6. 蛋殼與拱形建筑【課標落實】1本單元通過一系列觀察、探究、設計等活動，落實課程標準高年級的課程目標。（1）科學知識：認識人類與自然資源和能源的關系。了解技術是人們改造周圍環境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據科學原理設計和制造物品、解決技術應用的難題、創造豐富多彩的人工世界的一系列活動。了解科學技術推動著人類社會的發展和文明進程。（2）科學探究：能基于所學的知識，通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學的知識，運用分析、比較、推理、概括等方法得出科學探究的結論，判斷結論與假設是否一致。能基于所學的知識，采用不同的表述方式，如科學小論文、調查報告等方式，呈現探究的過程與結論；能基于證據質疑并評價別人的探究報告。能對探究活動進行過程性反思，及時調整，并對探究活動進行總結性評價，完善探究報告。（3）科學態度：表現出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行研究的興趣。能大膽質疑，從不同視角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、設計與制作，培養創新精神（4）科學、技術、社會與環境：了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。2本單元學習內容基于課程標準課程內容中 “技術與工程領域”的高年級段要求。17.1技術發明通常蘊含著一定的科學原理知道很多發明可以在自然界找到原型，能夠說出工程師利用科學原理創造的實例。18.2工程的關鍵是設計利用攝影、文字與圖案、繪圖或實物，表達自己的創意與構想。將自己簡單的創意轉化為模型或實物。根據現實的需要設計簡單器具、生產物品或完成任務。【教材分析】本課從關注蛋殼的結構特征到認識與之相似的拱形結構，并通過探究拱形結構的精妙之處，了解拱形結構在仿生學在建筑物上的應用，本課內容由四部分組成。第一部分，研究雞蛋殼的形狀特點。這里包括兩個活動，一是指導學生觀察并描述蛋殼的特點，激發他們的學習興趣； 二是探究蛋殼的獨特之處，通過試著握碎雞蛋、戳破蛋殼、用蛋殼承載重物，發現蛋殼承受力的形狀優勢。第二部分，觀察比較蛋殼和拱形的外形，并通過測試拱形結構的承重能力，發現拱形和蛋殼都具有承受力大的特點。第三部分，認識拱形建筑和建筑物上的拱形結構，引導學生關注生活中這類仿生物體的應用，進一步夯實對拱形優勢的理解。【教學目標】科學知識：1知道蛋殼的特點。2認識拱形和蛋殼都具有承受力大的特點。3.了解拱形結構在仿生學在建筑物上的應用。科學探究：1能基于所學知識，在事物觀察后提出可探究的科學問題。2嘗試用握、戳等方式破壞蛋殼，直觀感受蛋殼的穩固。3通過對比蛋殼和拱形，探究兩者之間的關系。科學態度：1在進行合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。科學、技術、社會與環境：1 了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。【教學重點】探究蛋殼和拱形的承重能力。【教學難點】探究拱形的承重能力。【教學準備】教師材料：課件和視頻學生材料：完好的雞蛋，蛋殼，平板，紙張，重物。【教學時間】1課時【教學過程設計】探究活動教師活動學生活動探究意圖一、導入1師：請同學們觀看這張圖片，這是什么？2師：為什么超市出售的雞蛋總是用塑料或者紙盒包裹的嚴嚴實實?3師：是的，蛋殼的確易碎，但你可別小看這一枚枚“易碎”的蛋殼，它在建筑業上為人們做出了巨大的貢獻！揭示課題：這節課讓我們一起探尋蛋殼的奧秘吧蛋殼與拱形建筑。1一盒雞蛋。2因為雞蛋是“易碎品”,紙盒可以避免雞蛋破碎。設計意圖：出示一幅常見的“盒裝雞蛋”圖，調動學生的生活經驗，回顧雞蛋“易碎”的特點，將與后續發現蛋殼具有承受力強的特點產生認知沖突，從而加深印象。二、探究蛋殼的結構（一）觀察并描述蛋殼的特點1師：你仔細觀察過雞蛋嗎？接下來請以四人小組為單位觀察雞蛋殼（“完整的”和“打破的”），它是什么形狀？有什么特點？2小結：通過剛剛的觀察，我們不難發現雞蛋的形狀是橢球形的；且蛋殼很薄；用手掰或者敲擊堅固的物體時容易碎。（板書：雞蛋，橢球形，薄，敲和掰的時候易碎）（二）探究蛋殼結構的精妙1師：我們知道母雞孵蛋時，整個身子都壓在蛋上。為什么母雞不會害怕自身重量壓碎雞蛋呢？2師：這樣薄薄的蛋殼，結構上究竟有什么精妙之處？接下來通過三個小實驗一探究竟：【實驗一】3師：用手緊緊握住蛋殼，蛋殼這么薄，能禁得住這樣的擠壓嗎？蛋殼會碎嗎？要注意：握雞蛋時，要均勻用力握，不能掐、磕。）