《1.4設計塔臺模型》教案、教學設計與同步練習

《1.4設計塔臺模型》教案課題設計塔臺模型單元1學科科學年級6教材分析本課重點聚焦工程設計這一核心內容。由于學習內容和學習方式主要以小組討論、交流、設計為主，教科書的編寫體例不再沿用四個板塊的模式，而是以工程建設的基本程序展開。教科書對塔臺模型的設計提出了明確的要求，提供了材料清單及評價表。一方面指導學生設計方向，另一方面指導學生利用評價表來規(guī)范設計方案。學生制訂方案時，可以利用教科書呈現的五個問題展開思考，全面而細致地考慮設計問題，盡可能設計出優(yōu)質的塔臺模型方案。本課的模型設計是對上一課“標書”的具體化，并且下一課建造模型要完全遵照本課的設計圖紙實施，單元結束課也要針對本課設計的不足進行改進。所以，本課的學習內容在單元中具有十分重要的作用。學情分析學生在之前工程類課程學習中，很少有如此全面的設計活動。雖然本課為學生設計塔臺模型提供了必要的支持，但是對于學生來說仍然具有挑戰(zhàn)性，學生要經歷多維度的思考與權衡，最終整合出最為合適的設計方案。在這一科學實踐活動過程中，需要學生在積極思考的基礎上，注重小組交流合作，整合小組成員的想法。生生之間相互借鑒補充，培養(yǎng)學生合作交流的重要能力。學生在本單元前三課已經有了初步的合作，在此基礎上教師要進一步創(chuàng)設情境，適時指導學生學會合作、學會交流，培養(yǎng)相互合作的能力和習慣。教學目標科學知識目標1.知道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.知道工程設計中蘊含著一定的科學知識。科學探究目標1.能根據建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，制訂出建造方案。2.能根據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。3.能深入思考，發(fā)現并解決設計中的難點問題。4.能反思自己的設計，不斷改進?？茖W態(tài)度目標1.對工程設計抱有極強的興趣。2.愿意與小組成員合作、交流，共同完成設計任務。3.具有反思意識，能聽取同學的意見并不斷改進自己的設計?？茖W、技術、社會與環(huán)境目標感受到科學知識對設計好塔臺的重要作用。教學重難點重點：根據建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，制訂出建造方案。難點：根據限制條件設計符合要求的塔臺模型，并用文字和繪圖的方式表達創(chuàng)意。教學準備為學生準備：塔臺競標書、學生活動手冊。教師準備：塔臺模型制作評價表、三角形與正方形的框架實物、教學課件。流程教學設計二次備課聚焦1.導入：（教學提示：出示課首塔臺圖片，回顧工程建設的基本步驟。）建立模型是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。2.揭題：從這節(jié)課開始，我們也要像工程師一樣，設計、制作、測試、評估、改進塔臺模型，經歷建造塔臺的過程。讓我們從設計塔臺模型開始吧!（板書：設計塔臺模型）任務任務一：明確工程要求1.活動：引導學生閱讀學校給定的要求，明確要做一個怎樣的塔臺。2.布置任務：指導學生分組活動，完成交流分析，找出并整理關鍵要求。任務二：熟悉評價表出示塔臺模型制作評價表，引導學生閱讀評價表，明確塔臺模型設計的具體要求，結合塔臺競標書開展研討，尋找設計思路。制定方案與研討制訂方案1.活動：指導學生根據評價表思考問題。2.小結：應該多用三角形結構，膠條要固定牢，底座形狀要提前考慮，不能太大，避免材料浪費。3.談話：對于暫時想不到答案的問題不用為難，大家可以在接下來的設計環(huán)節(jié)中繼續(xù)思考、討論，共同尋找解決的方法。4.引導：出示教科書中的學生交流圖，引導學生閱讀對話框中的提示內容，交流設計關鍵點。5.布置任務：指導學生小組合作，展開設計活動?？梢栽谠O計圖上用數字和單位標注塔臺模型各項尺寸大小，并對關鍵結構進行文字和圖畫的補充或原理的解釋。制定方案與研討研討匯報拓展與小結小結：建立模型是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，而對模型的設計也需要全面而細致地考慮各種因素，再經過多維度的思考與權衡，才能整合出最為合適的設計。板書設計教學反思在閱讀任務要求時，引導學生關注關鍵詞，可以強化學生對重點的感知，也能幫助學生在討論過程中理解具體要求的含義。而后的思考和研討也能幫助學生理解工程任務的層次，在實際設計中掌握好設計關鍵。在展示方案的過程中，組織各組學生有序介紹、展示設計方案、相互交流，各組講解盡可能翔實、完整，這樣更有利于學生的相互幫助與提高?！?.4設計塔臺模型》教學設計【教材簡析】本課重點聚焦工程設計這一核心內容。由于學習內容和學習方式主要以小組討論、交流、設計為主，教科書的編寫體例不再沿用四個板塊的模式，而是以工程建設的基本程序展開。教科書對塔臺模型的設計提出了明確的要求，提供了材料清單及評價表。一方面指導學生設計方向，另一方面指導學生利用評價表來規(guī)范設計方案。學生制訂方案時，可以利用教科書呈現的五個問題展開思考，全面而細致地考慮設計問題，盡可能設計出優(yōu)質的塔臺模型方案。本課的模型設計是對上一課“標書”的具體化，并且下一課建造模型要完全遵照本課的設計圖紙實施，單元結束課也要針對本課設計的不足進行改進。所以，本課的學習內容在單元中具有十分重要的作用。【學生分析】學生在之前工程類課程學習中，很少有如此全面的設計活動。雖然本課為學生設計塔臺模型提供了必要的支持，但是對于學生來說仍然具有挑戰(zhàn)性，學生要經歷多維度的思考與權衡，最終整合出最為合適的設計方案。在這一科學實踐活動過程中，需要學生在積極思考的基礎上，注重小組交流合作，整合小組成員的想法。生生之間相互借鑒補充，培養(yǎng)學生合作交流的重要能力。學生在本單元前三課已經有了初步的合作，在此基礎上教師要進一步創(chuàng)設情境，適時指導學生學會合作、學會交流，培養(yǎng)相互合作的能力和習慣?！窘虒W目標】科學概念目標1.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.工程設計中蘊含著一定的科學知識?？茖W探究目標1.能根據建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，制訂出建造方案。2.能根據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。3.能深入思考，發(fā)現并解決設計中的難點問題。4.能反思自己的設計，不斷改進。科學態(tài)度目標1.對工程設計抱有極強的興趣。2.愿意與小組成員合作、交流，共同完成設計任務。3.具有反思意識，能聽取同學意見并不斷改進自己的設計?？茖W、技術、社會與環(huán)境目標感受到科學知識對設計好塔臺的重要作用。【教學重難點】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。【教學過程】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。設計意圖：學生通過觀察模型和工程成果的對比案例，初步了解模型的重要價值。通過交流分析后深入理解模型在設計中的作用，增強學習動機。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。設計意圖：學生在認識工程任務中注重理解工程任務的層次，有些是必須完成的工程要求，有些是重點考慮的要求，有些是均衡整合考慮完成的要求。學生在理解以上內容的基礎上才能更好地進行塔臺模型的設計。三、制訂方案（一）依據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?。?.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。設計意圖：這些問題的提出并不是要學生當時回答出來，而是為學生順利進行設計活動進行提示。學生帶著這些問題開展設計活動，評價表可以為學生的工程設計提供幫助和支持。三角形的穩(wěn)定性和承重能力是設計中要重點利用的科學知識。