科技擂台生涯链接 走马灯艺术传承人 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册冀人版

该小学科学教学设计围绕空气热对流核心知识点，通过春节庙会情境展示走马灯实物及转动视频导入，衔接学生已掌握的热空气上升知识，以拆解结构、实验观察为支架，引导探究走马灯转动原理。 资料特色在于科学与非遗文化融合，制作调试环节培养探究实践能力，故障排查中分析叶片角度、装置平衡等问题提升科学思维，如优化叶片角度解决转速问题，助学生理解结构与功能关系，为教师提供完整实践方案和文化渗透素材。

科技擂台生涯链接 走马灯艺术传承人 【教材分析】 本课是2026秋新冀人版小学科学四年级上册科技擂台生涯链接板块的特色实践课程，依托空气热对流核心知识点展开，是热空气性质知识的生活化、传统文化化延伸。教材以传统民间工艺走马灯为载体，将科学原理与非遗文化传承、手工实践、生涯启蒙相结合，打破单一知识教学模式。课程既巩固了热空气上升、冷热空气形成对流的核心科学知识，又引导学生发现传统手工艺中的科学奥秘，感受古代劳动人民的智慧。同时通过走马灯制作、调试、优化的实践活动，衔接科技实践与艺术传承，培养学生的创新实践能力和文化传承意识，为后续学习空气流动、简单动力装置等知识奠定实践基础，兼具科学性、艺术性与德育性。 【学情分析】 四年级学生已经初步掌握空气的基本性质，知晓热空气会上升、冷空气会下降，具备探究空气对流现象的知识基础。同时，该阶段学生好奇心强，喜欢动手手工制作，具备基础的裁剪、粘贴、组装动手能力，乐于参与小组合作探究和竞赛类实践活动。但学生对“冷热空气对流形成持续动力”的原理理解较为浅显，无法自主关联科学原理与传统工艺，在走马灯制作中，容易出现叶片角度不合理、装置不平衡、转速不稳、无法转动等问题，缺乏调试优化的思路。此外，学生对走马灯这一非遗传统工艺了解较少，文化传承意识薄弱，需要通过情境引导、实操体验、文化渗透，实现科学探究与文化认知的双重提升。 【教学目标】 1.科学观念：知道蜡烛燃烧加热空气会使热空气上升，冷热空气对流产生气流动力，明确走马灯转动的核心科学原理；了解走马灯是我国传统非遗民间工艺，知晓其造型、图案与文化寓意。 2.科学思维：能通过观察走马灯工作状态、分析装置结构，推理气流运动与走马灯转动的关系；能针对走马灯卡顿、不转动等问题，分析故障原因，提出优化改进方案，建立结构与功能对应的科学思维。 3.探究实践：能小组合作完成简易走马灯的制作、组装与调试；能自主探究影响走马灯转速、转动稳定性的因素，熟练掌握手工制作与科学调试的基本方法，提升动手实践与探究创新能力。 4.态度责任：感受传统手工艺中的科学智慧，体会传统文化与科学技术的紧密联系；树立非遗文化传承意识，愿意主动探索传统工艺中的科学奥秘，培养热爱传统文化、勇于创新实践的科学态度。 【教学重点】 1.理解走马灯依靠冷热空气对流产生动力转动的核心科学原理。 2.掌握简易走马灯的规范制作流程，能独立完成走马灯组装与基础调试。 【教学难点】 精准调试走马灯结构，解决装置卡顿、转速不均、无法转动等故障，自主优化制作方案，实现科学原理与手工工艺的精准结合。 【教学准备】 教师准备：走马灯成品实物、传统走马灯非遗科普视频、走马灯结构分解课件、故障调试示范教具、蜡烛、打火机、防护垫、多媒体课件。 学生准备：纸杯、硬卡纸、细铁丝、剪刀、胶水、彩笔、直尺、蜡烛、安全垫板、抹布。 【教学课时】1课时 【教学过程】 导入新课 创设真实情境：春节庙会场景，播放传统走马灯转动视频，展示实物走马灯，灯光亮起后，灯内图案随灯体快速转动，呈现出车驰马骤、人物游动的动态画面，吸引学生观察。 教师活动：提问学生“同学们，庙会里的这种传统灯笼叫走马灯，它不用通电、不用人力拨动，为什么能自己不停转动？古老的灯笼里藏着怎样的科学秘密？今天我们就化身走马灯艺术传承人，探究走马灯的奥秘，亲手制作属于自己的走马灯！” 学生活动：认真观察走马灯动态效果，主动思考问题，自由发言猜测转动原因，带着好奇心进入新课学习。 环节一：认识走马灯，了解传统文化与结构 1.创设情境：展示古今走马灯图片、非遗传承人制作走马灯的纪实短片，结合《燕京岁时记》中“车驰马骤，团团不休”的记载，介绍走马灯的历史与文化价值。 教师活动：提问“走马灯是我国千年传统非遗工艺，大家观察图片和视频，说一说走马灯主要由哪几个部分组成？传统走马灯的图案有什么特点？” 学生活动：仔细观察素材，小组交流讨论，总结走马灯结构。预设答案：走马灯主要由灯罩、旋转叶轮、支架、底座、热源（蜡烛）组成；传统图案多为骏马、武将、花鸟、人物等动态纹样。 2.教师活动：补充讲解走马灯的文化意义，说明走马灯是古人利用空气动力原理制作的智能灯具，是传统工艺与古代科学的完美结合，被誉为“古代最早的热气动力装置”。提问“为什么它的名字叫走马灯？” 学生活动：结合视频画面思考回答。预设答案：因为灯笼转动时，灯面的骏马、人物图案不断循环转动，看起来像马儿不停奔跑、人物不停走动，因此得名走马灯。 3.教师活动：拆解实物走马灯，逐一展示叶轮、支架、灯罩、底座等核心结构，讲解各结构的基础作用，引导学生建立“结构决定功能”的认知。 学生活动：近距离观察拆解结构，记录各部分名称和作用，初步感知走马灯的工作基础。 4.教师活动：追问“结合我们之前学过的空气知识，大家大胆猜测，走马灯转动的动力来自哪里？” 学生活动：结合旧知自主猜想。预设答案：动力来自蜡烛燃烧产生的热量，热空气流动带动灯笼转动。 [设计意图]通过非遗文化情境导入，让学生了解走马灯的文化底蕴，认识装置结构，结合旧知引发猜想，激发探究兴趣，落实文化传承与科学认知的初步渗透。 环节二：探究原理，解密走马灯转动奥秘 1.创设情境：搭建简易实验装置，点燃走马灯底部蜡烛，让学生近距离观察蜡烛燃烧后灯内空气变化和叶轮转动状态。 教师活动：提问“蜡烛点燃前后，走马灯内部的空气发生了什么变化？叶轮为什么会被推动转动？” 学生活动：对比观察实验现象，小组讨论交流。预设答案：蜡烛点燃后，灯内空气被加热，温度升高，热空气体积膨胀、重量变轻，会向上流动；冷空气从底部补充进来，形成空气对流。 2.教师活动：结合课件动画演示空气对流全过程，细化讲解原理。提问“空气对流如何持续带动走马灯转动？” 学生活动：观看动画，梳理逻辑回答。预设答案：蜡烛持续燃烧持续加热空气，热空气不断上升，冲击上方的叶轮叶片，产生推力带动叶轮旋转；冷空气持续补充，形成持续对流，走马灯就会不停转动。 3.教师活动：提问“如果熄灭蜡烛，走马灯还会转动吗？为什么？” 学生活动：观察熄灭蜡烛后的现象，思考作答。预设答案：不会继续转动。因为蜡烛熄灭后，没有热量供应，空气不再产生对流，没有动力推动叶轮，走马灯慢慢停止转动。 4.教师活动：总结核心原理，板书梳理：蜡烛燃烧→加热空气→热空气上升→形成空气对流→推动叶轮转动，明确走马灯的动力来源是冷热空气对流。 学生活动：整理笔记，熟记走马灯转动的科学原理，完善认知体系。 [设计意图]通过可视化实验、动画演示、递进式提问，层层拆解核心原理，突破本课重点，帮助学生从现象到本质理解空气对流的应用，培养科学推理思维。 环节三：动手实践，制作简易走马灯 1.创设情境：开展“小小非遗传承人”制作大赛，明确制作要求：结构完整、转动灵活、造型美观、安全规范。 教师活动：分步示范走马灯制作流程，强调安全注意事项：剪刀小心裁剪、蜡烛远离纸张、全程规范操作。逐一讲解步骤：制作叶轮、搭建支架、组装灯罩、固定底座、绘制传统纹样。 学生活动：认真倾听制作步骤，牢记安全规则，小组分工合作，领取实验材料。 2.教师活动：巡视各组制作过程，针对性指导。提问“制作叶轮时，叶片角度过平或过陡会有什么问题？” 学生活动：动手尝试、思考作答。预设答案：叶片过平，热空气推力不足，转速慢或不转；叶片过陡，空气阻力大，转动卡顿、不稳定。 3.教师活动：引导学生自主装饰走马灯，绘制骏马、花鸟等传统图案，融入传统文化元素。 学生活动：发挥创意，美化走马灯作品，完成初步组装与装饰。 4.教师活动：组织各组初步测试作品，点燃蜡烛观察转动效果。 学生活动：小组测试作品，记录作品存在的问题，为后续调试优化做准备。 [设计意图]通过竞赛情境激发学生动手热情，落实探究实践目标，在制作过程中巩固结构与原理知识，融合艺术审美与传统文化，提升动手协作能力。 环节四：故障调试，优化走马灯作品 1.创设情境：展示多组存在故障的走马灯作品（不转动、卡顿、转速过快、摇晃不稳），引导学生排查故障。 教师活动：提问“你的走马灯不转动，可能是什么原因？该如何解决？”引导学生从结构、叶片、支架、热源四个维度分析。 学生活动：小组自查作品故障，讨论解决方案。预设答案：①叶片角度不合理：重新调整叶片倾斜角度；②支架不对称、装置不平衡：调整铁丝支架，保证中心对称；③灯罩过紧、阻碍转动：扩大灯罩空间；④蜡烛火焰过小：更换火焰适中的蜡烛。 2.教师活动：继续提问“如何让走马灯转动得更平稳、更持久？” 学生活动：自主尝试优化，总结方法。预设答案：保证叶轮轻薄均匀、支架垂直居中、叶片角度一致、蜡烛放置在正中心。 3.教师活动：指导各组针对性调试、优化作品，帮助学生解决实操难点，突破教学难点。 学生活动：动手修改、反复测试，优化走马灯性能，完成最终作品。 4.教师活动：组织作品展示，评选“优秀非遗传承人”小组，肯定学生的探究与创新成果。 学生活动：展示作品、分享制作心得与调试经验，互相学习、取长补短。 [设计意图]通过故障排查与优化调试，培养学生问题分析与创新改进能力，突破教学难点，让学生在实操中深化对原理的理解，提升工程实践思维。 环节五：拓展延伸，感悟文化与科学融合 1.创设情境：展示现代热气动力装置、风力发电机等设备，对比传统走马灯的动力原理。 教师活动：提问“古代走马灯的空气对流原理，和现代哪些科技设备原理相似？这说明了什么？” 学生活动：对比思考、发言交流。预设答案：和风力发电机、热气机、通风设备原理相似，都是利用空气流动产生动力；说明传统工艺中蕴含着先进的科学道理，古代智慧为现代科技提供了基础。 2.教师活动：讲解走马灯的传承价值，引导学生思考新时代青少年的传承责任。提问“作为小学生，我们该如何传承走马灯这类非遗传统文化？” 学生活动：自由发言，表达想法。预设答案：主动学习传统工艺知识、动手制作传承作品、向家人朋友介绍走马灯文化、创新改良传统工艺。 3.教师活动：课堂小结，梳理本课知识点：走马灯的结构、空气对流转动原理、制作与调试方法，升华文化传承主题。 学生活动：整体回顾本课知识，梳理学习收获，强化文化传承意识。 [设计意图]通过古今科技对比，打通传统与现代的关联，拓展学生思维视野，落实态度责任目标，培养学生文化自信与创新传承的科学素养。 【板书设计】 走马灯艺术传承人 1.结构：灯罩、叶轮、支架、底座、蜡烛（热源） 2.核心原理： 蜡烛燃烧→加热空气→热空气上升→冷热空气对流→推动叶轮转动 3.关键要点：叶片角度、装置平衡、热源居中 4.价值：非遗传统工艺、古代空气动力智慧 【课堂练习】 一、填空题 1.走马灯转动的动力来源于__________。（冷热空气对流） 2.蜡烛燃烧会加热灯内空气，__________空气会上升，__________空气会补充进来，形成空气对流。（热、冷） 3.走马灯的核心转动部件是__________。（叶轮） 二、判断题 1.走马灯可以不用热源，依靠风力自动转动。（×） 2.空气对流是走马灯能够持续转动的核心原因。（√） 3.制作走马灯时，叶片角度均匀、装置平衡，转动效果更好。（√） 三、选择题 1.熄灭走马灯的蜡烛后，走马灯慢慢停止转动，原因是（ ） A.空气消失 B.空气对流停止 C.叶片损坏 答案：B 2.下列做法不能让走马灯转动更平稳的是（ ） A.调整叶片角度一致 B.支架不对称 C.蜡烛放置居中 答案：B 四、简答题 提问：简单说一说走马灯的转动原理？ 答案：蜡烛燃烧加热走马灯内部空气，热空气受热上升，周围冷空气不断补充进来，形成持续的冷热空气对流，流动的空气冲击叶轮叶片，产生推力，带动走马灯持续转动。 【课后作业】 情境实践题 1.家庭展示情境：向爸爸妈妈展示自己制作的走马灯，完整讲解走马灯的转动科学原理和传统文化内涵，录制简单讲解视频或写下讲解记录。 预设答案：讲解要点包含走马灯非遗属性、结构组成、空气对流原理、制作核心要点，能够清晰区分热空气与冷空气的运动规律，准确说明动力来源。 2.创新探究情境：尝试修改自己的走马灯，比如改变叶片数量、叶片大小、灯罩高度，观察走马灯转速的变化，记录实验现象并总结结论。 预设答案：①叶片数量适中、大小均匀，转速更稳定；叶片过多阻力大，转速变慢；②灯罩过高，热量散失快，转速变慢；灯罩高度适中，对流效果更好，转动更灵活。 3.文化传承情境：查阅资料，搜集一个传统民间工艺中的科学奥秘，下节课和同学分享。 预设答案：示例：孔明灯利用热空气上升原理、皮影戏利用光的直线传播原理等。 1 学科网（北京）股份有限公司 $