1.4《设计塔台模型》（教学设计）-2025-2026学年科学六年级下册教科版

六年级下册科学第一单元《小小工程师》 第4课《设计塔台模型》教学设计 一、设计依据 本课教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“技术与工程实践”领域的要求，以“设计塔台模型”为核心任务，落实科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养。教学通过引导学生基于给定材料与评价标准，完成塔台模型的设计方案，经历工程设计的分析、构思、绘制与反思全过程，在实践中深化对结构稳定性、材料利用、系统优化等工程要素的理解，为后续制作、测试与迭代改进环节奠定关键基础，体现“做中学、用中学、创中学”的课程理念。 二、教材分析 《设计塔台模型》是教科版六年级下册“小小工程师”单元的第4课，是单元工程实践的核心环节，上承《建造塔台》的竞标标书，下启《制作塔台模型》的实操环节，起到承上启下的关键作用。 教材内容分为三大板块： 1. 任务与要求板块：明确以吸管为材料，制作高60厘米、底部不粘桌面的塔台模型，需同时满足稳固、承重、抗风、抗震、省材料、美观等要求，为设计提供清晰的约束条件。 2. 评价与方案板块：提供塔台模型制作评价表，从设计说明、分工、塔高、承重、抗风抗震、美观、成本等维度制定评价标准，引导学生依据评价表反向构思设计方案，同时通过三角形与方形的受力对比，启发学生利用三角形稳定性优化结构。 3. 设计与研讨板块：聚焦塔台稳固性的核心问题，引导学生围绕底座形状、接口加固、材料分配、倾斜角控制等关键要素开展小组讨论，最终完成设计图绘制，并通过研讨反思方案的完备性与优化方向。 本课通过“明确要求—分析评价—构思设计—反思优化”的流程，帮助学生将抽象的工程要求转化为具体的设计思路，培养系统的工程设计思维，同时强化结构稳定性等科学知识的应用，实现科学与工程的深度融合。 三、学情分析 六年级学生已具备以下基础： 1. 知识基础：已通过前几课学习了解工程的通用步骤，初步掌握三角形稳定性、结构受力等科学知识，对塔台的功能与限制条件有了前期认知，但尚未将这些知识系统应用于模型设计中，对多约束条件下的方案整合能力不足。 2. 能力基础：具备小组合作、方案讨论与草图绘制的基本能力，能参与简单的设计交流，但在依据评价标准进行方案优化、兼顾多维度设计要求（如稳固与省材料、塔高与承重）的平衡上仍需引导，且部分学生的设计草图表达不够规范清晰。 3. 认知特点：对动手设计塔台模型具有强烈兴趣，乐于参与讨论与创作，但容易陷入“只关注外形美观，忽略结构稳定性与成本控制”的误区，对设计的系统性、严谨性缺乏认识，需要通过明确的评价标准与问题链引导，帮助学生建立全面的工程设计思维。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道塔台模型设计需满足塔高、稳固、承重、抗风、抗震、省材料等多维度要求，理解三角形结构对提升塔台稳定性的作用。 2. 了解工程设计需平衡多种约束条件，认识到结构设计、材料分配、接口处理是影响塔台性能的关键因素。 3. 知道设计评价表是工程设计的重要参考，能依据评价标准优化设计方案。 （二）科学思维目标 1. 能依据评价表分析塔台设计的核心要素，发展逆向构思、系统规划的工程思维。 2. 能通过对比三角形与方形的受力特点，推理结构稳定性的优化方法，发展分析与推理能力。 3. 能对设计方案进行反思，识别存在的问题并提出改进思路，发展批判性思维与优化意识。 （三）探究实践目标 1. 能小组合作，围绕塔台稳固性、材料分配、塔高控制等问题开展讨论，梳理设计关键要点。 2. 能绘制规范的塔台模型设计图，标注关键结构、尺寸与材料使用说明。 3. 能依据评价表反思设计方案的完备性，提出具体的优化调整计划。 （四）态度责任目标 1. 对塔台模型设计活动充满兴趣，乐于参与小组合作与设计讨论，体会工程设计的严谨性与创造性。 2. 养成细致、严谨的设计态度，尊重评价标准，如实呈现设计方案，不盲目追求外观而忽略实用性。 3. 体会团队协作在工程设计中的重要性，树立公平竞争、精益求精的工程精神。 五、教学重难点 教学重点：依据评价表梳理塔台设计的核心要素，小组合作构思并绘制塔台模型设计方案，重点关注结构稳定性与多约束条件的平衡。 教学难点：在塔高、稳固、省材料、承重等多重要求下，设计出科学合理、兼顾各维度性能的方案，并能清晰表达设计思路。 六、教学准备 （一）教师准备 1. 