2021-2022學年六年級科學第一單元《小小工程師》教學設計

第一單元小小工程師1.了解我們的住房【教學目標】1.能結合自己家的住房，說出住房基本結構（功能分區(qū)），以及供水、采光、供暖等主要系統(tǒng)。2.初步認識到人類的需求促進社會的進步與發(fā)展，同時科學技術的進步也滿足了人們對美好生活的向往與追求。3.初步感受房屋建造的復雜性、系統(tǒng)性和科學性。4.對了解住房有極強的學習興趣?！窘虒W重難點】重點：了解住房的結構和系統(tǒng)。難點：了解建造住房需要經歷一系列很重要的過程?！窘虒W準備】為學生準備：學生活動手冊。教師準備：小區(qū)、城市的供電、供水系統(tǒng)圖紙，班級記錄表、教學課件?！窘虒W過程】一、聚焦（一）激發(fā)興趣，導入課題1.教師利用教學課件出示“中國天眼”、“神舟”飛船、鳥巢、住房等建造工程。提問：這些圖片展示了什么？預設學生回答：“中國天眼”、“神舟”飛船、鳥巢、住房。2.提問：你知道它們是怎么建造出來的嗎？學生進行小組討論交流。預設學生回答：先設計，再建造。3.引入：今天我們就從身邊的住房開始來認識工程。（二）聚焦身邊的住房，明確探究問題1.教師出示教學課件，展示教科書中住房的圖片。提問：你家住房的基本結構是怎樣的？你家住房有哪些必需的系統(tǒng)？它需要經歷怎樣的建造過程？2.學生活動：學生觀察分析住房的圖片。3.提問：這些不同的住宅有哪些相同點？學生通過比較、分析得出：住房都有門、窗、臥室、廚房等；一些住房還有水、電、煤氣等。4.教師幫助學生匯總：門、窗、臥室、廚房等屬于簡單結構；水、電、煤氣等屬于簡單系統(tǒng)。5.提問：住房需要經歷怎樣的建造過程？6.談話：可能你們現(xiàn)在還不知道答案，可以帶著這個問題開展本課乃至本單元的學習，在單元學習中尋找答案。二、探索（一）以你的家為例，說一說住房的基本結構1.觀察住房的照片。教師出示教學課件，展示教科書中的房屋示意圖。學生活動：將自己家的照片在小組中分享，大家共同觀察。2.尋找住房的基本結構。談話：我們可以以自己的家為例，小組交流住房的基本結構。小組交流后匯報討論結果，全班總結，教師板書記錄學生總結出的住房基本結構。預設：學生有可能將一些設施歸納為住房結構，如沙發(fā)、燈具、桌椅等。3.分析匯總住房基本結構。提問：這些找到的是不是都是住房的結構？哪些是住房建造后存在的？哪些是裝修入住后添置的？學生小組討論。學生匯報交流：住房的基本結構主要包括房屋的框架、承重、戶型、采光等。地磚、門等是住房建造后存在的。餐桌、窗簾、沙發(fā)等是裝修入住后添置的。（二）指出住房所必須具有的系統(tǒng)1.尋找住房設施。教師展示教學課件，播放教材中住房圖片。談話：請同學們在圖中找到住房設施，并將找到的設施標記在學生活動手冊中。學生開展活動。學生交流匯報。預設學生回答：衛(wèi)生間和廚房都有上下水設施；各個房間都有電源、電燈等電器設施。2.感受住房系統(tǒng)的作用。提問：這些水或電是怎么到達各個位置的？學生匯報交流。預設學生回答：它們是通過各自的管道到達各個位置的。小結：水、電通過水電設施的相應系統(tǒng)到達相應位置。3．感受住房系統(tǒng)的復雜性。（1）了解住房系統(tǒng)。談話：你們知道住房水電內部系統(tǒng)是什么樣子的嗎？教師出示住房水電系統(tǒng)示意圖，引導學生關注細節(jié)。例如，按房屋的各個位置有序觀察、把水電系統(tǒng)分開觀察。學生分組觀察示意圖后交流感受。學生匯報交流：通過觀看水電系統(tǒng)示意圖，我們發(fā)現(xiàn)水電系統(tǒng)太復雜了！小結：住房內的系統(tǒng)很復雜，各個部分都有自己的作用，不可缺少，無法替代。（2）了解其他工程系統(tǒng)。教師出示更為復雜、完整、系統(tǒng)的小區(qū)水電系統(tǒng)示意圖、城市水電系統(tǒng)示意圖，給學生更深的震撼。（三）了解住房建造的過程1.交流對住房建造過程的認識。談話：你們知道住房的建造過程嗎？請你把自己的想法記錄下來，并與同學分享。學生將自己的想法記錄下來，并進行交流分享。2.出示住房建造的相關資料。提問：我這里有提前整理的資料，你們可以從資料中梳理出房屋建造的過程嗎？小組交流研討，學生將搜集的信息記錄在學生活動手冊中。3.學生對比前后認識，形成關于房屋建造過程的認識。教師引導：大家可以將自己原來的想法和學生活動手冊記錄進行比較，修正自己的錯誤認識，形成對建造過程的正確認識。4.全班交流建造資料。全班匯總交流：從不同的信息中交流匯總出相同的房屋建造過程，形成班級記錄表，明確住房建造所經歷的一般過程。三、研討（一）一套住房包括哪些基本結構和系統(tǒng)？1.