《專項學(xué)習(xí)：像工程師那樣……》參考教案

學(xué)而優(yōu)教有方像工程師那樣……教學(xué)設(shè)計課題像工程師那樣……單元專項學(xué)習(xí)學(xué)科科學(xué)年級五上學(xué)習(xí)目標(biāo)1、動手動腦，選擇合適的材料，設(shè)計并制作出滿足需求的降落傘，并向同伴展示交流。2、能夠明確工程任務(wù)，經(jīng)歷工程實踐活動的過程，重點領(lǐng)會明確問題、前期研究、制作模型、測試改進四個環(huán)節(jié)的基本方法。目標(biāo)解讀：完成“設(shè)計并制作一個降落傘，保護雞蛋平穩(wěn)降落”的任務(wù)，通過明確問題、前期研究、設(shè)計方案、制作模型、測試改進、展示交流。像工程師一樣，經(jīng)歷一個完整的工程活動過程。3、通過列舉，體會合作在完成一項工程項目中的重要意義。4、在制作降落傘的完整過程中，領(lǐng)會明確問題、前期研究、制作模型和測試改進的基本方法。5、對測試的結(jié)果進行合理的分析與思考，進行改進的迭代過程。重點在制作降落傘的完整過程中，領(lǐng)會明確問題、前期研究、制作模型和測試改進的基本方法。難點對測試的結(jié)果進行合理的分析與思考，進行改進的迭代過程。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課工程師指具有從事工程系統(tǒng)操作、設(shè)計、管理、評估能力的人員。工程師的稱謂，通常只用于在工程學(xué)其中一個范疇持有專業(yè)性學(xué)位或相等工作經(jīng)驗的人士。工程師和科學(xué)家往往容易混淆?？茖W(xué)家努力探索大自然，以便發(fā)現(xiàn)一般性法則，工程師則遵照此既定原則，從而在數(shù)學(xué)和科學(xué)上，解決了一些技術(shù)問題?？茖W(xué)家研究事物，工程師建立事物?？茖W(xué)家探索世界以發(fā)現(xiàn)普遍法則，但工程師使用普遍法則以設(shè)計實際物品。閱讀了解工程師激趣導(dǎo)入講授新課活動一：認識完成一項工程通常需要不同領(lǐng)域的工程師通力合作現(xiàn)代科學(xué)研究的分支越來越細，一個人所掌握的知識、技能很難滿足一項工程的全部需要。因此，不同領(lǐng)域的工程師需通力合作，才能使一項工程圓滿完成。以空間站的建造與使用為例，要想讓宇航員安全、舒適地在空間站里完成各項工作，就需要不同領(lǐng)域工程師的配合。除了不同領(lǐng)域之間的合作，同一個工作小組的合作也很重要。成員間的交流碰撞可以集思廣益，激發(fā)創(chuàng)意；組內(nèi)形成的共識可以促使組員相互配合，主動地完成分內(nèi)工作。小結(jié)：在現(xiàn)實生活中，完成一項工程任務(wù)不僅需要不同領(lǐng)域工程師的合作，還需要相同領(lǐng)域工程師的合作與分工。齊心協(xié)力才能更好地完成工程任務(wù)。比如制造一款手機，需要硬件工程師、計算機編程工程師、芯片工程師、工業(yè)設(shè)計工程師、電子工程師、機床工程師等多方面的人才。活動二：了解工程師的一般工作流程1、明確問題。學(xué)會用簡單明了的方式界定出任務(wù)及具體要求。例如：任務(wù)：設(shè)計并建造一座橋梁。具體要求：（1）要有4千米的跨度；（2）要承受一天20萬車次的車流量；（3）造價適中……2、前期研究。根據(jù)不同的任務(wù)選擇合適的方式獲取信息，如查閱書刊文獻、上網(wǎng)檢索、實驗研究、向有經(jīng)驗的人咨詢等。有時需要通過做探究實驗來理解相關(guān)知識，檢驗他人方案的科學(xué)性。例如：通過實地考察的方法，對建橋選址的土質(zhì)進行分析，以確定建造哪種結(jié)構(gòu)的橋梁。、制作模型。根據(jù)實際需要，制作的模型可大可??；可以非常全面，也可以比較簡化。有時會做一個與最終產(chǎn)品在外觀、結(jié)構(gòu)、功能等方面完全一致的樣品，以便進行測試。例如：要根據(jù)設(shè)計方案中橋的外觀、結(jié)構(gòu)等，利用合適的材料制作一個等比例縮小的模型，以供測試。4、測試改進。面對測試得到的信息，要從材料選擇的合理性、制作技術(shù)的可操作性、產(chǎn)品的實用性等方面進行分析。將測試得到的信息與任務(wù)要求進行對比，分析設(shè)計上什么不足。思考：為什么會是這樣的結(jié)果？還可以怎樣改進？然后制定改進方案。例如：要對橋梁模型進行抗壓性測試，收集、分析數(shù)據(jù)，衡量設(shè)計方案是否符合建造要求。如果不符合，則需要修改設(shè)計方案?；顒尤耗７鹿こ處熢O(shè)計并制作一個降落傘1、明確問題。降落傘在應(yīng)急救援、空投物資等方面發(fā)揮著重要作用。如何安全地將物資投放到指定地點，是有待解決的問題。任務(wù)：設(shè)計并制作一個降落傘，保護雞蛋平穩(wěn)降落。具體要求：（1）準(zhǔn)備一枚約50克的熟雞蛋；（2）把雞蛋直接裝在網(wǎng)袋里，掛到降落傘上；（3）從三樓的高度降落到指定區(qū)域，蛋殼不破碎。2、前期研究。（1）查閱資料，了解降落傘的形狀、結(jié)構(gòu)、作用、工作原理等。①降落傘的基本知識。降落傘是憑借空氣阻力使人或物體從空中緩慢下降著陸的傘狀器具。降落傘通常包括傘面、傘繩、重物三部分。傘面的形狀有圓形、方形、翼形、雙錐形等。傘面可以使用絲綢、棉布或錦綸織物制作，傘繩采用空芯或芯的紡織繩，要求具有輕薄、柔軟、強度高、有較高的彈性等特點。②降落傘下降過程的受力情況。分析：降落傘在下降的過程中由于受地球引力的作用，會產(chǎn)生豎直向下的重力。由于其穿越了空氣，會受到摩擦力即空氣阻力，這個力與降落傘下降的方向是相反的，如圖所示。除此之外，降落傘在下降過程中還受到其他一些力的影響，如風(fēng)力、地面上升氣流的托舉力等。結(jié)論：降落傘在下降的過程中愛到了重力、空氣阻力等力的作用。③降落傘緩慢下降的工作原理?？諝鈱\動的物體有阻礙力（摩擦力），這個力就是空氣阻力。降落傘在天空中主要受到了地球引力與空氣阻力這兩個方向相反的力的作用。降落傘張開時有較大的面積，受到的空氣阻力會變得很大，阻礙著它下降，這樣就減慢了降落傘的下落速度，保證了下降物體的安全。④影響降落傘下降的快慢的因素。通過降落傘緩慢下降的原理，我們知道，要想使降落傘緩慢降落，就要想辦法增加空氣阻力，這與傘的面積、傘的形狀、傘繩的根數(shù)、重物質(zhì)量等都有關(guān)系，需要我們通過實驗來探究。（2）探究降落傘下降的快慢和哪些因素有關(guān)。設(shè)計一個對比實驗，研究傘面材料、傘面大小、傘面形狀、傘繩根數(shù)和長短等因素與下降速度之間的關(guān)系，完成實驗報告。①降落傘下降的快慢與傘面面積的關(guān)系。實驗猜想：降落傘下降的快慢與傘面大小有關(guān)。實驗方法：采用對比實驗的方法，我們只改變傘面面積的大小，懸掛物的質(zhì)量、傘面材料、傘繩長短、下降的距離等條件保持不變。實驗材料：兩個傘面大小不同的降落傘、秒表、實驗記錄表。實驗步驟：分工合作，一位同學(xué)在教學(xué)樓二樓往下放兩個懸掛物質(zhì)量相同、傘面大小不同的降落傘，下面的同學(xué)用秒表記錄兩個降落傘從打開到下落至地面所用的時間。實驗記錄實驗結(jié)論降落位下降的快慢與傘面的大小有關(guān)。在懸掛物質(zhì)量不變時，傘面越大，下降得越慢；傘面越小，下降得越快。②降落傘下降的快慢與懸掛物質(zhì)量的關(guān)系。課件出示實驗方法、步驟及結(jié)論等。3、設(shè)計方案。完整的設(shè)計方案包括研究問題、實驗?zāi)繕?biāo)、所需材料、設(shè)計圖等幾個部分。研究問題：設(shè)計并制作一個降落傘、保護雞蛋平穩(wěn)降落。實驗?zāi)繕?biāo)：把一枚重約50克的熟雞蛋掛在降落傘上，從三樓的高度降落到指定區(qū)域，蛋殼不破碎。所需材料：細繩、塑料袋、剪刀、網(wǎng)袋、熟雞蛋。設(shè)計圖：4、制作模型。結(jié)合設(shè)計方案，制作模型。根據(jù)實際需要制作在外觀、結(jié)構(gòu)、功能方面完全一致且等比例縮小的模型，以保證完成工程任務(wù)的科學(xué)性和合理性。5、測試改進。（1）測試。先拿一個與雞蛋相當(dāng)?shù)闹匚锎骐u蛋，然后找一處空地投放，看看降落傘的打開情況與下落速度。投放降落傘時，要注意雙手撐開傘面的兩端，輕輕松手，這樣有助于傘面在降落時完全打開。最好進行三次測試，待到測得數(shù)據(jù)合理時，再換熟雞蛋進行實地測試。測試須知：①傘面要完全打開，什么是完全打開，需要給出實例。②落地后雞蛋不能碎，是一點不能碎還是大部分是完整的。③降落到指定區(qū)域，指定區(qū)域在哪里？大小如何？（2）改進。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)情況及時改進。如果下降得太快，也許是傘面材料太重或傘面的面積太小，可以換成薄布或者擴大傘面的面積。如果雞蛋破碎了，回顧前期研究中的小實驗，改進方案后，再做一做、測一測。6、展示交流。學(xué)會用PPT、模型、文字等多種方式對完成任務(wù)的全過程進行整理、展示、交流。要以小組的形式