（學生以小組為單位體驗握雞蛋實驗）小結：剛剛同學們嘗試從外面施加均勻的握力，雞蛋沒有碎。【實驗二】1師：如果多幾個雞蛋，是否能承受更大的壓力呢？2師：接下來我們測試四枚雞蛋的承重能力。我們可以怎樣進行測試？3師：是的，我們可以將四枚雞蛋放在塑料瓶蓋上，上面蓋上同樣的瓶蓋；放上一塊平板，在平板上放重物（書），測試四枚雞蛋能夠支撐多重的物體（書本）。4師：你認為這個實驗要注意什么？（四人小組為單位，開展實驗，時間控制在5分鐘）5師：你有什么發現？生：6師：這個實驗現象，說明了什么？7小結：雞蛋殼在承受均勻的外力時，能承受很大的壓力。【實驗三】1師：同學們，請看這幅圖，小雞在做什么？2師：蛋殼能承受很大的外力，但是為什么弱小的雛雞只需要用小嘴輕輕啄幾下就能擺脫天然的“牢籠”？3師：接下來我們用筆尖來模擬一下小雞啄蛋殼的過程吧。每組準備兩只尖頭鉛筆，將鉛筆筆尖懸空相同高度，分別墜落在蛋殼外側和內側同一位置，哪種情況蛋殼不容易被戳破？要注意：半個蛋殼的斷裂面要盡可能地平整一些且不能有裂紋哦。4師：這個實驗說明了什么？1完整的蛋殼是球形的、肉粉色、表面較為光滑。 2打碎的蛋殼從側面觀察，看起來很薄，并且用手輕輕一掰就碎了3敲擊桌子邊緣，蛋殼就開裂了。4我緊緊握住雞蛋，但是蛋殼居然沒有碎！5可以把四枚雞蛋立起來，在上面放上重物，觀察它是否能夠承受壓力。6書本要輕輕放，要居中放不能傾斜一側。7要慢慢放，每放一本要觀察雞蛋是否有開裂的痕跡。8我們小組的承受了十五本書的重量，但是蛋殼還沒有任何要裂開的預兆，可能還能承受更多重量。9說明蛋殼能承受較大的壓力。10小雞在孵化，它正用尖尖的嘴啄破蛋殼！11可能從里面用力和從外面用力是不一樣的。12筆尖落在蛋殼內側（凹面）時，蛋殼裂開了被戳破了。但是筆尖落在蛋殼外側（凸面）時，蛋殼沒有碎、沒有破。 說明雞蛋殼能承受較大的外力，但卻很承受從內部施加的壓力。設計意圖：引導學生觀察蛋殼的特點，主要是關注它的形狀，初步感知雞蛋殼的形狀是橢球形的。設計意圖：通過兩個實驗探究蛋殼的獨特之處，試著握碎雞蛋、戳破蛋殼、用蛋殼承載重物，發現蛋殼承受力的形狀優勢。3、 了解拱形結構 1師：蛋殼為什么有如此大的承受能力？和它的結構是否有關系？2師：蛋殼每個部分都是拱形嗎？如果我們把蛋殼切碎，碎蛋殼是不是拱形呢？3師：我們怎樣判斷蛋殼每個部分都是拱形結構？4小結：通過將蛋殼碎片和尺子作比較，我們能發現整個蛋殼都是拱形結構，拱形結構有什么特點？我們通過下面這個實驗來驗證一下。【實驗四：拱形承重】1師：用兩張 A4 卡紙分別做成平橋和拱橋的橋面，在橋面上放置重物，比較兩者的承重能力。你有什么發現？2小結：拱形結構有和蛋殼相同的特征：堅固、能承重。3討論：為什么拱形結構具有堅固、能承重的特性呢？4總結：拱形受壓時會把這個力傳給相鄰的部分抵住拱足散發的力就可以承受更大的壓力，所以拱形所能承受的力量更重。1可能是因為蛋殼的形狀是拱形的。2蛋殼兩端拱形弧度比較大，其他地方也是拱形，但是弧度不大。3我們可以把蛋殼切碎，用尺子和碎蛋殼碎片作比較，就可以判斷蛋殼的各個部分是否都是拱形的。（學生利用尺子和碎蛋殼進行比較）4重物放上平橋，平橋很快就塌陷了，而拱形能承受更多重物，說明拱形結構能承受更大的力。設計意圖：從蛋殼到拱形，就是從蛋殼的構造過渡到對拱形結構的認識，這是本課探究過程的轉折點，也是引導學生對又一對仿生事例的研究。觀察比較蛋殼和拱形的外形，并通過測試拱形結構的承重能力，發現拱形和蛋殼都具有承受力大的特點。四、生活中拱形結構的應用1出示圖片：國家大劇院、臺北小巨蛋、東京巨蛋、歐洲廣場建筑、意大利悉尼歌劇院2師：請你找出圖片中的拱形結構。3師：請同學上臺在白板上畫出你找到的拱形結構。4師：你還見過哪些拱形建筑或建筑物上的拱形結構？生：拱門、電燈泡【知識加油站】電燈泡：一個直徑十厘米的燈泡兩面可承受一個成人重量的壓力。無梁殿：南京紫金山下靈谷寺景區內有一座國內現存最大的無梁殿。它建于明朝，整座建筑全部用磚壘砌，沒有木梁、木柱，全殿用磚石砌成大大小小的拱券結構，其中正殿東西向并列成三個拱券，中間的拱券跨度達11.5米，高14 米，兩側的拱券稍小，跨度為 5 米，高 7.4 米。全國各地的無梁殿的結構和建筑原理都與此相似。設計意圖：更多地了解拱形結構，需要去發現生活中的拱形建筑，這是對所學知識的一次應用和復習，同時可以擴充學生的認知面。引導學生關注生活中這類仿生物體的應用，進一步夯實對拱形優勢的理解。【板書設計】6.蛋殼與拱形建筑雞 蛋 拱 形（橢球形）【拱形結構】堅固、能承重【知識要點】1. 雞蛋殼是橢球形結構。2. 拱形和蛋殼都具有承受力大的特點。3. 拱形結構被廣泛應用在建筑結構上。激趣導入新課【課堂流程圖】生活中的拱形結構應用了解拱形結構探究蛋殼結構蘇教版小學科學五年級下冊 第2單元仿生