3.7 设计和制作“过山车” 教学设计-2026-2027学年科学三年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦物体运动轨迹（直线与曲线）及重力驱动小球滚动的核心知识，通过游乐园过山车视频及图片导入，链接生活经验引出任务要求，搭建“明确要求-设计方案-制作测试”的学习支架，引导学生掌握过山车设计制作要点。 此资料以任务驱动贯穿完整探究实践，小组分工（绘图员、测试员等）培养态度责任，用软尺细绳测量轨道长度体现科学思维，针对脱轨等问题引导迭代改进，分层作业延伸课堂。助力学生提升工程思维与协作能力，为教师提供可操作的教学流程与问题解决策略。

主备人 备课时间 教出时间 教案编号 教学内容 设计和制作“过山车” 课 型 时间分配 教师讲授时间 20 学生活动时间 20 教学目标 1. 科学观念：知道物体的运动轨迹有直线和曲线之分，了解重力能驱动小球沿轨道滚动。 2. 科学思维：通过设计过山车轨道，分析直线与曲线轨道对小球运动速度、方向的影响，能运用比较、推理等思维方法。 3. 探究实践：经历设计、制作、测试过山车的完整过程，能使用软尺和细绳测量轨道长度，并完成符合要求的轨道搭建。 4. 态度责任：在小组合作中培养团队协作意识，养成严谨细致、不断改进的科学态度，乐于分享自己的设计思路。 教学重点 1. 通过合作设计与制作，掌握搭建含直线、曲线轨道且总长≥2m的“过山车”的技能。 2. 能运用软尺、细绳测量轨道长度，验证小球可顺利滚完全部轨道。 3. 在小组合作中培养分工协作能力和工程思维。 教学难点 1. 理解轨道高低起伏、弯道角度对小球运动轨迹的影响，避免小球脱轨。 2. 准确设计交叉重叠轨道的分层结构，合理呈现上下轨道的空间关系（用虚实线表示）。 3. 在制作过程中能根据测试结果及时调整轨道结构，体现迭代改进的思想。 教学资源 1. 教师准备：大型过山车设施实拍小视频（1分钟）、教材中过山车轨道图片（电子版）、塑料套件过山车示例、卡纸套件过山车示例、教学PPT课件、《学生活动手册》电子版。 2. 学生准备：每组一张白纸、一支绘图笔、一根绳子（约2米）、一把软尺、一段细绳（约2米）、塑料轨道套件或卡纸套件（或纸板、吸管、胶带、剪刀等身边可用材料）、一个小球（玻璃珠或乒乓球）、记录工具（笔、记录本）。 3. 环境准备：每组桌面预留足够空间，教室后方设置“测试区”，放置软垫防止小球滚落丢失。 教法设计 1. 情境教学法：以游乐园过山车视频导入，激发学生兴趣，将生活经验与科学概念联系起来。 2. 任务驱动法：明确“制作一座符合要求的过山车”任务，引导学生自主设计、制作、测试，在完成任务中掌握知识技能。 3. 合作探究法：小组分工合作，共同完成设计、制作、测试全过程，培养团队协作和沟通能力。 4. 直观演示法：通过展示材料示例、设计方法图，帮助学生理解抽象概念（如虚实线表示重叠轨道）。 5. 分层指导法：针对不同能力层次的学生，在巡视指导中给予差异化建议，基础薄弱者侧重操作步骤，能力强者引导创新改进。 本课重点 解决问题 1. 解决学生设计时忽略轨道总长2米要求的问题：通过明确任务要求、小组互查、教师巡视提醒，确保每个小组在设计阶段就估算长度。 2. 解决小球频繁脱轨的问题：引导学生观察脱轨点（弯道、坡度变化处），提出加高轨道边缘、放缓弯道角度、增加支撑点等改进措施，并在测试中不断迭代。 3. 