2.6《蛋壳与薄壳结构》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册苏教版

该小学科学教学设计聚焦《蛋壳与薄壳结构》核心知识点，通过“握鸡蛋能否握碎”的情境导入引发兴趣，基于学生已有的仿生学基础，引导观察蛋壳薄脆弧形特点，通过系列实验探究受力原理，搭建从生物结构到工程应用的认知支架。 该资料以实验驱动探究为特色，设计握鸡蛋、戳蛋壳、拱桥承重对比等实验，培养科学思维（对比归纳、分析推理）和探究实践（规范操作、控制变量），结合赵州桥、国家大剧院等实例落实科学观念，激发学生工程设计兴趣，帮助教师高效突破重难点，提升学生科学素养。

五年级下册科学第二单元《仿生》 第6课《蛋壳与薄壳结构》教学设计 一、设计依据 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》“技术与工程领域”核心素养要求设计，紧扣“技术与工程实践”“生物与环境的相互作用”两大核心概念，落实“通过探究蛋壳结构的受力特点，理解薄壳结构的原理，认识拱形建筑与薄壳结构在生活中的应用，初步形成工程设计的意识”的学段目标，以探究实践为核心，突出学生科学思维与工程实践能力的培养，帮助学生建立“拱形/薄壳结构能分散压力，提升承重能力”的科学观念。 二、教材分析 本课是苏教版小学科学五年级下册第二单元《仿生》的第2课，是仿生学应用的典型课例。教材以“观察蛋壳—探究受力—认识拱形—拓展薄壳结构”为逻辑主线，通过“观察蛋壳特点”“握鸡蛋实验”“戳蛋壳实验”“鸡蛋承重实验”“认识拱形建筑”“拱桥承重对比实验”“了解薄壳结构应用”等环节，引导学生从直观感受蛋壳的坚固，到通过实验探究其受力原理，再到认识拱形结构与薄壳结构的应用，逐步建构“薄壳结构能分散压力、承重能力强”的核心概念，为后续学习声呐仿生、动手仿生设计奠定基础。教材注重动手实验与生活应用结合，通过系列对比实验，引导学生从现象到本质，理解结构与功能的关系，体现了科学探究与工程思维的融合。 三、学情分析 五年级学生已在上一课认识了仿生学，对生物结构的启示有了初步了解，在生活中见过蛋壳、拱形桥、安全帽等物品，知道蛋壳“薄却不易碎”，对拱形建筑也不陌生，但对“蛋壳为什么能承受压力”“拱形结构的受力原理”缺乏深入探究，对“薄壳结构”的概念没有系统认知。同时，学生已具备一定的对比实验设计与动手操作能力，对实验探究充满兴趣，但对压力分散的原理理解存在困难，需要教师通过直观实验、分步引导帮助学生突破难点。本课教学需借助系列动手实验，让学生在操作中感受压力分散的效果，结合生活实例理解薄壳结构的应用，培养工程思维与应用意识。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道蛋壳的特点是薄、脆、呈弧形，了解蛋壳的弧形结构能分散压力，承重能力强。 2. 认识拱形结构和薄壳结构，理解其“分散压力、提升承重能力”的原理。 3. 了解拱形建筑（如赵州桥、无梁殿）和薄壳结构物品（如国家大剧院、安全帽）的应用，知道薄壳结构在建筑、生活中的广泛用途。 （二）科学思维目标 1. 能通过握鸡蛋、戳蛋壳、鸡蛋承重等实验，对比分析蛋壳的受力特点，发展对比与归纳思维。 2. 能通过平桥与拱桥的承重对比实验，推理拱形结构的受力优势，发展分析与推理思维。 3. 能根据薄壳结构的原理，分析其在生活中的应用实例，发展应用与迁移思维。 （三）探究实践目标 1. 能完成握鸡蛋、戳蛋壳、鸡蛋承重等实验，规范操作并观察记录实验现象。 2. 能设计并实施平桥与拱桥的承重对比实验，控制变量开展实验，收集并分析实验数据。 3. 能主动收集拱形建筑和薄壳结构物品的资料，交流分享其应用价值。 （四）态度责任目标 1. 对探究蛋壳结构、拱形/薄壳结构的奥秘产生浓厚兴趣，乐于主动参与实验探究活动。 2. 感受生物结构与工程设计的巧妙联系，树立向自然学习、用科学改善生活的意识。 3. 体会薄壳结构在建筑、生活中的应用价值，激发工程设计的兴趣，培养创新意识。 五、教学重难点 教学重点：探究蛋壳的受力特点，理解拱形/薄壳结构能分散压力、承重能力强的原理。 教学难点：理解薄壳结构分散压力的原理，体会结构与功能的内在联系。 