以埃菲尔铁塔才能直立一百多年依然稳固。生活中还有很多建筑，都是根据不同的需求选择合适的结构，让建筑既牢固又节省材料。”
七、作业设计
1.基础作业：观察自己家中或者小区周边的建筑，找出2种用到本节课学到结构的地方，把你的发现写在科学记录本上，下节课上课分享。
2.拓展作业（选做）：用家里的硬纸板做一个拱形小桥，测试一下你的小桥能承受多少个一元硬币的重量，把测试结果记录下来。
八、教学结语
今天我们一起探究了建筑中的结构，发现改变形状就能改变结构的性能，小小的结构里藏着大大的科学道理。从古代工匠发明的斗拱、拱桥，到现代工程师设计的摩天大楼、大跨度桥梁，都离不开对结构的研究。希望同学们以后走在路上的时候，也能多观察、多思考，发现更多建筑里的科学秘密。
九、板书设计
18 建筑中的结构
瓦楞/圆筒结构 → 承受力大
三角形结构 → 稳定性好
拱形结构 → 分散压力