全班共同交流，根據(jù)本課學習活動找出住房的結構和系統(tǒng)。2.教師引導學生理解結構與系統(tǒng)的區(qū)別。（二）在住房建造過程中，哪些工作最重要？為什么？1.學生觀察班級記錄表，回顧查找資料的過程。2.全班交流討論：哪些工作階段最重要？在研討交流過程中，教師注意引導學生之間的質疑和辯論，讓學生著重說明理由。3.小結：建造工程的每個階段都很重要，都必不可少，但核心是設計。四、拓展談話：大家可以搜集其他工程（如“中國天眼”、“神舟”飛船、高鐵、橋梁、鳥巢等）建造過程的案例，下節(jié)課與同學們分享?！景鍟O計】了解我們的住房建造住房的過程有：設計、建造、評估、改進。設計是核心。2.認識工程【教學目標】1.懂得許多發(fā)明創(chuàng)造來源于對生活的觀察，可以在自然界找到原型。2.能通過閱讀資料知道工程建設需要面臨的限制條件有哪些，又是怎樣解決難題的。3.能了解工程建設所需的科學技術支持，分析工程與科學技術的關系。4.進一步喚起學習工程的興趣，激發(fā)做一名小小工程師的愿望?！窘虒W重難點】重點：根據(jù)港珠澳大橋工程案例，了解工程建設的艱巨與復雜，歸納工程建設過程的相似步驟。難點：根據(jù)四大工程案例分析工程與技術的關系?！窘虒W準備】為學生準備：港珠澳大橋相關資料、學生活動手冊。教師準備：港珠澳大橋文字與視頻等資料，鳥巢、“中國天眼”、高鐵、空間實驗室的照片、技術簡圖等資料，班級記錄表、教學課件?！窘虒W過程】一、聚焦（一）教師出示上節(jié)課的班級記錄表，引領學生回顧前知談話：我們先觀察上節(jié)課的班級記錄表，你們能回憶起上節(jié)課的知識嗎？住房有哪些主要的結構與系統(tǒng)？建造住房具體的實施過程分哪些步驟？預設學生回答：住房有很多復雜的結構與系統(tǒng)，包括承重結構、供電系統(tǒng)、上下水系統(tǒng)等。實施過程主要包括規(guī)劃、設計、施工等步驟。（二）聚焦本課話題談話：我們一起看教科書第4頁的圖片。我們已經了解了住房和它的建造過程，港珠澳大橋工程的建設過程又是怎樣的？它們在建設過程中有什么共同特點？我們帶著問題開始學習吧。二、探索（一）閱讀或觀看港珠澳大橋的相關資料，試著整理和歸納下面的問題1.利用教科書圖片引入。談話：我們一起通過教科書第4，5頁的圖片來感受港珠澳大橋的宏偉。2.學生閱讀資料。學生閱讀教科書第6頁的文字資料，思考以下四個問題。（1）為什么要建造港珠澳大橋？（2）大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰(zhàn)？（3）這些問題都是怎樣解決的？（4）大橋的建造經歷了哪些主要過程？3.教師指導學生逐一研究，解釋每個問題的指向。問題一：為什么要建造港珠澳大橋？談話：第一個問題指向建造港珠澳大橋的目的和意義，主要從政治、經濟、文化、交通現(xiàn)狀等資料中篩選。問題二：大橋的建造面臨了哪些限制和挑戰(zhàn)？談話：第二個問題指向大橋的建造面臨的限制和挑戰(zhàn)，可以從周邊地理環(huán)境特點、建設施工標準等方面進行總結；也可以根據(jù)文中提供的線索，尋找建設橋、島、隧一體大橋的原因。問題三：這些問題都是怎樣解決的？談話：第三個問題指向解決辦法和克服困難的過程，大橋的建造需要巧妙的設計規(guī)劃和先進的技術做支持。問題四：大橋的建造經歷了哪些主要過程？談話：第四個問題指向建造大橋的主要過程，需要從不同的資料中提煉，包括規(guī)劃準備階段和建設階段的重要時間節(jié)點。4.小組進行資料整理、分析。學生按照上一環(huán)節(jié)獲得的提示，處理文獻資料。小組內學生補充各自課前搜集到的各種信息。組內交流分享，共同完善本組答案。5.全班共同研討交流。問題一：為什么要建造港珠澳大橋？教師引導：大家通過觀看珠三角兩岸城市群地圖、土地面積占比與GDP占比、大灣區(qū)經濟圈概念等資料文獻，能說說為什么要建造港珠澳大橋嗎？預設學生回答：在經濟、政治、文化方面有不同意義。問題二、三：大橋的建造曾面臨哪些限制和挑戰(zhàn)？這些問題都是怎樣解決的？學生活動：搜集信息，以“限制和挑戰(zhàn)”“解決辦法”兩項內容對應排列。限制和挑戰(zhàn)解決辦法大橋要經過通向香港的唯一航道，橋面高度必須要超過80米，橋塔高度超過200米，而香港機場不允許有超過88米的建筑物出現(xiàn)在這片水域上修建六七千米長的海底隧道和22.9千米長的跨海大橋橋梁和隧道需要用島嶼連接，但這片海域上沒有任何可用的島嶼修建人工島建島的海床上有15到20米深的淤泥，機械會滑出，移走淤泥又會對海洋造成毀滅性污染用圓鋼筒圍島問題四：大橋的建造經歷了哪些主要過程？提問：我這有新聞報道，大家能從中篩選出建設施工中的重要節(jié)點嗎？