六、教学准备 教师准备：多媒体课件（包含蛋壳结构、拱形建筑、薄壳结构应用的图片/视频）、鸡蛋、塑料瓶盖、平板、重物（课本、硬币）、A4卡纸、桥墩（积木/橡皮）、铅笔、托盘、实验记录单。 学生准备：课本、活动手册、铅笔。 七、教学过程 （一）情境导入，激发兴趣（5分钟） 师：同学们，老师这里有一个鸡蛋，大家都知道鸡蛋壳很薄，轻轻一磕就碎了。但老师听说，用手紧紧握住鸡蛋，却很难把它握碎，这是真的吗？ 生1：我觉得不可能，鸡蛋那么薄，一捏就碎了。 生2：我在电视上见过，好像真的握不碎！ 师：那我们今天就来验证一下，同时一起探究蛋壳里藏着的科学奥秘，学习第6课《蛋壳与薄壳结构》。（板书课题：蛋壳与薄壳结构） 师：首先，请大家观察一下鸡蛋壳，说说它有什么特点？ 生1：蛋壳很薄，一磕就碎，很脆。 生2：蛋壳是弧形的，圆圆的，不是平的。 生3：蛋壳表面很光滑，有一层薄薄的膜。 师：没错！蛋壳又薄又脆，却呈弧形结构，正是这个弧形，藏着它的秘密。 （二）探究活动一：研究蛋壳的精妙之处（15分钟） 师：首先，我们来做第一个实验——用手能不能把一枚鸡蛋握碎？请大家拿出鸡蛋，用整个手掌紧紧握住鸡蛋，均匀用力，看看能不能把它握碎。（教师强调：不要用指甲抠鸡蛋，要均匀用力，实验时下面放个托盘，防止鸡蛋碎了弄脏桌子） （学生分组实验，教师巡视指导，提醒学生注意安全） 师：谁来说说你的实验结果？ 生1：我用了很大的力气，鸡蛋还是没碎！ 生2：我也没握碎，鸡蛋只是有点变形，还是完好的。 生3：我不小心用指甲抠了一下，鸡蛋碎了，但均匀用力的时候，怎么握都不碎。 师：大家都发现了，均匀用力握鸡蛋，鸡蛋很难被握碎。这是为什么呢？我们再来做一个实验，看看蛋壳的弧形结构有什么特别之处。 实验二：哪种情况的蛋壳不容易被戳破？ 师：请大家拿出半个蛋壳，分别做两次实验：第一次把蛋壳凹面朝上，放在桌面上，用铅笔从上方垂直戳下去；第二次把蛋壳凸面朝上，用同样的力戳下去，看看哪种情况不容易被戳破。（教师强调：铅笔要从同一高度垂直落下，用力尽量相同） （学生分组实验，教师巡视指导） 师：谁来说说你的实验结果？ 生1：凹面朝上的时候，铅笔一戳就破了；凸面朝上的时候，戳了好几次才破！ 生2：凸面朝上的蛋壳更结实，不容易被戳破。 师：没错！蛋壳凸面朝上时，能承受更大的压力，不容易被戳破。那如果用4枚鸡蛋来承重，又会怎么样呢？ 实验三：4枚鸡蛋能支撑多重的物体？ 师：请大家把4枚鸡蛋立在桌面上，上下两端用塑料瓶盖固定，上面放一块平板，再在平板上逐个放课本，看看最多能放几本。（教师演示实验装置，强调鸡蛋要放稳，平板要水平） （学生分组实验，教师巡视指导，提醒学生轻拿轻放） 师：谁来说说你们的实验结果？ 生1：我们组的鸡蛋支撑了6本课本！ 生2：我们组放了8本，鸡蛋才被压破。 生3：我没想到这么薄的蛋壳，能承受这么重的压力！ 师：大家的实验结果都证明了，蛋壳虽然薄，却能承受很大的压力。为什么会这样呢？请大家在蛋壳上画一条线，看看这条线是什么形状的？ 生：是弧形的，像拱桥一样！ 师：没错！蛋壳的曲面可以看成由无数的拱拼接而成，这种弧形结构能把受到的压力分散到蛋壳的各个部分，而不是集中在某一点上，所以蛋壳虽然薄，却能承受很大的压力。（板书：蛋壳特点：弧形结构→分散压力→承重能力强） （三）探究活动二：认识拱形结构与拱桥承重实验（10分钟） 师：像蛋壳这样外形为弧形的建筑结构，被称为“拱”。大家在生活中见过哪些拱形建筑或建筑上的拱结构？ 生1：赵州桥，就是拱形的桥！ 生2：我家附近的桥也是拱形的，下面有很多拱洞。 生3：还有古代的城门，上面的门洞也是拱形的。 生4：无梁殿的屋顶也是拱形的，不用柱子支撑。 师：没错！赵州桥、无梁殿都是典型的拱形建筑，它们利用拱形结构的特点，分散压力，让建筑更坚固耐用。那拱形结构和平直的结构相比，承重能力有什么优势呢？我们来做个实验。 实验：测一测拱的承重能力 师：请大家用2张A4卡纸，分别做成平桥和拱桥的桥面，放在桥墩上，然后在桥面上放硬币，看看哪种桥能承受更多的硬币。（教师演示平桥和拱桥的制作方法，强调桥墩的距离要相同） （学生分组实验，教师巡视指导） 师：谁来说说你们的实验结果？ 生1：平桥放了3个硬币就塌了，拱桥放了8个硬币还没塌！ 生2：拱桥的承重能力比平桥强多了！ 师：没错！拱形的桥面能把受到的压力分散到桥墩上，所以能承受更大的重量，这就是拱桥比平桥坚固的原因。（板书：拱形结构：分散压力→承重能力强） （四）探究活动三：认识薄壳结构及应用（7分钟） 师：像蛋壳这样的弧形结构，被称为“薄壳结构”。薄薄的蛋壳之所以能承受很大的压力，就是因为薄壳结构能把压力分散到各个部分。人们从蛋壳中得到启示，发明了薄壳结构，它具有优越的受力性能，且轻便省料，在建筑中被广泛使用。 师：请大家看课本上的图片，国家大剧院、北京大兴国际机场，都是典型的薄壳结构建筑。它们的屋顶都是弧形的，不用太多柱子支撑，就能承受很大的压力，既坚固又美观。除了建筑，生活中还有哪些薄壳结构的物品？ 生1：安全帽，是弧形的，能保护我们的头，承受撞击的压力。 生2：灯泡，玻璃壳是弧形的，不容易碎。 生3：有的锅的锅盖也是弧形的，也是薄壳结构。 师：大家说得都很对！薄壳结构在生活中的应用非常广泛，从建筑到日常用品，都利用了它“轻便省料、承重能力强”的特点。（板书：薄壳结构：分散压力、轻便省料，应用：建筑、生活用品） （五）全课小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课，我们一起探究了蛋壳与薄壳结构的奥秘，谁来说说你学到了什么？ 生1：我知道了蛋壳虽然薄，但弧形结构能分散压力，所以能承受很大的重量。 生2：我知道了拱形结构和薄壳结构的原理，它们都能分散压力，承重能力很强。 生3：我知道了很多拱形建筑和薄壳结构的应用，比如赵州桥、国家大剧院、安全帽。 生4：我知道了人们从蛋壳中得到启示，发明了薄壳结构，用到了建筑和生活中。 师：大家总结得非常全面！大自然中的生物结构充满了智慧，蛋壳的弧形结构给了人类很多发明创造的启示，薄壳结构的应用让我们的建筑更坚固、更轻便。希望大家以后也能多观察大自然，从生物身上获得更多发明创造的灵感。 （六）课堂练习（5分钟） 1. 蛋壳能承受很大压力的主要原因是（ ）。 A. 蛋壳很厚 B. 蛋壳的弧形结构能分散压力 C. 蛋壳很脆 2. 下列结构中，承重能力最强的是（ ）。 A. 平桥 B. 拱桥 C. 直梁桥 3. 下列建筑中，不属于拱形建筑的是（ ）。 A. 赵州桥 B. 无梁殿 C. 普通平房 4. 薄壳结构的特点不包括（ ）。 A. 轻便省料 B. 承重能力强 C. 容易变形 5. 下列物品中，没有利用薄壳结构的是（ ）。 A. 安全帽 B. 灯泡 C. 直尺 简答题： 1. 为什么薄薄的蛋壳能承受很大的压力？请说说它的原理。 2. 请你举两个生活中薄壳结构的应用实例，并说说它们利用了薄壳结构的什么特点。 （学生独立完成练习，教师订正答案，讲解易错点） （七）板书设计 蛋壳与薄壳结构 1.蛋壳的奥秘： 特点：薄、脆、弧形结构 原理：弧形（拱）分散压力→承重能力强 2.拱形结构： 优势：分散压力，承重能力强 实例：赵州桥、无梁殿 3.薄壳结构： 原理：无数拱拼接，分散压力 特点：轻便省料、坚固耐用 应用：建筑（国家大剧院）、生活用品（安全帽、灯泡） 八、教学反思 本课以“实验探究—原理建构—应用拓展”为主线，通过系列动手实验，引导学生直观感受蛋壳的受力特点，理解拱形/薄壳结构的原理，基本达成了教学目标。教学中，借助握鸡蛋、戳蛋壳、鸡蛋承重等趣味实验，激发了学生的探究兴趣；通过平桥与拱桥的对比实验，让学生直观感受拱形结构的承重优势，突破了教学难点；结合生活中的拱形建筑和薄壳结构物品，拓展了学生的视野，体会了仿生学的应用价值，体现了科学素养的培养要求。 但教学中也存在一些不足：一是部分学生在鸡蛋承重实验中，鸡蛋固定不稳，影响了实验结果，可提前准备带凹槽的固定装置，让鸡蛋放置更平稳；二是对“压力分散”的原理讲解不够直观，部分学生理解困难，可借助动画演示压力分散的过程，帮助学生理解；三是课堂上对薄壳结构的拓展应用不够，可增加一个“小小薄壳设计师”的环节，让学生尝试设计薄壳结构物品，进一步培养创新意识。 后续教学中，需进一步优化实验装置，确保实验结果的准确性；借助直观演示帮助学生理解压力分散的原理；增加创新设计环节，让学生在实践中深化对薄壳结构的理解，更好地落实2022版新课标的要求，提升学生的科学素养。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $