《我们的“过山车”》教学设计

【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。