學生交流匯總：2009年12月15日，港珠澳大橋正式開工建設。2015年2月23日，青州航道橋56號墩索塔“中國結”結形撐首個節(jié)段（J3節(jié)段）吊裝成功。2015年8月23日，江海直達船航道橋首個“海豚”塔成功吊裝。2015年9月6日，主體工程220座墩臺全線完工。2016年6月29日，港珠澳大橋主體橋梁合龍。2016年9月27日，港珠澳大橋主體橋梁全線貫通。2017年7月7日，港珠澳大橋海底隧道正式貫通。2018年2月，港珠澳大橋主體工程通過交工驗收，具備通車試運營條件。6.教師總結。談話：大家回顧整理出的資料，再次感受大橋建造過程的困難與復雜。小結：從前期準備到建設完成的十余年間，港珠澳大橋在建造過程中遇到的困難還有很多。工程團隊不斷突破技術難關，才解決了這些難題。完成這類宏大的工程，依賴的核心是技術。（二）梳理工程建設過程的相似步驟1.教師引導：通過上一環(huán)節(jié)中的時間線，我們梳理了港珠澳大橋建造的主要過程。對比上節(jié)課房屋建造的過程，我們來歸納一下工程建設過程要經歷的步驟。2.小組討論交流：通過建造房屋工程與港珠澳大橋工程的對比，總結出兩個工程的相同點，即都需要規(guī)劃設計和施工建造兩大過程。3.教師點撥：通過港珠澳大橋工程案例中的時間點，計算整個工程所用的時間和從開工到竣工所用的時間，然后對所用的時間進行比較分析。預設學生發(fā)現(xiàn)：施工階段在整個工程中所占時間并不是最多的，占用時間最多的是前期的規(guī)劃和設計階段，如分析工程中的限制和挑戰(zhàn)以及研究相應的解決辦法。4.歸納工程建設過程的相似步驟。（1）明確一個要解決的問題。房屋：解決住房問題，保證住宅安全、適用、衛(wèi)生、經濟。港珠澳大橋：建造一座跨海大橋，連通珠三角地區(qū)東西部，縮短行程，為政治、經濟、文化的傳遞提供一個紐帶。（2）在限制條件下進行設計。限制條件包括時間、費用、可用材料、環(huán)境、抵抗自然界的破壞能力等。（3）制作一個模型，測試這個模型，評估并改進。制作房屋模型，對樓體高度、結構形式進行測試，確保建筑物的堅固性和安全性，從各個方面驗證建筑物的應力。談話：以評估港珠澳大橋的四個可選方案為例，取舍原因如下。斜線方案會導致大橋阻水率過高，造成大橋周圍沉積沙土，伶仃洋可能變?yōu)榱尕旰?；西側垂直線方案會割裂珠海市空間或破壞珠海沿海景觀；東側垂直線方案在港珠澳大橋東人工島的基礎上，修一條垂直連接線通往深圳蛇口，將擋住航道。因此舍棄了三種雙Y模式設計，最終確定采用Y型線路，分別連接香港、珠海和澳門三地。（4）實施建設。在實施建設過程中，要嚴格按照設計來施工，不可隨意更改。如果遇到設計中未出現(xiàn)的情況，要重新進行規(guī)劃設計，確定可行性后再進行施工。5.學生完成活動手冊記錄。學生跟隨教師一起完成活動手冊記錄。教師重點提示：要加強對設計在工程環(huán)節(jié)中的重要性的認識。（三）了解這些宏大工程與科技進步的關系1.提問：回顧房屋和港珠澳大橋的建造過程，你知道工程中可能用到哪些技術嗎？預設學生回答：運輸、制造、冶煉、力學、建筑、電子、燃料、機械、通信等技術。2.觀察教科書中“天眼”、高鐵、“鳥巢”體育場和“天宮”空間站四大工程的圖片，結合課前搜集的資料，分析這些工程分別采用了哪些技術。3.小組研討。師生共同總結：每一項宏大的工程都采用了大量上述技術，證明了工程離不開技術的支持。4.教師進一步舉例，列舉工程推動技術發(fā)展的例子。例如，建造鳥巢所需鋼材要求輕便且荷載能力大，國內鋼鐵廠便專門研制了Q460E-Z35鋼材。又如，港珠澳大橋橋梁焊接的技術標準高，中鐵山橋集團便研發(fā)了世界上規(guī)模最大、精度最高的機器人焊接系統(tǒng)。5.提問：工程與技術有什么關系？學生開展自由討論。小結：工程利用了大量技術成果，建設工程的過程中遇到的難題也推動了技術的發(fā)展。6.總結：通過分析每一項工程的建設過程，我們都可以感受到科學技術在其中發(fā)揮的重要作用。每一項工程都包含了大量的科學原理，應用了大量的科學技術，沒有科學技術的支撐，就不可能完成如此浩大的工程。與此同時，工程實施過程中面臨的各項困難和技術難關也是對科學技術提出的更高要求，推動著科學技術不斷發(fā)展?？梢哉f，科學技術進步支持工程的實施，工程也推動著科學技術不斷發(fā)展。三、研討（一）通過兩節(jié)課的學習，我們對工程有了哪些認識？這些認識的依據(jù)是什么？學生圍繞這個問題開展交流討論。教師引導學生理解以下兩個方面的內容。1.工程是一項復雜、整體、協(xié)調的工作。2.設計與施工同等重要，甚至設計更為重要。（二）完成一項工程要經歷哪些重要的工作階段？1.學生開展自由討論。教師引導學生利用活動手冊梳理工程步驟并進行總結。2.師生交流總結：完成一項工程要經歷重要的工作階段，包括明確一個要解決的問題；在限制條件下進行設計；制作一個模型；測試這個模型，評估并改進；再重新設計建立模型，再測試，再改進完善。循環(huán)往復，直到設計達到各種限制條件的要求，才開始實施建設。（三）工程與技術的關系是怎樣的？1.學生交流討論。2.小結：工程項目包含大量的科學原理，利用大量的科學發(fā)現(xiàn)，不斷推動技術的發(fā)展。技術與工程是相互促進、相輔相成的關系。（四）假如讓我們做一名小小的工程師，我們都要完成哪些工作呢？1.教師引導學生積極討論，自由交流。2.學生匯報：發(fā)現(xiàn)建造工程的每個階段都很重要，都需要有專業(yè)知識和技能的工程師去做。最重要的是設計。設計意圖：通過研討板塊梳理兩節(jié)課的學習過程，引導學生分享對工程的新認識，認識到設計與施工同樣重要，進一步深化學生對工程與技術關系的認知。四、拓展收集鐵塔的圖片，觀察鐵塔的結構特點。【教學反思】3.建造塔臺【教學目標】1.能夠考慮到建造塔臺所涉及的各個因素。2.能夠根據(jù)教科書中的“標書”樣本制訂出建造塔臺標書。3.能夠利用文字、繪圖的方式表達自己的創(chuàng)意與構想。4.積極參加設計活動，對工程學習充滿興趣。5.感受到科學知識與其他學科綜合能力對工程設計的重要性?！窘虒W重難點】重點：理解工程設計需要考慮項目要求、安全、成本等多種因素。難點：考慮建造塔臺所涉及的各個因素，根據(jù)這些因素整合小組意見設計標書?！窘虒W準備】為學生準備：學生活動手冊。教師準備：班級記錄表、操場照片、塔臺標書、教學課件?！窘虒W過程】一、聚焦（一）回顧工程師工作步驟1.談話：我們學習、了解、認識了工程，今天開始我們要像工程師那樣來做一項工程。2.教師出示教學課件，學生回憶工程師工作需要經歷的步驟。（二）明確建造塔臺任務，確定招標活動1.教師展示工程任務：學校要在操場上建造一個塔臺，供足球教練站在臺上指揮和訓練?，F(xiàn)在需征集塔臺的設計方案，最終通過競標的方式確定建塔資格。2.學生以小組為單位分別研討方案，了解招標會的方式和要求。學生各組力爭中標，獲得建造資格。二、探索（一）思考有關建造塔臺的相關因素1.提問：在做這個工程時，我們首先要做什么呢？學生思考，自由回答。2.小組討論，合作交流。學生圍繞問題開展小組交流。教師重點提示討論問題的關鍵點：建造地址、塔臺樣式、人員分工、塔臺高度、材料選取、確保堅固、保證安全、節(jié)省成本。學生緊緊圍繞以上問題開展初步討論，拓展思路。（二）小組合作制訂標書1.教師出示標書樣式。提問：我這里有一份標書樣本，大家的學生活動手冊中也有標書的樣式。你們能小組合作制訂標書嗎？學生活動：觀察比較研討的問題與標書項目，準備小組合作制訂標書。2.教師講解標書要求。教師提示：大家把標書項目寫得越細致、越完整，中標機會就越大。標書要表現(xiàn)出小組對這項工程的詳細計劃?？梢杂脠D畫、文字、標識、標記等多種形式相互配合制訂標書。3.學生以小組為單位制訂標書。4.教師適時指導，提醒學生注意事項。（1）在設計中還要考慮承重、安全、抗風抗震能力等問題。（2）制訂標書要合理，準確使用文字、圖畫、標注等多種形式表達。（3）設計中要關注塔臺設計細節(jié)。（4）提示學生在設計時關注競標的兩項重要標準：項目安全性和項目成本。（三）模擬投標發(fā)布會1.教師創(chuàng)設工程項目招標會情境。談話：我們現(xiàn)在是招標會現(xiàn)場，請小組依次進行投標講解。學生通過小組展示、自評、互評的形式開展活動。小組依次進行投標講解，介紹本組塔臺設計的優(yōu)勢，闡述如何保證項目安全性和控制項目成本。2.教師設計相互提問與答疑環(huán)節(jié)。教師引導：每個小組分別匯報本組工程設計中遇到的問題和解決方案。其他小組可以對他們進行質疑與評議，再由匯報小組進行解釋。學生匯報交流。3.教師進行投標發(fā)布會總結。師生交流總結：工程設計的關鍵是如何實現(xiàn)項目安全性和項目成本的和諧統(tǒng)一。三、研討（一）通過參與設計塔臺的項目，我們有什么感受？1.談話：各小組分享你們是怎樣平衡各項因素的？當小組內有不同想法時你們又是如何協(xié)調達成共識的？2.學生交流真實感受。（二）設計中遇到了哪些問題？我們計劃怎么解決？1.學生共同觀察班級記錄表，師生共同回顧梳理競標的關鍵因素。2.教師與學生共同總結：工程的關鍵是設計。（三）我們對工程又有了怎樣的新認識？1.教師組織學生交流對工程的新認識。2.學生交流后體會并總結：建造工程各環(huán)節(jié)都很復雜，設計環(huán)節(jié)在其中尤其關鍵?！窘虒W反思】4.