1.4《设计塔台模型》（教学设计）-2025-2026学年六年级下册科学教科版

1.4《设计塔台模型》教案设计 一、教材分析 《设计塔台模型》是教科版科学六年级下册 “小小工程师” 单元的第 4 课，教材第 10-12 页内容。本课是工程设计流程中 “设计” 环节的核心课，承接前面对工程的认识，开启从需求分析到方案设计的关键步骤。 教材以 “制作高 60 厘米、稳固、美观、价廉的塔台模型” 为核心任务，通过明确任务要求、提供制作材料、给出评价量表、引导设计研讨四个部分，将工程设计的系统性思维渗透其中： 任务驱动：以小组为单位，用吸管、胶带等有限材料完成塔台设计，兼顾高度、承重、抗风、抗震、美观、成本等多维度要求，体现工程设计的约束性与综合性。 评价引领：“塔台模型制作评价表” 将抽象的工程标准量化为可操作的评分维度，引导学生明确设计目标，形成用评价指导设计的意识。 思维进阶：通过 “依据评价表思考问题”“设计活动”“研讨交流” 等环节，引导学生从结构稳定性（三角形结构、底座设计）、材料利用、细节优化等方面，逐步构建工程设计的完整思路，为后续制作、测试、改进模型奠定基础。 本课是单元的承上启下的关键课，既落实了工程设计的核心方法，也培养了学生的工程思维与实践能力，体现了 “技术与工程” 领域的课程理念。 二、学情分析 六年级学生已经具备一定的科学探究基础和动手能力，在前面的学习中，已经了解了工程的基本流程，对 “工程需要满足需求、受到条件限制” 有了初步认识，也具备了简单的结构稳定性（如三角形具有稳定性）的知识储备。 但学生的工程设计思维仍存在明显不足： 设计的系统性不足：容易只关注单一目标（如只追求高度，忽略稳定性或成本），缺乏多维度平衡的意识。 对评价的理解不足：难以将评价表中的 “抗风能力”“抗震能力” 等抽象标准转化为具体的设计措施。 小组合作效率不高：部分学生分工不明确，存在任务推诿或重复劳动的问题。 设计与实践脱节：能提出 “用三角形结构” 的想法，但不知道如何在吸管搭建中具体实现，缺乏将理论转化为设计方案的能力。 基于以上学情，本课需要通过任务拆解、评价引领、合作指导、思维支架等方式，帮助学生逐步建立系统的工程设计思维，落实核心素养。 三、素养目标 （一）科学观念 知道工程设计需要明确的任务与约束条件，塔台模型设计需要满足高度、承重、抗风、抗震、成本等多方面的要求。 了解三角形结构、底座设计、接口固定等是影响塔台稳定性的关键因素。 （二）科学思维 能根据评价表，对塔台设计方案进行系统性思考，平衡多维度的设计需求，发展工程思维。 能基于问题分析，提出针对性的设计策略，发展分析与推理能力。 （三）探究实践 能以小组为单位，结合材料和评价表，完成塔台模型的设计方案，并用图文形式呈现。 能参与小组合作，明确分工，有序完成设计任务，发展合作与实践能力。 （四）态度责任 体会工程设计中严谨、细致、反复优化的重要性，形成对工程技术的尊重。 乐于参与小组合作，愿意倾听他人意见，形成团队协作意识。 理解成本控制在工程中的意义，树立节约材料的意识。 四、教学重点和难点 教学重点：根据任务要求和评价表，完成兼顾高度、稳定性、成本的塔台模型设计方案，明确设计中的关键措施。 教学难点：在有限材料的约束下，平衡塔台的高度、稳定性、成本等多维度需求，将抽象的评价标准转化为具体的设计细节。 五、教学准备 （一）教师准备 多媒体课件（包含塔台、铁塔等工程建筑的图片，三角形稳定性演示视频）。 评价表、设计方案单（每组 1 份）。 正方形、三角形纸板，重物（用于演示不同形状的承重能力）。 吸管、胶带、剪刀等材料的样品。 （二）学生准备 小组合作材料：每组 70 根 20cm 吸管、剪刀 1-2 把、胶带、尺子 1-2 把。 铅笔、直尺、画图纸（用于绘制设计方案）。 六、教学方法 任务驱动法、小组合作法、评价引领法、问题探究法、演示法。 七、教学过程 （一）情境导入，明确任务（5 分钟） 出示灯塔、高压电塔等图片，提问：“这些高耸的塔台建筑，要在户外长期使用，需要满足哪些要求？” 引导学生说出 “要高、要稳、能抗风、能承重、节省材料” 等关键词。 引出本课任务：“今天我们就像工程师一样，来设计一座塔台模型，我们的任务和材料都有明确的要求，一起来看看。” 出示教材第 10 页的任务要求，全班齐读，明确核心任务：以小组为单位，用给定材料制作一个高 60 厘米的塔台（底部不粘桌面），需保证站立、承重、抗风、抗震，同时尽量节省材料。 出示材料清单：每组 70 根 20cm 的吸管、剪刀、胶带、尺子，强调 “材料有限，成本控制也是重要要求”。 设计意图：通过情境激发学生的工程角色代入感，让学生明确本课的核心任务与约束条件，建立任务意识。 （二）解读评价表，明确设计标准（8 分钟） 出示教材第 11 页的《塔台模型制作评价表》，引导学生逐行解读评价项目： 设计图及文字说明：图文清晰，标注材料和尺寸。 分工合作：分工明确，人人有任务。 塔高：达到 60 厘米。 顶端承重：承重能力强。 抗风能力：抵御大风。 抗震能力：抵御强震。 美观：结构合理、外形美观。 材料成本统计：材料使用少。 重点提问：“3 分的标准是什么？我们的设计要尽量向 3 分标准靠拢，这些标准对应的设计措施是什么？” 演示活动：用正方形和三角形纸板，在上方逐步加放重物，观察哪个形状更不容易变形，引导学生得出 “三角形具有稳定性，能提升结构的承重、抗风、抗震能力” 的结论。 小结：评价表是我们设计的 “指挥棒”，我们的设计要围绕这些标准展开，兼顾所有要求，不能只关注某一项。 设计意图：让学生理解评价标准的内涵，将抽象的评分要求转化为可感知的设计目标，为后续设计提供方向。 （三）问题探究，梳理设计策略（12 分钟） 出示教材第 11-12 页的思考问题，以小组为单位讨论，梳理设计策略： 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？ 哪些设计是为了稳固塔台模型？ 如何保证塔台不倒下？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？ 如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震？ 小组汇报交流，教师引导梳理关键设计策略： 高度与材料利用：合理利用吸管长度，通过拼接、分层搭建实现高度；优先用在关键结构，减少不必要的材料浪费。 稳定性策略： 多用三角形结构，减少四边形的使用，提升整体稳定性。 底座设计：底座面积适当大一些，降低重心，提升稳定性，但不能过大导致材料不足。 接口固定：胶带要缠紧，保证连接处牢固，避免松动导致倾斜。 对称设计：塔台整体对称，避免受力不均导致倾斜。 抗风与抗震：增加斜向支撑，形成更多三角形结构；底座加重（可通过结构设计实现，不额外添加材料），提升整体抗倾覆能力。 补充演示：用吸管搭建四边形和三角形框架，轻轻晃动，对比两者的稳定性差异，强化学生对三角形结构作用的认识。 设计意图：通过问题探究，引导学生将评价标准转化为具体的设计措施，突破 “如何平衡多维度需求” 的难点，为设计活动搭建思维支架。 （四）小组合作，完成设计方案（10 分钟） 明确设计要求： 小组分工：确定绘图员、记录员、材料员、发言人，明确各自任务。 设计方案：绘制塔台的俯视图、正视图、侧视图，标注关键尺寸、结构说明、材料用量。 兼顾所有评价项目，在设计中体现高度、稳定性、成本控制的策略。 小组活动，教师巡视指导： 指导学生如何绘制三视图，如何标注三角形结构、底座尺寸。 提醒学生合理规划材料用量，预估吸管的使用数量，避免设计超出材料限制。 协调小组分工，确保人人参与。 展示部分小组的设计草图，进行简短点评，引导学生完善设计细节。 设计意图：通过小组合作完成设计方案，落实探究实践目标，培养学生的合作能力和方案设计能力。 （五）研讨交流，完善设计方案（3 分钟） 出示教材第 12 页的研讨问题，全班交流： 我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？ 我们的设计方案还有需要调整的地方吗？打算怎样进一步调整？ 学生自由发言，教师引导学生从材料用量、稳定性措施、分工安排等方面进行反思。 小结：工程设计不是一次就能完成的，我们可以根据研讨的意见，进一步修改完善设计方案，为下节课的制作做好准备。 设计意图：通过研讨交流，引导学生进行自我反思与互评，培养学生的批判性思维和优化意识，同时为后续制作环节做好衔接。 （六）课堂小结（2 分钟） 回顾本课内容：我们明确了塔台模型的设计任务与评价标准，梳理了提升稳定性、控制成本的设计策略，完成了初步的设计方案。 强调：工程设计需要严谨、细致，兼顾多方面的需求，下节课我们将根据设计方案制作塔台模型，期待大家的作品！ 八、板书设计 4 设计塔台模型 一、任务：高60cm，稳固、美观、价廉 二、评价标准：高度、承重、抗风、抗震、成本 三、设计策略： 1. 多用三角形结构（稳定性） 2. 底座适当加大、重心降低（防倒） 3. 接口固定牢固（防倾斜） 4. 对称设计、合理用材料（成本控制） 四、设计方案：三视图+标注+分工 九、教学反思（预设） 本课通过评价表引领和问题探究，学生基本能明确设计方向，梳理出关键的设计策略，多数小组能完成初步的设计方案，达成了教学重点。 但部分学生对 “如何平衡高度与稳定性” 仍存在困惑，有的小组设计的底座过大，预估材料用量超出限制，后续需要在巡视指导中加强对材料规划的指导，也可以增加 “材料用量预估” 的环节，帮助学生合理规划材料。 小组合作中，个别学生参与度不高，后续可以在分工环节明确每个成员的职责，比如设置 “材料规划员”“绘图员”“发言人” 等角色，确保人人参与。 演示环节的三角形稳定性对比效果较好，后续可以增加不同底座形状（三角形底座、四边形底座）的稳定性对比，帮助学生更直观地理解底座设计的重要性。 十、作业设计（含答案） 作业 1：填空题 塔台模型设计的核心要求是：高度达到____厘米，保证站立、能承受一定的重量和风力，具有一定的____能力，同时尽量节省材料。 为了提升塔台的稳定性，我们可以多用____结构，因为这种结构具有稳定性。 塔台的底座设计要适当____，这样可以降低重心，提升稳定性，但不能过大，否则会造成____不足。 答案： 60；抗震 三角形 加大；材料 作业 2：简答题 结合本课所学，说说你在设计塔台模型时，会从哪些方面来控制材料成本？ 参考答案： 合理规划底座尺寸，在保证稳定性的前提下，尽量缩小底座面积，减少底座部分的吸管用量。 减少不必要的结构设计，优先使用三角形结构，用最少的材料实现最大的稳定性。 合理拼接吸管，充分利用每一根吸管的长度，避免浪费。 控制胶带的用量，固定接口时用适量胶带即可，不浪费胶带。 学科网（北京）股份有限公司 $