【教学目标】
科学概念目标
工程设计的基本步骤包括明确问题、确定方案、设计制作、改进完善等。
科学探究目标
1. 根据已有材料,针对“过山车”的设计要求,按照工程设计的基本步骤完成指定的任务。
2. 对自己小组或他人设计的想法、模型等提出改进建议,在制作过程中及完成后进行相应的测试和调整。
科学态度目标
愿意跟同伴合作探究完成指定任务,并乐于反思和改进,体验设计产品的成就感。
科学、技术、社会与环境目标
1. 体验科技创造中运用科学知识的重要性。
2. 体验工程项目的建成需要考虑多方面因素,融合多方面的知识和技能。
【教学重难点】
重点:设计过山车轨道路线并且根据设计图拼搭过山车模型。
难点:拼搭和调整符合设计要求的过山车模型。
【教材准备】
为学生准备:塑料积木套件(或铁架台和2米长的防撞条)、小球、设计图纸(带小方格)、直尺、学生活动手册。
教师准备:学生实验材料一套,教学课件。
【教学过程】
“过山车”的拼搭需要一定的时间,并且第8课还要使用,因此建议安排好课时,将第7课与第8课连在一起进行教学。
一、聚焦
1. 呈现过山车的图片。提问:同学们,你见过或玩过游乐园中的过山车吗?关于过山车,你知道什么?学生回忆并回答。
设计意图:学生对过山车有所认知,但缺乏真实体验,通过图片呈现,让学生了解过山车的基本构造和特点——过山车的运动路线有直线和曲线,轨道有上坡也有下坡,为后续设计与拼搭做好铺垫。
2. 小结:让我们来设计和建造一座自己的“过山车”轨道吧!(板书:我们的“过山车”)
二、探索
活动一 观察材料并建造“过山车”的直线轨道和曲线轨道
1. 出示搭建“过山车”轨道模型的材料,教师简单介绍并演示不同材料的作用及拼接方法。
2. 学生分组尝试拼搭直线轨道和曲线轨道。(发放能够完成最简单的直线轨道和曲线轨道的材料数量即可。)
设计意图:学生进行“过山车”轨道路线设计前,需要对拼搭“过山车”的基本组件有所了解,为后续的设计环节服务。
活动二 阅读并讨论设计要求
1. 提出要求:请同学们仔细阅读教科书第18页的设计要求,并且组内讨论达到设计要求该怎么做。
2. 学生先阅读,再进行组内讨论。
(说明:教师可以将“过山车”轨道模型的设计要求用幻灯片呈现出来,并且在设计、制作、评价等过程中,始终呈现在屏幕上。)
3. 全班交流怎样做才能达成“过山车”轨道模型的设计要求,学生根据设计要求逐条进行阐述;教师再强调:可以通过软尺和细绳对轨道进行测量,确保轨道长度超过2米,起点的位置设计得比终点的位置更高,并且直线轨道和曲线轨道连接到位,确保小球能顺利滚完全程。
设计意图:教科书中的设计要求非常清晰,本环节通过讨论、交流等形式,帮助学生明确如何才能达到设计要求。
活动三 小实践
(一)设计“过山车”轨道路线图
1. 学习范例。
(1)讲述及提出要求:设计“过山车”轨道需要经历明确问题、确认方案、设计制作、改进完善等过程。我们先设计再制作,请同学们先阅读教科书第18页的轨道设计路线图,并且思考“过山车”轨道设计图需要关注哪些内容。
(2)学生阅读并思考。
(3)全班交流,教师对学生的回答进行整理并板书。
预设:学生会关注到诸如用箭头和文字相结合的方式画设计图、设计时需要考虑到有坡度、上下层路线重叠时下层路线用虚线等事项,教师在学生回答的基础上进行补充。
2. 分组活动。
(1)独自设计:学生独自完成活动手册第4页的“过山车”轨道设计图。
(2)选择并优化:小组内交流“过山车”轨道设计图,选取一份设计图作为本组代表作,组内成员合作对该设计图进行优化。
3. 全班交流:请1~2组介绍设计图,并请其他组同学进行点评。
4. 修改完善:请学生根据全班交流意见,修改完善本组的设计图。
设计意图:让学生自己先设计,然后进行交流,再修改完善方案,可以让更多的学生真正参与到设计中来。
(二)制作、调试与评价
1. 提问:根据“过山车”设计图进行拼搭,怎样的搭建顺序会更高效,更合理?在学生回答的基础上,做出提醒:拼搭“过山车”轨道可以考虑从低到高拼搭。
2. 提问:如果在搭建过程中发现很难达成设计要求该怎么处理?在学生回答的基础上,做出提醒:尽量根据先前的设计进行拼搭,如果拼搭和设计有一定的出入,可以适当调整设计。
3. 布置任务:各小组开始搭建“过山车”轨道模型,搭建完成后请根据设计要求对轨道模型进行测试和调整,完成活动手册第4页的小组自评和组间互评。
4. 学生分组进行活动,教师巡视指导。(建议采用拍照方式记录拼搭过程,为后续的研究活动保留信息。)
(1)学生根据设计图开始拼搭。
(2)拼搭完成后测试“过山车”的运动情况。
(3)根据测试结果,对“过山车”轨道模型进行调整。
(4)观察“过山车”的运行情况,完成小组自评。
(5)各组互相交流,完成组间互评。
设计意图:此环节比较花费时间,因为拼搭、测试、调试与评价的过程相互交错。将上述环节整合在一起,有助于时间优化,确保大部分学生能够顺利完成“过山车”轨道的搭建与评价。
(三)材料整理
提出要求:同学们已经完成了“过山车”轨道的制作,请将轨道放置在桌子中央,并将多余的材料整理好后交回教师。
(说明:若第7、8两课连上,则要求学生将“过山车”轨道放置在桌子中央。若不是两节课连续进行,则要求学生将轨道放置在指定位置,确保“过山车”轨道不被损坏,可供下节课使用。)
【板书设计】
7.我们的“过山车”
工程设计基本步骤:明确问题、确定方案、设计制作、改进完善等。
【活动手册使用说明】
活动目的:帮助学生完成“过山车”的轨道路线设计和搭建后的评价。
活动手册使用说明:
本课的活动手册共有两项内容。
第1项内容用于小实践的“设计”,学生利用铅笔、直尺等工具,参考教科书的设计图范例,用线条、箭头绘制并辅之文字,完成“过山车”轨道路线设计。
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