設計塔臺模型【教學目標】1.懂得工程設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各個因素及之間的關聯(lián)。2.能根據(jù)建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，制訂出建造方案。3.能根據(jù)限制條件設計出符合要求的塔臺模型，并能用文字和繪圖的方式表達創(chuàng)意。4.感受到科學知識對設計好塔臺的重要作用?！窘虒W重難點】重點：認識并理解工程設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各個因素及其之間的關聯(lián)。難點：能根據(jù)建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，在限制條件下設計出符合要求的塔臺模型，并能用文字和繪圖的方式表達創(chuàng)意?！窘虒W準備】為學生準備：塔臺標書、學生活動手冊、記錄表。教師準備：班級記錄表、評價表、三角形與正方形的框架實物、建筑物圖片、鐵塔圖片、教學課件?！窘虒W過程】一、聚焦（一）展示多種模型，明確模型意義1.教師出示教科書塔臺圖片和設計模型對比圖，讓學生觀察。2.教師引導：大家知道在工程設計中制作模型的作用和意義嗎？3.學生討論交流。4.小結：設計制作模型能夠呈現(xiàn)工程師的設計，要針對設計進行測試、評估、改進，直至符合建設要求，因此制作模型在工程設計中具有不可替代的重要作用。（二）創(chuàng)設情境，聚焦任務談話：我們從今天開始，一起像工程師一樣，來設計、制作、測試、評估、改進塔臺模型，經歷建造塔臺的過程。二、任務（一）明確工程要求1.教師出示教科書中建造塔臺的要求。提問：我們要做一個什么樣的塔臺？我們一起來看看學校對建造塔臺有什么要求。教師提示學生閱讀教科書中要求。2.學生閱讀并明確教科書中要求。學生自主閱讀要求材料后全班進行總結交流。教師引導學生進行分析，找出其中的關鍵內容，匯總出工程要求的關鍵點：①塔臺高度60厘米。②底部能夠移動。③堅固并有承重能力。④具有抗風抗震能力。⑤節(jié)省材料。⑥美觀。教師提示：設計作品的關鍵是達到堅固、美觀、價廉的平衡。教師提出對于設計圖紙和設計活動的要求：①設計圖紙清楚明了，有條理，表達方式全面，有文字、圖畫、數(shù)字、標記等。②小組分工明確、系統(tǒng)，有序開展設計活動。3.分析工程要求的層次。教師引導：我們面臨的工程任務的要求，哪些是必須達到的？哪些是重點考慮的？哪些是均衡整合考慮完成的？學生交流分析，總結得出工程設計活動的三個層次。（1）高度、安全、承重是必須要達到的要求。（2）底部能夠移動、具有抗風抗震能力、堅固耐用是重點考慮的要求。（3）成本、美觀、設計方式、分工等是均衡整合考慮完成的要求。（二）確定選取材料教師出示教科書內容，配合課件展示材料選取要求。展示材料實物，學生觀察材料，準備開展設計活動。（三）閱讀塔臺模型制作評價表1.教師引導：我們來閱讀教科書中的塔臺模型制作評價表。2.學生閱讀后結合工程要求，了解細化評價標準和相應分值，明確塔臺模型設計具體要求。三、制訂方案（一）依據(jù)評價表思考問題教師利用教學課件出示教科書中的5個問題，并引導學生思考。1.為了盡可能達到60厘米的塔高，你們的設計是如何考慮材料使用的？2.哪些設計是為了穩(wěn)固塔臺模型？教師出示正方形和三角形的教具，提問：你們覺得正方形和三角形哪個形狀更穩(wěn)定？學生自由發(fā)言，教師進行演示實驗，學生觀察兩個形狀受力后的變化。教師請學生親自感受體驗，再次感受三角形的承重能力。小結：三角形更加穩(wěn)固，在塔臺模型設計中我們要多設計三角形來保證塔臺模型的穩(wěn)固和承重能力。3.如何保證塔臺不倒下？如何保證塔臺的傾斜角最??？4.什么因素會導致塔臺產生傾斜角？5.如何保證塔臺能抵御大風或一定級別的地震？教師利用教學課件出示簡單的抗震設計示意圖，講解抗震基本設計原理，與學生交流共同匯總三種抗震方法，供各小組在塔臺模型設計中借鑒。第一種：耐震，可以在塔臺模型中加入大量三角形。第二種：制震，可以在塔臺模型底部加大面積或加大重量。第三種：免震，可以在塔臺模型底部加滾珠。談話：以上這些問題大家不用馬上回答，各小組在設計中思考、交流、討論，共同研究解決方案。（二）開展設計活動1.出示教科書中的學生交流圖。教師利用多媒體課件出示教科書中的學生交流圖，學生閱讀對話框中的提示內容。2.交流設計關鍵點。學生進行全班交流，相互提示交流塔臺模型設計的關鍵點。3.小組設計塔臺模型。教師下發(fā)與活動手冊相同的設計方案記錄表，學生小組開展塔臺模型設計活動。教師適時指導，隨時提醒學生協(xié)同設計評價表中的各個項目，提示在設計塔臺整體結構時多用三角形。（三）展示設計成果1.談話：請各組成員一起來介紹、展示設計方案。同學們一起交流，各組講解盡可能翔實、完整，這樣更有利于相互理解、相互交流、相互幫助。2.學生介紹設計方案，全班交流。四、研討（一）我們的設計方案完備嗎？是否考慮到了各個因素？在展示設計成果活動中，小組匯報后，教師提出此問題。組織小組間質疑、解釋、交流、互動，幫助每一組反思自己的設計方案。（二）我們的設計方案還有需要調整的地方嗎？打算怎樣進一步調整？在展示設計成果活動中，在第一個問題研討后，教師提出此問題。教師組織各小組尋找自己設計方案中的問題。學生借鑒其他小組設計方案的優(yōu)秀經驗，小組研討解決方案，制訂調整計劃，及時整改設計方案，填補出現(xiàn)的漏洞和問題。【教學反思】5.制作塔臺模型【教學目標】1.能依照設計方案，制作出塔臺模型。2.能在制作模型的過程中發(fā)現(xiàn)新問題，引發(fā)新思考。3.能根據(jù)塔臺模型制作評價表反思所制作模型的優(yōu)劣。4.能認識到科學知識和技能對制作優(yōu)質模型的重要性，進而認識到社會發(fā)展需要科學技術做支撐。【教學重難點】重點：根據(jù)設計方案，制作塔臺模型。難點：能在制作模型的過程中發(fā)現(xiàn)新問題，引發(fā)新思考?！窘虒W準備】為學生準備：塔臺設計方案、膠帶、吸管、剪刀、紅筆、滾珠、彈簧、鉤碼、學生活動手冊。教師準備：教學課件?！窘虒W過程】聚焦1.談話：上節(jié)課每組都按照塔臺模型制作評價表的要求設計了塔臺模型。請大家回顧一下制作塔臺模型的要求。教師課件出示塔臺模型制作評價表，并讓學生取出設計圖紙。2.學生匯報交流：塔臺模型的高度需要達到60厘米，塔臺模型可以承受一定的重量，塔臺模型還需要有一定的抗風抗震能力。3.教師提示：我們要按照塔臺設計方案制作塔臺模型。制作（一）思考注意事項1.提問：在制作模型時，我們要注意什么？2.小組討論，全班交流。學生可以依據(jù)經驗說出安全使用工具等注意事項。教師引導：在拿放材料時，需要注意什么？在回收材料時應該怎么做呢？教師引導學生關注細節(jié)。例如，輕拿輕放材料、用完材料放回原處、輕聲討論等良好習慣。3.師生共同總結注意事項：（1）安全：剪刀、尺子等工具的使用。（2）輕聲：小組制作討論、拿放材料。（3）干凈：材料歸位、收拾物品。（二）動手制作1.明確要求。（1）教師提供制作塔臺模型的材料。教師出示制作塔臺模型的材料：吸管、膠帶、剪刀、紅筆、滾珠、彈簧、鉤碼等。提問：我們來看這些材料，它們是做什么用的？你可以說說嗎?學生小組討論可以說出：吸管是用來制作塔臺模型的，膠帶是加固用的，剪刀可以剪膠帶或吸管。預設：學生說不出滾珠、彈簧的用處。提問：大家還記得在設計塔臺時，我們是如何保證塔臺能抵御大風或一定級別地震的嗎？預設：學生根據(jù)提示可以回答出滾珠、彈簧或鉤碼是用來抵御大風或地震的。教師提示：使用的材料都會計入塔臺模型成本中，大家要在達到制作要求的基礎上盡量節(jié)約成本。（2）理解插圖及關鍵提示。教師引導：在制作過程中，還會遇到哪些問題呢？我們一起來看教科書第13頁，小組討論，說說教科書對你們的啟示。學生觀察提示，小組研討交流。學生匯報交流。學生根據(jù)教科書的提示進行總結：模型要與設計方案一致，塔臺模型的接口要用膠帶固定好，多使用三角形可以使塔臺模型更加穩(wěn)固，為了防止模型傾斜要保證每個立柱等高，等等。追問：圖中的學生在做什么？是按照什么順序制作的？教師引導學生說出：圖中學生是以底座搭建、側面搭建、整體搭建為順序開展制作活動的。思考交流：為什么要按照這個順序制作呢？好處是什么？學生匯報：這樣的制作順序可以防止塔臺模型傾斜，保證塔臺模型穩(wěn)固。教師提示：大家還要協(xié)調分工、同伴相助、合作完成，這也是評價表中的一項要求。2.修改設計方案。教師提問：在制作過程中，如果出現(xiàn)問題怎么辦？預設學生回答：對模型進行修改。教師可以問問其他同學的意見。追問：你同意馬上對模型進行修改嗎？學生匯報交流，統(tǒng)一意見，不可以馬上對模型進行修改。教師講解：在制作過程中如果出現(xiàn)問題，大家可以進行修改，但要經過小組研討交流后，先用紅筆修改圖紙做好標記，再實施制作。3.動手制作并思考。教師交代任務：請大家?guī)е韵聠栴}進行制作。對照評價表，我們認為小組建造的塔臺模型會在哪些方面表現(xiàn)較好？會在哪些方面出現(xiàn)問題？我們對小組建造的塔臺模型滿意嗎？通過實際的搭建活動我們對塔臺設計有什么新想法？4.學生領取材料，開始制作。將塔臺模型的優(yōu)點與不足記錄在學生活動手冊中，還可以將新的想法記錄在學生活動手冊中。教師將塔臺模型制作評價表投影到大屏幕上，為學生提示。