科学六年级下册4.设计塔台模型教学设计

4.设计塔台模型

【教材简析】

通过前面3节课的学习，学生已经了解了工程基本特征和要求。第一课《了解我们的住房》主要是引导学生认识身边的工程实例，住房的结构设计是因为人们日常家居生活所需而设计的，各个功能区需要有哪些特征和怎样组合设计并建造的问题，通过了解学生对工程技术有了初步感知和发现。第二课《认识工程》主要是引导学生了解工程设计与建造当中需要面对哪些问题，又是怎样设计和建造的，在解决问题的过程中又要注意哪些问题，科学技术在工程建造中又有哪些决定性作用等，以认识工程的基本方式和其中的学问。第3-7课教材安排学生进行一个简单的工程实践活动，主要是引导学生通过做中学、做中研的方式在主动参与和体验的过程中，培养工程技术的相关素养，激发学生的解决问题的兴趣和能力。第三课《建造塔台》主要引出工程项目的任务目标，主要围绕为什么要建造塔台？需要有哪些功能？尝试初定方案和制定标书，接受任务并行动起来。第四课《设计塔台模型》，设计是工程技术的关键，设计的优劣直接决定工程的质量，工程的关键是设计，因此本课的任务也是相对重要的，需要充分调动学生的设计思维和兴趣，努力优化设计方式，直至达到设计要求。

任务板块，教材考虑到学生的基础，提出建造塔台的基本要求和基本材料，这是设计工作围绕的中心要求，以便于学生在设计中有所权衡。这样的任务要求对工程设计教学来说是一种简单有效的方法，因为设计本身就是在具体要求限制下的技术突破，已达到最优的效果。

制订方案板块，分为依据评价表思考问题、设计活动、设计成果三个流程，第一环节就是要明确设计任务并思考相关对策，设计活动考虑到塔台模型的坚固性、简洁性和稳定性需要有哪些技术的思考，同时在思考和测试中设计方案，并用图文并茂的方式呈现设计成果。

研讨活动，学生对小组成员设计的方案，进行班级展示，相互了解和学习，相互思考和质疑，取长补短，在研讨中完善和修正设计方案。

【学情分析】

现在的六年级学生对工程技术没有经过系统化的参与，有的就是学生日常生活中的自主性尝试。学生需要通过科学课堂，进行系统化的工程技术的参与式学习，在体验和实践中，感悟工程设计的基本方法和精神，为学生的工程设计素养做好启蒙教育。

【教学目标】

[科学概念目标]

1.工程设计是-个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。

2.工程设计中蕴含着一定的科学知识。

[科学探究目标]

1.能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。

2.能根据限制条件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。

3.能深人思考，发现并解决设计中的难点问题。

4.能反思自己的设计，不断改进。

[科学态度目标]

1.对工程设计抱有极强的兴趣。

2.愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。

3.具有反思意识，能听取同学的意见并不断改进自己的设计。

[科学、技术、社会与环境目标]

感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。

【教学重难点】

[重点]明确塔台的设计要求，小组合作设计塔台模型方案

[难点]如何设计塔台模型，并有效优化

【教学准备】

[学生]塔台竞标书、学生活动手册。

[教师]班级记录表、评价表、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。

【教学过程】

一、聚焦：揭示课题（预设3分钟）

[素材准备：出示操场场景照片或课本塔台图片]

1.教师引导学生思考工程设计的基本流程，即设计、制作、测试、评估、改进等一系列的活动。

2.引导学生说一说各环节的重要性和彼此之间的关系。

3.揭示课题《设计塔台模型》。

二、任务

导语：同学们，我们的设计挑战任务是有任务限制的，需要我们在有限的资源下，做出不一般的效果。让我们一起来挑战吧！

1.要求。

（1）提问：我们的任务需要做到哪些要求呢？请边了解边思考我们的预案。

要求：以小组为单位，用材料制作一个高60厘米的塔台(底部不得粘在桌面上)。要求进行图形和文字的设计,使用所给的材料，塔台必须保证站立且能承受一定的重量和风力，并具有一定的抗震能力，还要尽量节省材料。看一看哪组设计的作品能达到稳固、美观、价廉的平衡。

（2）提问：同学们设计要求是必须要明白的，它是我们设计的标准。大家看懂要求了吗？你能用简单词语表述清楚吗？

关键词：设计塔台模型要求的关键词：高60厘米、底部不得粘、图文设计、使用规定材料，承重、抗风、抗震、节省、美观。

（3）提问：大家能用简单的句子表述清楚要求吗？

关键句：规定的材料范围用最简单的方案，完成最稳固最合理的塔台模型设计方案。

2.材料 (每组)

[材料准备：70根20厘米长的吸管（单价1元）、剪刀(1或2把)、胶带（单价2元）、三角和直方连接件（单价1元），尺子(1或2把)。]

（1）提问：有了目标，我们的材料有哪些呢？大家有什么想法？

教师出示材料，大家谈一谈对材料的一些了解和疑问，以统一思想，便于设计。

[材料准备：评价表]

（2）提问：我们最终的设计目标具体有哪些评价指标呢？欢迎大家谈一下自己的理解和看法。

塔台模型制作评价表

评价指标 最高要求层级 满分

图文说明 合理设计图文并茂，表述条理清晰,

每部分加工和用量详细明了 3分

分工合作 明确分工且贯彻实施 3分

塔高 达到60厘米的高度 3分

顶端承重 顶端承重最大 3分

抗风能力 能抵御3级(大风量)风吹 3分

抗震能力 能抵御3级(强)震动 3分

美观 结构合理美观处于最高水平 3分

材料成本 材料成本最低 3分

统计 满分 24分

教师介绍我们的评价指标分成三个等级，以上是最高等级要求，然后学生对评价指标进行详细了解，谈看法，说感受。

三、制订方案

[材料准备：班级记录表、塔台竞标书、学生活动手册、三角形与正方形的框架实物]

1.依据评价表思考问题。

（1）引导：评价表就是我们设计的方向和目标，为此我们还有很多事情要考虑，以下问题如何破解，这是我们都要面对的。

①为了尽可能达到60厘米的塔高，你们的设计是如何考虑材料使用的?

②哪些设计是为了稳固塔台模型?如何保证塔台不倒下?

③如何保证塔台的倾斜角最小?

④什么因素会导致塔台产生倾斜角?

⑤如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震?

（2）教师引导班级和小组同学进行研讨和思辨。

2.设计活动。

（1）前期思考

提问：塔台模型的首要目标就是坚固耐用，简单吸管组合是否可以达到要求？用什么结构比较稳固？

学生经过交流：

提出多用三角形的实施建议，然后老师每个小组提供一对三角形和四边形（也可以学生自制），引导学生进行对比测试，自然就验证出三角形稳定性好的结构原理。

当提出上小下大稳定性好的时候，也可以引导学生自己寻找验证的方法，如铅笔尖朝下和铅笔尖朝上的对比实验，以验证学生的猜测。

另外，需要考虑的问题还有以下等等。

①接口处固定牢固。

②底座要什么形状?要多大才能保证高塔的稳固?

③底座不能太大，否则材料不够用啦!

（2）图纸设计

引导：刚才大家对设计中的相关问题都进行了研讨，我相信大家都有了设计的实力，但是设计的道路上是没有最好，只有更好的。

下面请同学们自主设计，建议以图文并茂的方式进行，设计中每位同学可以都设计一个，然后组内讨论分析，或者取长补短的方式完善组内的代表方案。

四、研讨

[材料准备：学生活动手册]

引导：设计方案是由成熟是需要经历反复推敲和修正的，直到达到设计要求才行。

教师出示以下问题，动员班级学生进行质疑和研讨。

1.你们的设计方案完备吗?是否考虑到了各个因素?

2.你们的设计方案还有需要调整的地方吗?打算怎样进一步调整?

【教学后记】