【虞小科课堂实践】六下《设计塔台模型》教学思考和实践反思 [复制链接]

【教材简析】

从单元整体设计来看，本单元是让学生经历“明确任务——设计——建筑(模型)——测试——评估——改进”这一完整的工程设计过程。从本课开始，学生的学习视角从对工程的整体认知转到到工程设计这一核心内容。与之相应，教科书的编写体例不再沿用四个板块的模式，而是以工程建设的基本程序展开。教科书一开始明确建立模型的重要意义。随后对塔台模型的设计提出了明确的要求，同时供应材料清单以及评价表，一方面指导学生设计方向，另一方面从评估的角度利用评价表规范设计方案。此外，教科书提出了5个问题供学生制定方案时思考，引导学生全面细致地考虑设计问题，帮忙学生突破技术难点，尽可能设计出符合要求的塔台模型方案。本课的内容是对上一节“标书”的具体化，聚焦塔台设计这个关键点来展开工程实践活动的。下一节建筑塔台模型要依照本课的设计方案来实施，单元结束课也要对本课设计的不足进行改进。所以本课的内容在整个单元中起到很重要的承上启下作用。

【学情分析】

本课为学生设计塔台模型提供了必要的支持，但是对于学生来说仍然具有挑战性，学生要经历多维度的思考与权衡，最终整合出最为合适的设计方案。第一个挑战是设计图的绘制，学生的设计意识比较薄弱，对工程设计的要素接触较少，对设计图纸上必要的文字、图形、数字等标注以及要绘制不同视角的设计图，全方位呈现等都不清楚，老师需要引导学生发觉其中的学问，知道工程要以科学和技术为基础。第二个挑战是认识设计方案中各影响因素之间的关系，如结构设计、稳定性、把握倾斜等。同时理解“工程活动的本质是创造人工实体，设计与物化是其中的重要环节”这一主要概念。【教学目标】

科学观念：通过塔台模型，认识到工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。知道工程要以科学和技术为基础。

科学思维：能深入思考，用分析、判断的方法发现并解决设计中的难点问题。

探究实践：能根据限制条件设计、绘制出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。能反思自己的设计，不断改进。

态度责任：对工程设计抱有极强的兴趣。在设计与绘制塔台设计图时愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。具有反思意识，能听取同学意见并不断改进自己的设计。

【教学重难点】

重点：认识并理解工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及其之间的关联。

难点：能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，在限制条件下设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。

【教学准备】

教师：班级记录表、评价表、三个空瓶子、三角形与正方形的框架实物、建筑物图片、铁塔图片、教学课件。

学生：塔台标书、学生活动手册、记录表。

后各个小组可以互相补充、互相借鉴，各自完善设计方案。期待在你们在下节课的制作环节大放光彩！

【互动】
1.这里两个空瓶子，一个正放，一个倒放，你们觉得哪一个瓶子不容易倒，（预设：正放的）这时候吹来一阵风（倒放的倒了）你们能说说理由吗？（预设：因为正放的底部接触面积更大）总结：像这样上小下大的结构更稳定
2.你有没有办法让倒放的空瓶子变得更稳定些呢？（预设：加水）这时候又吹来一阵风（倒放空瓶子的倒了），底部加水后更稳定了，这又是为什么呢？（变重了）总结：加入水后改变了瓶子重量分布，像这样上轻下重的结构更稳定。

【教学过程】
一、激发兴趣、聚焦问题（预设3分钟）  

1.提出任务：学校要在操场上建造一座塔台，以供足球教练站在塔台上指挥队员训练。现在任命你们为本次塔台建造的工程师，在建造塔台之前我们需要先建立一个塔台模型
2.出示不同的模型
建立模型是工程设计中的重要环节，工程师通常通过建立模型来测试它们的设计。模型在我们的生活中也很常见，比如：建筑模型、汽车设计模型、产品设计模型
3.明确流程
请思考建立塔台模型我们需要做些什么？(预设: 画设计图、考察、制作、测试、评估···)
从今天开始我们要像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进我们的塔台模型。这节课我们先完成塔台模型的设计。

二、明确任务：设计塔台模型（预设12分钟）
1.这是学校对塔台模型建造的要求
塔台高度60厘米（底部不得粘在桌面上）
塔台须保证站立且有承重能力
塔台应具有一定的抗风抗震能力
美观、节省材料（70根吸管）
提问：请同学用几个词语来概括这些要求（预设：塔高、稳固、美观、成本）
2.这是材料超市，我们可以挑选材料进行设计制作，里面有：70根18.8厘米长的吸管，剪刀，胶带，直尺，卷尺，连接件。
提问：连接件分为三类，请同学们根据图片提示猜一猜它们的作用：两通连接件（用来延长吸管），四通连接件（可以对多根吸管进行对接），单通连接件（配合四通连接件使用，可调整倾斜角度）

3.出示评价表（评价前置，简化课本评价表）
让我们一起来看看塔台模型制作评价表，它整合了全部要求，并明确了模型设计的限制条件，请同学们在设计时综合考量这些要素。
提问：请仔细阅读评价表思考在设计过程中我们可能会遇到哪些问题？

4. 技术难关大突破

(1) 高度——如何达到60厘米的塔高（大概是几根吸管的高度？是斜边高度还是垂直高度？你是选择一步到位，还是层层递进？）

(2) 稳固——哪些设计可以稳固塔台，抵御大风、地震（整体上：框架结构、上轻下重、上小下大;细节上:三角形结构）

(3) 美观——如何提升塔台的颜值？（从整体从细节上）

(4) 成本——怎样兼顾稳固的同时节省材料？【评价：看来要完成塔台设计，还需要综合考虑各因素之间相互制约的关系。老师期待大家可以找到塔高、稳固、美观、成本平衡点】

三、规范并开展设计 （预设18分钟）
1.规范设计
这是埃菲尔铁塔设计图，同学们什么感受？（精密、复杂），正是由于如此精细、复杂的设计图，施工人员才能按照设计图进行建造和定期维护，埃菲尔铁塔才能屹立133年不倒。
（出示几种典型的设计图样本），请大家对比这两幅设计图，思考条理清晰的设计图需要有哪些要素？图画（顶部设计图、底部设计图、侧面设计图，通过多方位的平面图，才能把立体模型更好的呈现）、文字（解释说明）、数字（方便成本估算）

2.老师给大家准备了部分材料样品，大家可以进行尝试，小组研讨并完成设计图
完成设计后请统计吸管数量并完成自评.
挑选出最能体现小组设计理念的设计图，挂到展示区
注意时间分配，时间15分钟
请组长上台领取材料和记录单