設計塔臺模型教學設計【教材分析】一個“工程”建造的系統工程包括：明確任務設計建造（模型）測試評估改進。從本課開始，學生的學習視角從對工程的整體認知轉到到工程設計這一核心內容。與之相應，教科書的編寫體例不再沿用四個板塊的模式，而是以工程建設的基本程序展開。教科書一開始就提出“建立模型是工程設計中的重要環節，工程師常通過建立模型來測試他們的設計。”，明確建立模型的重要意義。隨后，教科書對塔臺模型的設計提出了明確的要求，同時提供材料清單以及評價表，一方面指導學生設計方向，另一方面從評估的角度利用評價表規范設計方案。此外，教科書提出了5個問題供學生制定方案時思考，引導學生全面細致地考慮設計問題，幫助學生突破技術難點，盡可能設計出符合要求的塔臺模型方案。本課的內容是對上一節“標書”的具體化，聚焦塔臺設計這個關鍵點來展開工程實踐活動的。下一節建造塔臺模型要依照本課的設計方案來實施，單元結束課也要對本課設計的不足進行改進。所以本課的內容在整個單元中起到很重要的承上啟下作用。【學情分析】本單元的學習活動始終基于模型展開，有利于學生體會設計、建立模型在工程中的重要性。盡管本課為學生設計塔臺模型提供了必要的支持，但對于學生來說依然具有挑戰性，學生要經歷多維度的思考與權衡，最終整合出最為合適的設計，在設計思考過程中，學生將再一次感受到工程設計的復雜性。第一個挑戰是設計圖的繪制，學生的設計意識比較薄弱，對工程設計的要素接觸較少，教師需要強調設計圖紙的基本要求，如必要的文字、圖形、數字等標注說明，及要繪制不同視角的設計圖，全方位展現等。第二個挑戰是技術難關的突破，如形狀結構設計、穩定性、控制傾斜等，教師需要引導學生發現其中的科學知識，為模型設計奠定知識基礎，同時理解“工程是運用科學和技術進行設計、解決實際問題和制造產品的活動”這一主要概念。【教學目標】科學概念目標1.工程設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各個因素之間的關聯。2. 工程設計中蘊含著一定的科學知識科學探究目標1.能根據建造塔臺的具體任務，綜合考慮相關因素，制定出建造方案2.能根據限制條件設計出符合要求的塔臺模型，并能用文字和繪圖的方式表達創意。3.能深入思考，發現并解決設計中的難點問題。4.能反思自己的設計，不斷改進。科學態度目標1.對工程設計抱有極強的興趣。2.愿意與小組成員合作、交流，共同完成設計任務。3.具有反思意識，能聽取同學的意見并不斷改進自己的設計。科學、技術、社會與環境目標1.感受到科學知識對設計好塔臺的重要作用。【教學重難點】重點：認識并理解工程設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮各個因素及之間的關聯難點：能根據建造塔臺的具體任務，在限制條件下設計出符合要求的塔臺模型，并能用文字和繪圖的方式表達創意。【材料準備】實驗器材：設計圖紙、評價表、三角形與正方形的框架實物、鉛筆、尺子【教學流程圖】【教學過程】1.聚焦出示教科書塔臺圖片，讓學生觀察塔臺的結構和形狀。教師指出建立模型是工程設計中的重要環節，工程師通常通過建立模型來測試他們的設計。從這節課開始，我們也要像工程師一樣，設計、制作、測試、評估、改進塔臺模型，經歷建造塔臺的過程。設計意圖：通過談話的方式強調建立模型的重要性，明確本課的學習活動方向。同時指明本課之后的連續幾課都是圍繞建造塔臺而開展模型的設計、制作、測試、評估、改進等一系列活動。教師通過引導學生觀察真實塔臺圖片，讓學生初步了解塔臺的結構和形狀。2、任務：設計塔臺模型（1）明確任務要求和材料教師提問：學校給定了建造塔臺的要求，我們能按照要求設計塔臺嗎？學生活動：閱讀教科書中的要求。教師和學生共同總結設計要求：設計圖有圖形、數字、文字、標志等細致說明；塔臺的高度為60厘米，底部不能站在桌面上；穩固，具備一定的承重、抗風、抗震的能力；價廉，盡量節省材料；美觀; 使用所給的材料。教師出示材料選取要求，展示材料實物：70根20厘米長的吸管、剪刀（1或2把）、膠帶、尺子（1或2把）設計意圖：創設真實任務情景，同時明確塔臺設計和設計圖紙的具體要求，便于學生依照設計圖紙建立出符合要求的塔臺模型。教師還需提示學生高度、安全性、承重是必須達成的重要指標。（2）明確塔臺模型評價標準學生閱讀教科書中的塔臺模型制作評價表，了解細化評價標準和相應分值。教師提問：我們有哪些相應的評分標準呢？引導學生再次明確塔臺必須達到的限制條件，同時利用評價表的細節描述，為學生指明設計方向。設計意圖：評價表是學生進行塔臺模型設計的重要幫手。