在制作過程中，教師巡視，及時發(fā)現(xiàn)學生在制作中的問題，并給予有效指導與幫助。5.學生完成記錄，整理好制作材料。（三）模型展示活動1.談話：我們來展示、介紹本組的塔臺模型，并回答問題，還可以分享我們在制作過程中遇到的問題與解決方法。2.學生展示塔臺模型，進行自評。學生以小組為單位輪流展示塔臺模型。首先對照評價表說說對本組模型的自我評估，對本組模型的優(yōu)點與缺點進行查找、預測，并說出相關理由。然后，分享制作過程中的新想法、新感受，也可以是其他小組塔臺模型對自己的新啟發(fā)。3.小組互評。教師組織交流：其他小組的塔臺模型有哪些使你印象深刻的地方？說說理由。學生交流討論后匯報。教師鼓勵小組間互幫互助、出謀獻策，共同解決問題。三、研討（一）對照評價表，我們認為小組建造的塔臺模型會在哪些方面表現(xiàn)較好？在哪些方面會出現(xiàn)問題？這個問題指向小組塔臺模型的優(yōu)點與不足，學生可以在制作過程中找到答案。（二）我們對小組建造的塔臺模型滿意嗎？通過實際的搭建活動，我們對塔臺模型的設計又有了什么新想法？這個問題可以在制作中或展示模型時讓學生思考、討論。【教學反思】6.測試塔臺模型【教學目標】1.學會測試是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，是衡量設計是否達到規(guī)范要求的重要方法。2.能依據(jù)標準對塔臺模型進行測試并記錄。3.能虛心接納同學意見，通過反思交流，調整原有設計，從而達成集體共識。4.認識到檢測工具對測試工作的重要性，從而進一步認識到科學技術的發(fā)展對一項工程建設的重要意義?！窘虒W重難點】重點：理解測試是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，是衡量設計是否達到規(guī)范要求的重要方法。難點：通過分析、對比測試結果，能歸因問題所在，明確改進方向?！窘虒W準備】為學生準備：塔臺模型、塔臺模型測試記錄表、問題梳理記錄單、學生活動手冊。教師準備：米尺、裝滿水的礦泉水瓶3～5個或多本教科書、小盆、電風扇、抗震檢測儀、教學課件?！窘虒W過程】一、測試（一）明確測試標準1.談話導入：上節(jié)課我們制作了塔臺模型，大家制作的模型是否符合要求？還有哪些需要改進的地方呢？這些都需要通過測試來了解，今天我們就來進行測試。教師通過教學課件出示工程步驟圖，讓學生回憶工程的步驟。2.明確測試標準。（1）教師出示塔臺模型制作評價表。提問：大家還記得塔臺模型制作的依據(jù)嗎？學生回答制作依據(jù)是塔臺模型制作評價表。教師通過教學課件出示塔臺模型制作評價表。引導：我們一起來看塔臺模型制作評價表，大家說說都有哪些項目及分值。學生小組交流研討塔臺模型制作評價表，對標準達成共識，了解完成度不同對應的分值也不同。（2）教師出示塔臺模型測試記錄表。引導：大家對比塔臺模型制作評價表與塔臺模型測試記錄表，看看有什么相同與不同。預設：學生通過對比發(fā)現(xiàn)，塔臺模型測試記錄表與塔臺模型制作評價表項目、內容都相同，可以利用塔臺模型測試記錄表進行測試的評分記錄。教師講解塔臺模型測試記錄表的填寫方法：以塔高為例，塔高達到60厘米給3分，在3分上打“√”；基本達到60厘米給2分，在2分上打“√”；未達到60厘米給1分，在1分上打“√”。以此類推。教師提示：各組打分時，請大家注意公平公正。（二）展示與測試1.制訂科學合理的測試計劃。提問：在測試過程中，需要用什么？怎么做？注意什么？學生小組討論匯報。（1）介紹測試工具。學生可以依據(jù)塔臺模型制作評價表說出一些工具。例如：測量高度的尺子、測試承重的重物、測試抗風能力的電風扇或扇子等。教師講解：測試地震我們可以利用地震模擬儀。（2）確定公平的測試方法。①提問：當我們測量塔高時利用什么樣的尺子呢？米尺還是學生尺？還是一組用米尺一組用學生尺？學生小組討論交流。學生意識到應該用米尺進行測量，因為學生尺太短了，不方便測量，并且每組使用的測量的工具都要相同。如果測量工具不同，結果就不準確了，沒辦法比較。教師請學生進行測量塔高的演示。學生一邊演示一邊說出方法：將塔臺模型放置于平穩(wěn)的桌面上，將米尺豎直放在塔臺模型旁邊，測量塔臺的高度，平視讀出數(shù)值。②提問：測量承重能力時，可以用什么測試呢？預設：學生討論說出需要一些重物。例如，書本、筆袋、礦泉水瓶等，教師都可以給予肯定。追問：可以第一組使用筆袋，第二組使用礦泉水瓶嗎？為什么？預設：學生說出必須使用一樣的重物測試塔臺模型，否則無法對比測試結果。教師出示3～5個相同大小裝滿水的礦泉水瓶。看，這些可以嗎？引導：重物有了，我們要怎么做呢？礦泉水瓶要放在哪呢？學生可以回答出需要容器，教師出示小盆。繼續(xù)追問：我們要怎么放呢？像我這樣隨便放可以嗎？或將水瓶只放在小盆的一端可以嗎？預設：這樣放不可以，隨便放置會導致測試不公平，結果不準確。教師請學生演示放水的方法：第一瓶水可以放到小盆的中間，然后一瓶挨著一瓶放，每組測試時放的方式、工具都需要保持一致。③引導：我們知道了怎么測量高度和承重，那怎么測量抗風能力呢？需要什么工具呢？是不是也像剛才一樣需要相同的工具和方法呢？學生討論后可以說出抗風能力可以統(tǒng)一用電風扇測試。電風扇的1擋為小風量，2擋為中等風量，3擋為大風量。④小結：看來，我們測試的方法、標準、工具都需要統(tǒng)一，這樣才能保證測試公平且方便對比。（3）研討注意事項。提問：在測試的過程中，我們要注意什么呢？學生討論注意事項并進行歸納、總結。①每組的實驗方法與步驟要保持一致。②公平評分，及時記錄。2.教師協(xié)助學生測試塔臺模型。（1）教師創(chuàng)設測試工程情境，模擬真實的工程測試。（2）學生測試并記錄。在教師協(xié)助下，學生利用米尺、礦泉水瓶、電風扇、地震模擬儀分別對塔高、承重、抗風能力、抗震能力依次進行測試，測試后將結果記錄下來。教師提示：塔高、承重、抗風能力、抗震能力為塔臺模型制作的必要條件，都需要符合塔臺模型制作標準中的最低標準，如有一個條件不符，則塔臺模型不合格。（3）材料成本計算。提問：怎么計算材料成本呢？教師出示材料價目表：一根吸管1角，一個鉤碼1元，一個滾珠2角，一卷膠帶5角，一根彈簧2角。教師講解：根據(jù)上面的價目表，如果我們使用了60根吸管就是6元，使用了4個鉤碼就是4元，材料成本總共10元。學生小組計算材料成本后匯報。師生將成本進行排序，成本最低的一組為第一名，最高的一組為最后一名。教師講解評分標準：全班一共五個小組，按照成本由低到高排序，成本最低的給5分，第二名給4分，以此類推。我們還可以將材料項分為三個等級，成本最低的給3分，成本中間的給2分，成本最高的給1分。教師提示將得分記錄在塔臺模型測試記錄表中。（4）分工與美觀評分。教師講解：分工合作項目可以由各組自行介紹后各組評分；美觀方面可通過塔臺結構是否合理評分。學生進行小組評分并記錄。3.師生匯總各小組成績。引導：請各組拿出塔臺模型測試記錄表，現(xiàn)在我們一起來匯總各組分數(shù)。學生匯報分數(shù)，教師將每組分數(shù)填入塔臺模型測試記錄表中進行匯總，以平均分的方式計算出小組各項得分與最終得分。教師講解：我們來對總分或個別突出的分值頒發(fā)不同的獎項?？偡肿罡叩念C發(fā)最優(yōu)獎；承重能力最強的頒發(fā)大力士獎；抗震能力最好的頒發(fā)抗震王者獎；美觀得分最高的頒發(fā)最美造型獎。4.其他小組的啟示。提問：其他小組建造的塔臺模型有什么優(yōu)點與不足？學生交流其他小組塔臺模型的優(yōu)缺點，并闡述原因。追問：其他小組的塔臺模型對我們有什么啟示？學生討論交流。在交流啟示時，教師提示：啟示可以是學習借鑒的優(yōu)點，也可以是引以為戒的缺點。（三）自我評估活動1.分析塔臺模型測試記錄表。教師引導：我們一起來看塔臺模型測試記錄表，找找表中的高分項與低分項，說說這些代表什么。學生說出測試高分項為模型的優(yōu)勢，測試低分項為模型的不足。教師布置任務：請大家分析測試標準的低分項，對本組塔臺模型的問題進行匯總，寫在問題梳理記錄單上。學生小組研討并完成問題梳理記錄單。2.教師組織學生討論交流以下問題。問題一：小組建造的塔臺模型表現(xiàn)最佳的是哪些方面？我們是怎么做到的？問題二：小組建造的模型需要改進的地方有哪些？所出現(xiàn)的問題是什么原因造成的？學生小組對照本組測試結果，分析本組模型的優(yōu)點與不足，研討優(yōu)缺點產生的原因，并填寫學生活動手冊中的塔臺模型測試記錄表。提問：我們知道了本組的問題與原因，再結合其他小組對我們的啟示，說說應該怎樣改進。學生交流討論改進的方法，并記錄。教師巡視，提示需要集體商議。3.總結塔臺模型測試。談話：我們這節(jié)課對塔臺模型做了測試，通過測試結果的分析，了解了模型的優(yōu)缺點，進一步明確了改進的方向。提問：在改進時我們要注意什么呢？可以只改進不足而不考慮其他項目嗎？預設學生回答：不可以，這樣就會降低總體分數(shù)。引導：怎么取舍呢？我們一起來看塔臺模型制作評價表中的三級層次要求。教師出示塔臺模型制作評價表中的三級層次項目：第一層次要求是塔高、頂端承重、抗風能力、抗震能力，第二層次要求是材料成本統(tǒng)計，第三層次要求是設計圖及文字說明、分工合作、美觀。學生觀察分析三級層次要求后可以說出，在達到第一層次要求的基礎上還要注意節(jié)省材料成本、美觀等其他層次的要求。教師總結：在改進過程中，我們還需要平衡各個