科技擂台：自制走马灯大比拼（教学设计）科学冀人版四年级上册（新教材）

该小学科学教学设计聚焦走马灯的结构（热源、叶轮、转轴等）及热空气上升驱动旋转的原理。课堂导入通过展示走马灯示意图提问，引导学生思考制作所需知识，引出搜集信息的多种途径，搭建从传统民俗到科学原理的学习支架。 该设计以完整工程实践流程为特色，融合科学思维与探究实践，通过发散组合法设计方案，引导学生分析扇叶角度、蜡烛距离等影响转动的因素，培养模型建构与推理论证能力。结合传统民俗科技增强文化认同，为教师提供可操作的教学流程，助力学生提升工程实践与创新思维。

冀人版（2024）科学四年级上册 《自制走马灯大比拼》教学设计 课题 科技擂台：自制走马灯大比拼 课型 新授课 教学目标 科学观念： 1. 认识走马灯的主要结构：热源、顶部叶轮、中心转轴、剪纸图案支架、透光灯罩外壳、底座与提手，知道每一部分对应的功能。 2. 知道走马灯的转动原理：蜡烛加热空气，热空气上升冲击叶轮，带动整套装置旋转，光影投射出动态画面。 科学思维： 1.学会使用发散、组合、想象、呈现的设计方法，从风轮、灯筒、热源、底座多个要素进行构思，建立部件‑功能的对应思维。 2.走马灯出现故障时，能够从扇叶数量、扇叶弯折角度、蜡烛和风轮距离等角度分析故障原因，推理影响转动快慢的因素。 探究实践： 1.了解搜集信息的多种途径：读书、上网查询、看电视、咨询他人。 2.完整经历搜集信息、设计方案、制作模型、检验调试、改进优化、展示交流的工程实践过程；会使用卡纸、铁丝、有光纸等常见材料制作走马灯模型。 态度责任： 1.在制作、调试走马灯过程中细心操作，注意用火、刀具安全，养成耐心调试、不怕失败的探究习惯。 2.感受走马灯是我国传统民俗科技，体会古代劳动人民的智慧，增强民族文化自豪感；乐于分享、展示自己的作品。 教学重难点 重点：认识走马灯各结构及其功能；掌握走马灯完整工程制作流程；知道热空气上升驱动走马灯转动。 难点：运用发散‑组合法设计方案；能够针对不转动的现象分析原因，完成检验与改进。 教学环节 教学过程 课堂导入 （一）情境·问题，导入新课 1. 教师出示走马灯示意图，提问导入：同学们，走马灯是我国传统的民俗灯具，造型漂亮还可以自己旋转。如果让我们自己动手做一盏走马灯大比拼，你会制作吗？ 2. 启发提问：想要做走马灯，我们首先要搞清楚哪些问题？我们可以通过哪些办法去了解走马灯？ 3. 学生自由发言，引出课题。 教师板书课题：17 自制走马灯大比拼 课 程 学 习 （二）探究实践 活动一 搜集走马灯相关信息 1. 搜集信息的途径 提问：想要制作走马灯，第一步要搜集信息。我们可以用哪些渠道搜集走马灯的知识？ 学生回答，教师总结：可以读书、看电视、上网查询、咨询他人。 2. 认识走马灯的结构与各部分功能 出示走马灯结构图，师生共同拆解每一个部件，梳理功能： ①热源（蜡烛）：加热内部空气产生上升热气流，提供旋转动力；发光投射图案影子。 ②中心转轴（立轴）：旋转轴心，连接顶部叶轮与中间剪纸，带动整套旋转部件转动。 ③顶部叶轮：热气流向上冲击斜叶片，把气流动力转化为旋转力，是动力核心。 ④剪纸图案支架：随转轴转圈，烛光将剪影投射在外灯罩，呈现动态画面。 ⑤透光灯罩外壳：聚拢热气、承接光影投影、防风，兼具节日装饰效果。 ⑥底座+悬挂提手：底座放置蜡烛，稳固整体；提手方便悬挂摆放。 3. 追问思考：走马灯为什么能够转起来？ 小结：蜡烛加热空气，热空气向上流动冲击叶轮，叶轮带动转轴、灯筒一起旋转。 （三）探究·实践：活动二 设计走马灯方案 过渡：掌握走马灯知识后，接下来我们进行方案设计。课件给我们提供四步设计方法：发散、组合、想象、呈现。 1. 发散：以走马灯为中心，从风轮、灯筒、热源、底座四个维度进行头脑风暴，用概念图记录自己想到的不同材料、样式。 小组讨论：风轮可以用什么材料？灯筒可以设计哪些图案？热源可以选什么？底座用什么来做？ 2. 组合：从风轮、灯筒、热源、底座中，各挑选一个要素自由组合，看一看能产生多少种不同的走马灯设计。 3. 想象：想一想自己这一组组合出来的走马灯是什么样子，预测它能不能顺利转动，会有怎样的光影效果。 4. 呈现：小组选择1‑2个比较好的构思，用简单草图把走马灯模型画出来。 教师巡视指导，提醒学生：设计时要兼顾材料易得、安全、容易转动；灯筒可以绘制中国传统故事相关图案。 （四）探究·实践：活动三 制作走马灯模型 1. 认识材料工具：卡纸、有光纸、按扣、铁丝、木板、蜡烛、胶水、剪刀、刻刀、钢丝钳、圆规、锉刀。 着重进行安全教育：剪刀刻刀小心割手；蜡烛明火有烫伤起火风险，注意远离纸张，优先可以使用LED灯替代蜡烛。 2. 讲解走马灯制作步骤： ①做顶盖：卡纸上画线，沿实线裁开，虚线位置向下折出斜面扇叶；外部锯齿向下折，圆心装上按扣。 ②做灯筒：用有光纸卷成直径10厘米，高10厘米圆筒；圆筒上绘制中国故事主题图案，粘接在顶盖锯齿位置。 ③做支架：铁丝两头锉尖，按照尺寸弯折支架，固定在木板底座上。 ④组装：灯筒罩在支架外部，铁丝尖头顶住按扣凹槽；底座放上蜡烛。点燃蜡烛，灯罩就会转动。 课堂说明：课堂时间有限，课堂完成图纸设计，材料简单加工；完整的实体制作安排为课后实践任务。 （五）探究·实践：活动四 检验、改进与展示 1.检验与改进 思考问题：做好走马灯，点燃蜡烛检测，如果走马灯不转，可能是什么原因？ 引导学生从扇叶角度分析：扇叶数量、扇叶弯折角度；蜡烛和风轮扇叶之间的距离。 小组交流猜想：走马灯转动快慢会和哪些因素有关？ 总结影响转动快慢因素：①风轮扇叶的多少；②蜡烛与风轮扇叶的距离。 改进思路：不转动可以调整扇叶倾斜角度，调整蜡烛高低，减小转轴摩擦。 2.展示与应用 模拟作品展示会，学习作品介绍话术： 大家看，这就是我亲手制作的传统走马灯！卡纸做带斜面叶片顶盖，有光纸卷成国风图案灯筒，铁丝弯折支架固定底座。点燃蜡烛，热气上升推动叶片，灯罩就慢慢旋转，传统纹样伴着光影缓缓转动。它不光好玩，还藏着热空气上升的科学道理，既体会了手工乐趣，也感受到了中国传统民俗的魅力。 组织小组内轮流模拟讲解，开展“走马灯大比拼”评价：从能否转动、创意设计、做工美观、表达介绍几个维度互评。 （六）拓展·迁移 拓展思考：生活当中还有哪些现象利用热空气上升的原理？（孔明灯、热气球） 口头巩固：走马灯靠什么力量旋转？不转动可以从哪些地方找原因？ 课堂 小结 今天我们完成了走马灯完整工程实践学习。首先通过多种途径搜集信息，了解走马灯热源、叶轮、转轴、灯罩等各个结构和功能，知道热空气上升推动走马灯旋转；学习发散‑组合‑想象‑呈现的设计方法，完成方案草图；懂得制作完成后要检验调试，如果作品不转动，可以调整扇叶、调整蜡烛距离进行改进。走马灯是我国古代传统科技玩具，蕴含有趣的科学原理，课后大家可以按照设计图纸完成实物制作，开展走马灯大比拼。 板书设计 17 自制走马灯大比拼 走马灯结构： 热源、叶轮（动力）、转轴、图案支架、灯罩、底座提手 原理：热空气上升 → 推动叶轮旋转 工程步骤： 搜集信息 → 设计方案（发散‑组合‑想象‑呈现）→ 制作模型 → 检验改进 → 展示比拼 影响转速：扇叶数量、蜡烛与扇叶距离 安全：小心刀具、明火 教学反思 本课作为工程实践课，学生对传统走马灯兴趣很高，能够较好掌握走马灯各部分结构与热空气上升的转动原理，也能理解搜集信息、设计、制作、检验改进的完整工程流程，但是课堂时间有限，实体制作不能在课堂全部完成，只能落实设计画图环节，部分学生在设计的时候只关注外观好看，忽略扇叶角度、摩擦等影响转动的科学条件，对于故障分析的思考深度不足，后续可以布置课后实践作业，鼓励学生用LED冷光源替代蜡烛，保障安全，再安排一节课外展示比拼，给学生更多调试作品、表达交流的机会，进一步落实工程实践素养。 1 学科网（北京）股份有限公司 $