解决交叉轨道空间关系不清的问题：通过教师示范虚实线画法，并在制作中指导学生用不同高度的支架区分上下层，避免轨道干扰。 4. 解决小组合作中参与度不均的问题：通过明确角色分工（绘图员、材料员、搭建员、测试员），并定期轮换，确保每位学生都有动手机会。 5. 解决测量长度困难的问题：演示用细绳沿线贴合轨道的方法，并让小组内互相检查，确保测量数据准确。 本 课 学生所得 1. 理解了重力可以驱动小球沿轨道滚动，知道物体的运动轨迹有直线和曲线之分。 2. 能说出直线轨道让小球快速前进，曲线轨道能改变方向并减慢速度。 3. 掌握了设计、制作、测试过山车轨道的完整流程，能使用软尺和细绳测量轨道长度。 4. 体验了小组合作的重要性，学会在制作中发现问题并调整改进，培养严谨细致的科学态度。 5. 能将课堂所学迁移到生活中，识别生活中类似过山车轨道的结构（如滑梯、购物车坡道），并分析其设计特点。 课前准备 学生预习准备 1. 回忆自己玩过或见过的过山车，思考它的轨道形状有什么特点，起点和终点哪个高。 2. 准备一根长约2米的绳子（或毛线）、一把软尺、一支铅笔、一张白纸。 3. 阅读科学教材中“设计和制作过山车”一课的内容，找出制作要求（轨道总长、直弯搭配、小球不脱轨等）。 4. 想一想：如果让小球从高处滚下，它会在什么样的轨道上跑得更快？ 教师教学准备 1. 制作PPT课件，包含过山车实拍视频、教材图片、任务要求文字、材料示例图、设计方法对比图等。 2. 准备塑料套件过山车示例1个、卡纸套件过山车示例1个，用于课堂展示。 3. 准备每组一套材料：塑料轨道套件或卡纸套件（可根据班级情况准备），或备用纸板、吸管、胶带、剪刀、小球（玻璃珠或乒乓球）。 4. 打印《学生活动手册》设计页（每人一份），或提供电子版供学生记录。 5. 准备软尺、细绳各若干，供学生测量使用。 6. 在教室后方设置“测试区”，铺上软垫，防止小球滚落丢失。 7. 提前将学生分成4-6人小组，并指定组长。 教学过程 主备栏 二次备课栏（手写） 【课堂导入】（约5分钟） 1. 教师播放游乐园过山车实拍小视频（约30秒），随后出示教材中过山车轨道图片。提问：“大家玩过过山车吗？说说它的轨道有什么特点？”（预设：有高低起伏、有弯道、有直道、轨道是封闭的等） 2. 追问：“如果让我们自己做一座迷你过山车，要让小球顺利滚完全程，得满足什么要求呢？”（学生自由发言，教师板书关键词：总长、直弯、不脱轨） 3. 揭示主题：“今天我们就一起设计并制作一座符合要求的‘过山车’，要合作完成哦！”板书课题：设计和制作“过山车”。 设计意图：用学生熟悉的游乐园场景激发兴趣，通过提问链接生活与科学，明确本课核心任务。 【新知探究】活动一：明确要求，选定设计方案（约10分钟） 1. 解读任务要求： - 教师出示教材任务要求文字（PPT展示）：①轨道总长2米以上；②有直线轨道和曲线轨道；③小球能顺利滚完全程，不脱轨；④小组合作完成。 - 教师展示材料图（PPT）：塑料套件、卡纸套件、身边可用材料（纸板、吸管、胶带等）。介绍用软尺+细绳测量轨道长度的方法：将细绳沿轨道贴合放置，再用软尺测量细绳的长度。 - 提问：“小组先讨论下，你们打算用什么材料？”（学生小组讨论1分钟，每组派代表发言） 2. 选定设计方法： - 教师展示两种设计方法图（PPT）：①用绳子摆在桌面上摆出轨道路线；②在纸上用笔画轨道路线。讲解纸上设计时重叠轨道的虚实线画法：上下层轨道分别用实线和虚线表示，并标注起点和终点。 - 引导小组讨论并投票选定本组的设计方法。明确分工：绘图员（负责画设计图或摆绳子）、材料员（负责取用材料）、搭建员（负责组装）、测试员（负责小球滚动测试）。 3. 活动小结：每组明确了制作要求、材料和设计方法，完成了分工。 设计意图：通过解读任务、观察材料，帮助学生搭建制作基础，培养小组合作分工能力。 【新知探究】活动二：设计并制作“过山车”（约20分钟） 1. 小组设计轨道路线： - 教师巡视各小组，提醒注意轨道长度、直线与曲线搭配。对在纸上设计的小组，指导虚实线重叠画法：“当轨道有上下交叉时，上面的轨道画实线，下面的轨道画虚线，表示被遮挡了。” - 提问：“你们的轨道怎么保证小球不脱轨？”（引导学生思考：轨道边缘要足够高、弯道不能太急、轨道坡度要平缓等） - 学生活动：用绳子在桌面上摆出轨道路线，或直接在纸上画出设计图。标注起点（高处）和终点（低处）。估算轨道长度，确保至少达到2米。对重叠部分做特殊标注。 2. 动手制作轨道： - 教师发放材料（塑料套件或卡纸套件，或纸板、吸管、胶带等），提醒操作安全（剪刀使用、胶带粘贴等）。 - 巡视指导：对支架不稳的小组，提示增加支撑点；对轨道过窄的小组，提示加宽轨道或加高边缘；对轨道坡度不合理的小组，提示起点和终点的高度差要足够大。 - 引导小组反复测试小球滚动情况：将小球放在起点释放，观察是否能顺利滚到终点。如果脱轨、卡顿，及时调整轨道形状、高度或边缘。每测试一次，记录一次修改内容。 - 用软尺+细绳测量轨道总长：将细绳沿轨道铺设，再将细绳拉直用软尺测量，确保总长≥2米。如果长度不够，可拼接额外的轨道段。 3. 活动小结：各组完成了“过山车”制作，小球能顺利滚完全程，且轨道总长达到2米以上。 设计意图：通过设计、制作、测试的过程，让学生在实践中理解运动轨道的特点，提升动手能力和工程思维。 【师生互动】活动三：交流展示与问题研讨（约8分钟） 1. 各组展示作品：请2-3个小组上台展示自己的过山车，演示小球滚动过程，并介绍设计思路、遇到的困难及解决方法。 2. 研讨问题1：轨道设计与小球滚动的关系——“为什么我们的轨道要有直线和曲线？小球在不同轨道上的滚动速度一样吗？” - 学生讨论后回答：直线轨道让小球快速前进，曲线轨道增加趣味性并改变方向；小球在直线下坡轨道速度更快，曲线轨道速度会减慢。 - 教师补充：曲线轨道还对小球有向心力的作用，如果弯道太急，小球容易飞出去脱轨，所以要设计合适的弯道半径。 3. 研讨问题2：制作中的问题与解决——“制作过程中你们遇到了什么问题？是怎么解决的？” - 学生分享常见问题：小球脱轨（加高轨道边缘）、支架不稳（增加支撑点或加固底座）、轨道太短（拼接额外轨道段）、小球在弯道卡住（放缓弯道角度或增加润滑）。 - 教师总结：工程中遇到问题很正常，关键是要反复测试、观察、调整，这就是科学探究的精神。 【分层巩固】（约5分钟） 1. 基础题（全体回答）： - 判断题：过山车轨道只能有曲线，不能有直线。（ ） 答案：×。解析：过山车需要有直线和曲线轨道，直线轨道用于加速，曲线轨道用于改变方向，增加趣味性。 - 选择题：测量轨道长度最合适的工具是（ ）。A.直尺 B.软尺+细绳 C.量角器 答案：B。解析：轨道是弯曲的，需要用细绳沿轨道贴合测量，再用软尺量细绳的长度。 2. 提升题（小组讨论后回答）： - 如果想让小球在轨道上跑得更快，可以怎么调整轨道？请说出至少两种方法。 参考答案：①增大起点和终点的高度差，让小球获得更多重力势能；②减少曲线轨道的数量或让曲线轨道更平缓，减少能量损失；③让轨道表面更光滑，减少摩擦力。 3. 挑战题（全班思考，教师引导）： - 设想：如果轨道中有两个连续的急转弯，小球可能会脱轨，你能设计一个方案防止脱轨吗？ 答案：在两个急转弯之间加一段直线轨道，让小球速度降下来再转弯；或者加高弯道外侧轨道边缘，提供向心力。 【课堂小结】（约2分钟） 1. 教师带领学生回顾本节课要点： - 制作“过山车”要满足轨道总长2米以上、有直有弯、小球不脱轨的要求，需要小组合作完成。 - 设计轨道路线时，要考虑小球的滚动特点，通过调整轨道高度、宽度来保证小球顺利滚动。 - 制作过程中要反复测试、调整，才能完成符合要求的作品。 2. 强调科学态度：遇到问题不放弃，善于观察和思考，不断改进，这就是小小工程师的素养。 【分层作业】（布置于课后，约1分钟说明） 基础作业：完成《学生活动手册》中“我的过山车设计”和“测量家中滑梯”任务。 提升作业：用废旧材料制作一个简易小球轨道，录视频分享。 拓展作业：查阅资料了解过山车回环轨道原理，或搭建积木过山车。 知识结构或板书设计 设计制作“过山车” 一、任务要求 1. 总长≥2m 2. 有直线+曲线轨道 3. 小球不脱轨 4. 小组合作 二、流程 设计（用绳子摆/用笔画）→ 制作（搭建轨道和支架）→ 测试（小球滚动+测量长度）→ 调整 三、关键点 1. 直线轨道：加速 2. 曲线轨道：减速、改变方向 3. 重叠轨道：上层实线，下层虚线 4. 防脱轨：加高边缘、放缓弯道、稳固支架 四、测量方法 软尺+细绳：细绳沿轨道贴合 → 拉直 → 软尺测量 作业设计与布置 作业内容 所需时量 批阅方式 基础作业（全体完成）： 1. 课后用软尺和细绳测量家中一条滑梯或坡道的长度，记录在《学生活动手册》中，并判断它属于直线轨道还是曲线轨道。 2. 完成《学生活动手册》中“我的过山车设计”一页，画出自己理想中的过山车轨道，标注起点、终点、直线段和曲线段。 提升作业（选做）： 1. 尝试用废旧纸板、吸管、胶带等材料，在家制作一个简易小球轨道，要求轨道总长至少1米，有直有弯，小球能顺利滚完全程。录制成小视频分享到班级群。 2. 思考：如果想让小球在轨道上跑得更快，可以怎么调整轨道的形状？把你的想法写成一段话（50字左右）。 拓展作业（挑战）： 1. 查阅资料，了解真正的过山车为什么需要“回环”轨道（360度圆环），并写一段话解释回环轨道中小球（或人）为什么不掉下来。 2. 和家长一起用乐高或积木搭建一个立体过山车模型，并拍摄照片打印出来，贴在班级展示栏。 教学后记 本节课以游乐园过山车为情境导入，学生兴趣浓厚。在“明确要求”环节，学生通过齐读任务要求，对轨道总长、直弯搭配、小球不脱轨等关键点有了清晰认识。在“设计制作”环节，多数小组能先画设计图再搭建，但部分小组在设计时忽略了轨道重叠部分的虚实线画法，导致搭建时上下轨道混淆，需在后续教学中加强空间想象指导。小球脱轨是常见问题，通过引导学生观察轨道边缘高度、弯道角度，学生自主提出了加高边缘、放缓弯道等改进措施，体现了“工程迭代”思维。小组合作中，部分学生参与度不均，今后可设计更具体的角色分工卡片。课后拓展作业中，学生回家制作的小轨道作品丰富，说明生活化任务能有效延伸课堂学习。 年 月 日 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $