1、4.设计塔台模型【教材简析】从2022版科学课程标准的课程内容来看，本单元处在“工程设计与物化”部分。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
2、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
3、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：通过设计设计塔台模型，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
4、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。【教学过程】一、激发兴趣、聚焦问题（预设5分钟）材料准备：课件、塔台模型图片。1.展示塔台模型，明确模型意义出示教科书塔台图片，让学生观察塔台的结构和外观。明
5、确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他们的设计。引导学生像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建筑塔台的过程。2.创设情境，聚焦任务谈话：我们从今天开始，一起像工程师一样，来设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。【设计意图】通过谈话的方式强调建立模型的重要性，明确本课的学习活动方向。同时指明本课之后的连续几课都是围绕建筑塔台而开展模型的设计、制作、测试、评估、改进等一系列活动。通过引导学生观察真实塔台图片，让学生初步了解塔台的结构和外观。二、明确任务：设计塔台模型（预设10分钟）材料准备：课件、指导性微课、三角形与正方形的框架实物
6、。（一）明确工程要求和材料1.出示教科书中建造塔台的要求。提问：我们要做一个什么样的塔台？我们一起来看看学校对建造塔台有什么要求。提示学生阅读教科书中要求: 塔台的高度为60厘米; 底部能够移动,不能站在桌面上; 坚固并有承重能力; 具有抗风抗震能力; 美观、节省材料;使用所给的材料: 70根20厘米长的吸管、剪刀(1或2把)、胶带、尺子(1或2把)。2.观察课件出示的世界著名建筑图片及其设计图样稿（埃菲尔铁塔）。提示：工程设计图纸都是工程师按照一定的标准和规范绘制的，这样施工方才能按照工程师的构想和设计来开展施工作业。初步提出对于设计图纸和设计活动的要求：我们的设计图纸也要有一定的标准和规范
7、。3.介绍工程设计图的一般设计流程和施工图的具体分类。引导： 一般设计图需要基本图纸和详图两部分，但我们小学生画设计图时，只需要利用我们在数学课和美术课上学到的关于测量绘图的知识，画简图即可。4.通过观察埃菲尔铁塔和鸟巢体育馆的建筑细节了解三角形对于结构稳固性的作用。引导：通过观察埃菲尔铁塔和鸟巢体育馆的框架结构，你有没有发现有一种形状经常出现呢？是的，因为三角形具有稳定性，大量三角形的运用能使我们的建筑更加牢固可靠，大家在设计塔台时也可以借鉴。演示三角形与正方形的框架实物，对比稳定性。（三）阅读塔台模型制作评价表1.引导：我们来阅读教科书中的塔台模型制作评价表。2.阅读后结合工程要求，了解细
8、化评价标准和相应分值，明确塔台模型设计具体要求。【设计意图】通过明确塔台设计和设计图纸的具体要求,便于学生依照设计图纸建立出符合要求的塔台模型。老师还需提示学生高度、稳定性、承重是必需达成的重要指标。评价表是学生进行塔台模型设计的重要帮手。评价表不仅整合了任务板块的全部要求，还进行了细化，帮忙学生在设计过程中整合各项因素、达到要求的平衡点。三、制订方案，开展设计（预设20分钟）材料准备：课件、指导性微课、塔台标书（内含空白设计图）（一）依据评价表思考问题归纳教学课件出示教科书中的几个问题，并引导学生思考。1. 如何保证塔台达到要求高度的同时不倒下？2.如何保证塔台的倾斜角最小？3.如何保证塔台
9、能抵御大风或一定级别的地震？利用微课出示设计方案中设计图的绘制规范和技巧，包括三视图、比例尺、加固方案、抗震设计等。（耐震，可以在塔台模型中加入大量三角形。制震，可以在塔台模型底部加大面积或加大重量。免震，可以在塔台模型底部加滚珠。）谈话：以上这些问题大家不用马上回答，各小组在设计中思考、交流、讨论，共同研究解决方案。（二）开展设计活动1.出示教科书中的学生交流图。利用多媒体课件出示教科书中的学生交流图，学生阅读对话框中的提示内容。要求设计图纸清楚明了，有条理，表达方式全面，有文字、图画、数字、标记等。小组分工明确、系统，有序开展设计活动。2.交流设计关键点。进行全班交流，相互提示交流塔台模型
10、设计的关键点。3.小组设计塔台模型。下发与活动手册相同的设计方案记录表，学生小组开展塔台模型设计活动。适时指导，随时提醒学生协同设计评价表中的各个项目，提示在设计塔台整体结构时多用三角形。（三）展示设计成果1.谈话：请各组成员一起来介绍、展示设计方案。同学们一起交流，各组讲解尽可能翔实、完整，这样更有利于相互理解、相互交流、相互帮助。2.介绍设计方案，全班交流。【设计意图】通过教科书上气泡图的提示语，使学生进一步了解到设计工作的重要性，体会工程中各个系统之间是相互影响、相互制约的。学生亲历在限制条件下进行设计的活动，感受工程设计的简单性和重要性。通过展示交流活动，促使全班进行互评、互鉴。四、研
11、讨（预设5分钟）材料准备：课件、班级记录单（一）我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？在展示设计成果活动中，小组汇报后，提出此问题。组织小组间质疑、解释、交流、互动，帮助每一组反思自己的设计方案。（二）我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？在展示设计成果活动中，在第一个问题研讨后，提出此问题。组织各小组寻找自己设计方案中的问题。学生借鉴其他小组设计方案的优秀经验，小组研讨解决方案，制订调整计划，及时整改设计方案，填补出现的漏洞和问题。【设计意图】以上两个问题融合在展示设计成果中，通过问题(1)引导学生进行自查和互评，问题(2)引导学生发觉问题并准时改进设计，各个小组可以
12、互相补充、互相借鉴、各自完善设计方案。4.设计塔台模型1.高度、安全、承重。2.底部能移动、抗风抗震、坚固耐用。3.成本、分工、坚固、美观、价廉。规范设计 三角形应用 抗震设计【板书设计】【疑难解答】1学生在本课之前，从来没有设计过建筑物，也没有画过设计图纸，老师改如何指导学生将自己脑中的想法表现在图纸上呢？首先，老师要让学生明确塔台的设计要求，设计要求不要只在课件中出示，因为课件切换后学生就会忘记具体的设计要求，所以老师要讲塔台的设计要求用板书的形式写在黑板上，这样学生就能随时浏览明确设计要求。第二，设计图纸的画法一定要有章可循，不能随意的画，所以要求老师一定要让学生仔细地看指导微课，提示学生设计图纸需清楚明了，有条理，表达方式全面，有文字、图画、数字、标记等。最后老师可将微课停留在演示画法那一帧，供学生学习参考。2学生在学习了本节课前半部分后，后半节课又要设计又要绘制设计图，时间来不及怎么办？这节课时间较为紧张，建议老师引入部分可以开门见山，节约时间。本节课的设计需要学生在小组内根据要求集思广益来设计，一定要让学生明确分工，这样开展设计才能游刃有余。如果课时来得及，建议再多花半节课时间来开展设计。