教学课件：包含塔台模型任务要求、评价表解读、三角形稳定性受力演示动画、优秀设计案例、常见设计误区解析等。 2. 教具材料：吸管、胶带、剪刀，用于演示三角形与方形结构的受力差异；塔台模型设计草图范例。 3. 学习单：塔台设计要素梳理表、设计方案草图模板、设计反思记录表。 （二）学生准备 1. 课前回顾竞标标书内容，梳理前期的塔台设计思路。 2. 小组内初步讨论塔台模型的结构设想，准备草稿纸与文具。 七、教学过程 （一）情境导入，回顾任务（5分钟） 师：同学们，上节课我们完成了塔台设计的竞标，每个小组都制定了自己的塔台设计方案。这节课，我们就要把竞标方案转化为具体的模型设计图，开启塔台模型制作的第一步——《设计塔台模型》（板书课题）。首先，我们一起来回顾一下，学校对塔台模型有哪些明确的制作要求？ 生1：要用70根20厘米的吸管制作，塔台要高60厘米，底部不能粘在桌面上。 生2：塔台要稳固，能承受一定的重量和风力，还要有抗震能力，尽量节省材料，做到稳固、美观、价廉。 师：说得非常全面！这些要求都是我们设计时必须遵守的约束条件，而评价表会是我们设计的重要指引，接下来我们就一起解读评价表，明确设计的方向。 （二）解读评价表，明确设计核心（8分钟） 师：请大家拿出塔台模型制作评价表，我们一起来逐条解读。首先看评价项目，有设计图及文字说明、分工合作、塔高、顶端承重、抗风能力、抗震能力、美观、材料成本统计，每个项目都有1-3分的评价标准。大家想一想，这些项目分别对我们的设计提出了什么要求？ 生1：设计图和文字说明要求我们把设计画清楚，还要说明结构和材料用量，不能只画个大概。 生2：塔高必须达到60厘米，不然就拿不到高分。 生3：承重、抗风、抗震都和塔台的稳固性有关，要想拿3分，塔台的稳固性必须很强。 生4：材料成本要低，用的吸管越少，得分越高，所以我们要节省材料，不能浪费。 师：大家理解得非常到位！评价表的每一项都是我们设计的核心目标，我们的设计方案必须围绕这些项目来构思，才能做出高分的塔台模型。接下来，我们就针对几个关键项目，来思考如何优化我们的设计。 师：首先，塔高要达到60厘米，而我们的吸管每根只有20厘米，大家想一想，怎么用吸管搭建出60厘米高的塔台？怎样分配材料，才能既达到高度，又保证稳固？ 生1：可以把三根吸管接起来，做成60厘米的立柱，但是这样立柱会很软，容易弯。 生2：可以用三角形结构加固立柱，把吸管组成三角形的框架，这样既高又稳固。 生3：底座要做大一点，用的材料多一点，上面的结构用的材料少一点，这样重心低，更稳，也能节省材料。 师：大家的思路都很有价值！再来看稳固性，我们之前学过三角形具有稳定性，方形容易变形，我们一起来做个小实验，感受一下。 （教师演示：用吸管分别搭出三角形和方形框架，用手按压顶部，观察两者的受力变化） 师：大家看到了吗？方形框架一按就变形了，而三角形框架能承受住压力，不容易变形。这说明，在塔台设计中，多用三角形结构，能大大提升塔台的稳固性。那除了用三角形结构，还有哪些方法能让塔台更稳？ 生1：底座要做大一点，做得宽一点，这样重心低，不容易倒。 生2：接口处要用胶带固定牢固，不能松松垮垮的，不然塔台容易散架。 生3：塔台的形状要上窄下宽，这样重心低，更稳固，不容易倾斜。 生4：可以在塔台中间加斜杆，组成三角形，加固整个结构，防止摇晃。 师：说得非常棒！这些都是提升塔台稳固性的关键方法，接下来我们就结合这些思路，开展小组讨论，完善我们的设计方案。 （三）小组讨论，梳理设计关键要点（10分钟） 师：请大家以小组为单位，围绕这几个核心问题展开讨论，把讨论结果记录在学习单上： 1. 为了达到60厘米的塔高，我们打算怎么搭建立柱？如何分配材料？ 2. 我们会用哪些方法提升塔台的稳固性？（结构、底座、接口等方面） 3. 怎样设计才能尽量节省材料？ 4. 塔台的底座要设计成什么形状？多大尺寸？ 5. 塔台的接口处怎么加固？ （学生小组讨论，教师巡视指导，重点引导学生平衡塔高、稳固、省材料三者的关系，避免只追求高度而忽略稳固，或过度使用材料而增加成本） 师：哪个小组先来分享你们的讨论结果？ 生1：我们打算用4根吸管接成60厘米的立柱，然后用三角形斜杆把立柱连起来，组成框架结构，这样既高又稳。底座我们打算做成长方形，宽20厘米，长20厘米，用吸管组成方形框架，再加上斜杆变成三角形，加固底座。 生2：我们的底座设计成三角形，更稳固，底座宽30厘米，用6根吸管搭成三角形框架，然后上面的塔台逐渐收窄，用斜杆加固，这样重心低，又能节省上面的材料。 生3：我们的接口打算用胶带多缠几圈，固定牢固，防止松动，而且我们会尽量用斜杆组成三角形，减少方形结构，提升稳定性。 生4：我们打算先算好每部分需要的吸管数量，底座用20根，立柱用12根，斜杆用30根，剩下的备用，这样控制总数量，节省材料。 师：大家的设计思路都非常清晰，兼顾了塔高、稳固和省材料，非常棒！接下来，我们就要把讨论的结果转化为规范的设计图。 （四）绘制设计图，完善设计方案（10分钟） 师：设计图是我们制作塔台模型的依据，必须清晰、规范，要包含这些内容：① 塔台的整体结构示意图，标注塔高、底座尺寸；② 关键结构的细节图，比如接口加固、三角形斜杆的位置；③ 材料使用说明，标注每部分使用的吸管数量；④ 简单的文字说明，介绍设计思路。大家可以参考老师提供的范例，小组合作绘制设计图，分工可以是1人画整体图，1人画细节图，1人写说明。 （学生小组合作绘制设计图，教师巡视指导，重点帮助学生规范标注尺寸、补充材料说明，引导学生完善细节设计，比如底座加固、斜杆分布等） 师：时间到，请大家把设计图整理好，每个小组派代表展示一下你们的设计方案，其他小组的同学可以提出疑问或建议。 （各小组展示设计图，介绍设计思路，其他小组提问，如“你们的底座用了多少根吸管？”“你们的立柱是怎么加固的？”“你们的塔台怎么防止倾斜？”，展示小组回应并吸收建议） （五）研讨反思，优化设计方案（5分钟） 师：通过刚才的展示和交流，我们一起来研讨两个问题： 1. 我们的设计方案完备吗？是否考虑到了评价表中的所有因素？ 2. 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？ 生1：我们的设计图已经画了整体结构，但是没有标注每部分的吸管数量，材料成本没法估算，接下来我们要补上材料用量说明。 生2：我们的塔台立柱只有4根，担心不够稳固，打算增加斜杆，组成更多三角形结构，提升稳定性。 生3：我们的底座做得太大了，用的材料太多，打算缩小底座尺寸，减少吸管使用，节省成本。 生4：我们没有考虑抗震能力，打算在塔台底部增加交叉斜杆，让塔台更抗震。 师：大家的反思都非常到位！设计方案就是在这样不断的讨论和反思中完善的，每个小组都要根据今天的交流，修改和完善你们的设计图，让方案更科学、更合理，为下节课的模型制作做好准备。 （六）全课小结（2分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起解读了塔台模型的评价表，通过讨论梳理了设计的关键要点，绘制了塔台模型的设计图，大家有哪些收获呢？ 生1：我知道了设计塔台要兼顾塔高、稳固、省材料，还要考虑承重、抗风、抗震。 生2：我学会了用三角形结构提升塔台的稳定性，知道了底座要做得宽一点、上窄下宽更稳。 生3：我学会了画规范的设计图，要标注尺寸和材料用量，方便制作。 生4：我知道了设计方案需要不断修改和完善，要根据评价表和大家的建议优化。 师：大家的收获都非常多！今天我们完成了塔台模型的设计方案，下节课，我们就要根据设计图，动手制作塔台模型，期待大家的精彩作品！ 八、板书设计 设计塔台模型 设计要求 塔高60cm、底部不粘桌面、稳固、承重、抗风、抗震、省材料 评价表核心维度 设计说明、分工、塔高、承重、抗风抗震、美观、成本 稳固性优化方法 结构：多用三角形框架，减少方形结构 底座：上窄下宽、低重心、宽底座 接口：胶带牢固固定，增加斜杆加固 设计图要求 结构示意图 + 细节标注 + 材料用量 + 文字说明 九、教学反思 本课围绕“塔台模型设计”的核心任务，通过解读评价表、受力实验、小组讨论、绘制设计图、反思优化的流程，引导学生将前期的工程认知转化为具体的设计方案，较好地落实了新课标提出的核心素养目标。教学中，通过评价表的解读，帮助学生建立了清晰的设计目标；通过三角形与方形的受力对比实验，直观强化了结构稳定性的科学知识应用；通过小组讨论与设计图绘制，培养了学生的系统工程思维与方案表达能力；通过研讨反思环节，引导学生形成了不断优化设计的工程意识。 在教学实施过程中，也发现了一些需要改进的地方：一是部分小组的设计图标注不够规范，尺寸、材料用量说明不够清晰，后续教学中可以增加设计图范例的详细解读，明确标注要求；二是部分小组对材料成本的估算不够合理，后续可以提供吸管用量的参考，帮助学生更科学地分配材料；三是研讨环节的交流不够充分，部分小组的设计问题没有被充分讨论，后续可以延长交流时间，增加互评环节，让更多学生参与方案优化。 总体而言，本节课较好地完成了教学目标，学生明确了塔台模型的设计要求，形成了初步的设计方案，为后续的模型制作做好了充分准备，达到了预期的教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $