内容正文:
《设计塔台模型》教学设计
【教学目标】
一、科学观念
1.工程设计是一个复杂的过程,需要综合考虑各个因素及之间的关联。
2.工程设计中蕴含着一定的科学知识。
二、科学思维
1.能根据具体问题提出假设,基于交流情境提出观点,建立证据与假设或观点之间的联系。
2.能进行初步的创意设计,利用图文表达自己的创意。
三、探究实践
1.能根据建造塔台的具体任务,综合考虑相关因素,制订出建造方案。
2.能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型,并能用文字和绘图的方式表达创意。
3.能深入思考,发现并解决设计中的难点问题。
4.能反思自己的设计,不断改进。
四、态度责任
1.对工程设计抱有极强的兴趣。
2.愿意与小组成员合作、交流,共同完成设计任务。
3.具有反思意识,能听取同学的意见并不断改进自己的设计。
【教学重点、难点】
能根据建造塔台的具体任务,综合考虑相关因素,制订出建造方案。
【教学准备】
材料准备:吸管、剪刀、胶带、尺子、学生活动手册等。
场地准备:科学教室。
【教学过程】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
聚焦
教师提问:同学们,工程设计中的重要环节是什么?工程师常通过什么来测试他们的设计?
2.教师谈话:我们也要像工程师一样,设计、制作、测试、评估、改进塔台模型,经历建造塔台的过程。让我们从设计塔台开始吧!
3.出示本节课的重难点,引领学生快速阅读。
学生回答:建立模型。
聚焦主题,提出“设计塔台模型”的研究问题,激发学生的探究欲望。
探索
1.教师布置任务:对于塔台的设计方案,学校给定了要求,我们能按照要求来设计这座塔台吗?阅读并明确教科书中要求。汇总出工程要求的关键点。
2.教师出示图片讲解工程要求的关键点:①塔台高度60厘米。底部能够移动。②使用固定材料,坚固并有承重能力。③具有抗风抗震能力。④价廉(节省材料)。⑤美观。
3.教师出示材料:吸管、剪刀、胶带、尺子。
4.教师出示模型制作评价表,引导学生再次明确必须达到的限制条件。利用评价表的细节描述,为学生设计思路指明方向。
5.教师提问:依据评价量表思考问题。为了尽可能达到60厘米的塔高,你们的设计是如何考虑材料使用的?
6.教师谈话:同学们回答的很好,注意节省材料,如有条件地选择和优化胶条的使用,以此实现坚固与成本的平衡;底座不能太大,否则材料会不够用。
7.教师出示图片继续提问:哪些设计是为了稳固塔台模型?
8.教师讲解:同学们的回答很好,我们常见的埃菲尔铁塔、塔吊、广州塔都是属于框架结构,能够减小空气阻力。通过这些图片,我们也会发现它们有很多三角形。
9.教师出示图片讲解:用食指分别从两种形状物体上部中点往下压,感受它们的承受力,观察它们形状的改变,发现三角形抗压、稳固。
10.教师继续提问:如何保证塔台不倒下?
11.教师出示图片并讲解:①框架结构,空气阻力小。②上小下大的结构更稳固。③上轻下重的结构更稳定,底部加重。
板书:设计塔台模型
1.塔台的稳固承重能力:①框架结构,空气阻力小。②上小下大的结构更稳固。③上轻下重的结构更稳定。
12.教师提问:为了防止塔台倾斜,如何保证塔台的倾斜角最小?什么因素会导致塔台产生倾斜角?
13.教师讲解:要是塔台竖直不倾斜,我们就得保证立柱等高,即每个面大小、长短要一致。若是每个面的大小、长短不一致会导致塔台的倾斜角加大。
14.教师继续提问:如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震?
15.教师出示图片讲解:抗震方式:①耐震:对地震有一定的忍耐力,对相应级别的地震保持建筑物不倒塌。②制震:在建筑物的内部设置阻尼器,这些阻尼器随着建筑物的变形和运动速度而发挥其衰减作用。③免震:在建筑物和地基的中间加上免震装置,由于隔离了地基和建筑,地震的晃动无法直接传达建筑,起抗震效果。
板书:2.抗震方式:①耐震:加大底部面积或加重底座重量。②制震:塔台底部加入弹簧。③免震:塔台底部加滚珠。
16.教师布置活动:进行塔台模型的设计活动。
17.教师出示教材方案开展交流设计成果:上面呈现了两张设计方案,分别代表不同方式的设计图纸。第一张以图画为主。第二张在此基础上加入大量文字说明。两种设计方式并没有优劣之分,可自由选择符合自己水平的方式,尽可能地完整展现出自己的创意。
学生阅读教科书中要求。
学生:节省材料。
学生回答:框架结构。
学生积极交流。
学生积极交流。
学生积极交流。
学生分小组开展塔台模型的设计活动。
在理解教材内容的基础上才能更好地进行塔台模型的设计。
评价表将各项要求细化,将不同达成标准量化,有助于学生在设计过程中整合各项因素、达到要求的平衡点,体会工程设计的复杂性。同时这个评价表在未来测试塔台活动中也具有重要作用。
通过观察稳定性和感受承重性两个实验,学生充分理解三角形的性质。
教师