學生在設計要求驅動下，會主動參與學習，獲取新知加以利用。通過觀察穩(wěn)定性和感受承重性兩個實驗，學生充分理解三角形的性質，對設計模型和制作模型活動都有非凡的價值。關于建筑物如何抗震，教師要精選抗震設計示意圖，既不能過于繁復，又不能簡單無效。教師還要引導學生觀察其相同點，共同總結出便于設計實施的方法有利于在現有條件下完成本單元工程任務。（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。設計意圖：學生動手設計之前做好充分準備，通過閱讀教科書配圖文字、全班相互提示后再進行小組合作設計，并在設計過程中時刻提醒學生關注重點。這樣一方面保證學生設計目的準確，另一方面保證課堂教學效率。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，填補出現的漏洞和問題。設計意圖：兩個研討問題分別融合在展示設計活動中，是各小組展示設計活動的重要研討方向。問題一是各小組相互質疑、評價的核心問題。問題二是各小組相互借鑒、相互補充、各自完善的核心問題。把握好兩個問題在設計展示交流活動中的作用，學生學習活動將事半功倍?！景鍟O計】設計塔臺模型工程要求：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。核心要求：堅固、美觀、價廉的平衡?！净顒邮謨允褂谜f明】本課的活動手冊在制訂方案板塊第二步設計中使用，在第三步進行展示交流。和上一課相同，本課塔臺設計方案也可由學生自行選用紙張完成，并注意保存。《1.4設計塔臺模型》同步練習一、基礎知識填空1.建立模型是工程設計中的重要環(huán)節(jié)，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。2.建造塔臺模型的過程：設計一→制作一→測試一→評估一→改進。3.不同形狀框架的承重與抗震能力(1）用相同材料制作四邊形框架、三角形框架。分別施加力，觀察它們形狀的變化。承重能力測試抗震能力測試(2）結論：受到相同的外力作用時三角形框架較穩(wěn)定，不易變形；四邊形框架不穩(wěn)定，易變形。(3）應用：在四邊形框架中添加斜桿，把一個四邊形框架變成兩個三角形框架，增強承重、抗震能力。4.抗震方式(1）耐震：加大底部面積或加重底座重量。(2）制震：塔臺底部加入彈簧。(3）免震：塔臺底部加滾珠。二、判斷題1.在設計塔臺時候應該先明確任務要求。(√)2.塔臺競標標書中的設計要按照任務要求進行修改，若無法修改，則需要重新設計。(√)3.建立模型可以檢驗設計方案是否可行。(√)4.塔臺的整體設計比較簡單，設計完成后可以直接制作成品，節(jié)約時間。(×)三、選擇題1.塔臺模型制作評價表的作用是（C)。A.幫助我們理解設計要求B.明確模型設計的限制條件C.以上作用都具有2.下列形狀框架中，承重、抗震能力最好的是（A)。A.三角形B.正方形C.長方形四、實驗探究探究：三角形和四邊形框架結構在設計塔臺過程中，認識到不同的框架結構對承重、抗震影響不同，請根據所學知識回答下列問題。三角形四邊形甲乙(1)從圖中可以看出，四邊形的框架結構在受力時容易變形。(2)為了把四邊形框架加固，我們一般可以在框架中添加斜桿。圖中的漫畫人物形象地說明了斜桿在框架中的作用。其中,圖甲中小人的推力阻止了框架的變形，圖乙中小人的拉力阻止了框架的變形。(后兩空填“推”或“拉”)(3)如圖所示為小科制作的一個正方體框架，用力前后或左右晃動后發(fā)現正方體框架會變形。為了增加它的穩(wěn)定性，通常在正方體框架中增加斜桿讓每個四邊形變成幾個三角形,讓正方體框架更加穩(wěn)固?！?設計塔臺模型》同步練習一、判斷題。(1)塔臺模型制作評價表中評價的是我們的模型，設計圖的質量不會直接影響我們的成績。()(2)為了提高塔臺的抗震、抗風能力，我們可以用膠帶將塔臺固定在桌面上。()(3)一方面吸管的接口處要固定牢固，另一方面要控制成本、節(jié)省膠帶，所以我們需要思考、權衡二者關系，并優(yōu)化膠帶的使用方法。()(4)我們制作塔臺模型時，底座越大越好。()二、選擇題。(1)在制作塔臺模型時.我們要多使用()結構。A.三角形B.四邊形C.圓形(