評價表不僅整合了任務板塊的所有要求，還進行了細化，幫助學生在設計過程中整合各項因素、達到要求的平衡點，體會工程設計的復雜性。3、制定方案（1）突破技術難點教師依次提出5個問題，并引導學生思考，學生進行小組研討。 為了盡可能達到60厘米的塔高，你們的設計是如何考慮材料使用的？ 哪些設計是為了穩固塔臺模型教師出示埃菲爾鐵塔等塔臺的圖片，提問這些塔臺設計有什么共同點？（學生發現塔臺有很多三角形）教師出示三角形與正方形的框架實物，提問：那個形狀更穩定？學生實驗：用食指分別從兩種形狀物體上部中點往下壓，感受對比它們的承受力，觀察對比它們形狀的改變。（發現三角形狀抗壓、穩固）設計意圖：從實物圖片觀察到模型實驗感受，使學生理解三角形結構穩定的特征，后續應用這一科學發現到塔臺模型設計中。在這一過程中，學生感受到工程中蘊含著科學原理，為制作模型打下良好的知識基礎。 如何保證塔臺不倒下？如何保證塔臺的傾斜角最小？ 什么因素會導致塔臺產生傾斜角？設計意圖：問題和問題引導學生思考穩定性、傾斜角的問題，教師提示學生合理設計圖紙，在塔臺設計圖的各個面上，標注面的大小，以此控制塔臺的傾斜，以達到要求。學生進一步體會設計圖紙中文字、數字、標志說明的重要性。 如何保證塔臺能抵御大風或一定級別的地震教師出示抗震設計示意圖，講解三種抗震方法，并提示學生這些也算入材料成本項。學生分析交流、自由選擇a. 耐震：加大底部面積或加重底座重量b. 制震：塔臺底部加入彈簧c. 免震：塔臺底部加滾珠設計意圖：對于抗風、抗震這一技術難關，教師需要提供資料幫助學生理解不同的抗震方法及其原理，以便后續設計的順利進行，同時讓學生感受工程建設和科學技術之間的聯系。（2）設計圖紙教師提示學生閱讀教科書上氣泡圖內的文字，學生思考交流設計的關鍵點，教師再次提醒設計圖繪制的要求：有圖形和文字標注、隨時利用評價表明確設計標準。小組設計塔臺模型。設計意圖：通過教科書上氣泡圖的提示語，使學生進一步了解到設計工作的重要性，體會工程中各個系統之間是相互影響、相互制約的。學生親歷在限制條件下進行設計的活動，感受工程設計的復雜性和重要性。（3）展示交流設計成果學生代表進行設計方案的講解和展示，全班交流，教師提示學生的講解盡可能詳實、完整。設計意圖：通過展示交流活動，促使全班進行互評、互鑒。4、研討教師提問：（1）我們的設計方案完備嗎？是否考慮到了各個因素？（2）我們的設計方案還有需要調整的地方嗎？打算怎樣進一步調整？小組交流討論，制定調整計劃、改進設計方案。設計意圖：以上兩個問題融合在展示設計成果中，通過問題（1）引導學生進行自查和互評，問題（2）引導學生發現問題并及時改進設計，各個小組可以互相補充、互相借鑒、各自完善設計方案。【板書設計（生成）】【板書說明】和學生一起總結出塔臺模型的設計要求和圖紙的繪制要求。【實驗記錄單】設計塔臺模型記錄單班級：___________ 小組：___________ 日期：_____________任務設計制作塔臺模型設計要求1、設計圖有圖形、數字、文字、標識等細致說明2、塔臺的高度為60厘米、底部不能粘在桌面上3、穩固，具備一定的承重、抗風、抗震的能力4、價廉，盡量節省材料5、美觀材料吸管 （數量：____________） 膠帶（數量：_____________）連接器（數量：____________） 剪刀（數量：_____________）設計圖頂部底部側面塔臺模型制作評價表項目1分2分3分得分文字及圖畫設計缺少文字和圖畫設計設計了文字和圖畫說明，但是說明較混亂、缺乏條理，沒有用數字進行定量說明或者沒有關鍵性的箭頭指示等合理地設計了文字和圖畫說明，對設計結構的表述條理清晰，對每部分使用的材料進行了分工和用量的詳細介紹分工合作分工不明確有基本的分工，但是分工不系統，或執行分工不徹底，或有未承擔任務的成員有明確的分工且貫徹實施，為每個成員安排了相應的任務，并且每個成員都明確自己的任務，能有組織地進行塔高沒有達到60厘米的高度基本接近60厘米的高度到達60厘米的高度頂端承重頂端無法承重或頂端承重為所有小組中的最小頂端承重為所有小組的中等水平頂端承重為所有小組中的最大防風能力能抵御1級（小風量）風吹能抵御2級（中等風量）風吹能抵御3級（大風量）風吹防震能力能抵御1級（輕微）震動能抵御2級（較強）震動能抵御3級（強）震動美觀結構欠佳、制作粗糙，或在所有小組中最差結構比較合理、外形較為美觀，或在所有小組中處于中等水平結構合理、外形美觀，或在所有小組中處于最高水平材料成本統計材料成本在所有小組中最高材料成本在所有小組中處于中等水平材料成本在所有小組中最低