6. 蛋殼與拱形建筑【課標(biāo)落實(shí)】1本單元通過一系列觀察、探究、設(shè)計(jì)等活動(dòng)，落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)高年級(jí)的課程目標(biāo)。（1）科學(xué)知識(shí)：認(rèn)識(shí)人類與自然資源和能源的關(guān)系。了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據(jù)科學(xué)原理設(shè)計(jì)和制造物品、解決技術(shù)應(yīng)用的難題、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界的一系列活動(dòng)。了解科學(xué)技術(shù)推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)程。（2）科學(xué)探究：能基于所學(xué)的知識(shí)，通過觀察、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、案例分析等方式獲取事物的信息。能基于所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用分析、比較、推理、概括等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論，判斷結(jié)論與假設(shè)是否一致。能基于所學(xué)的知識(shí)，采用不同的表述方式，如科學(xué)小論文、調(diào)查報(bào)告等方式，呈現(xiàn)探究的過程與結(jié)論；能基于證據(jù)質(zhì)疑并評(píng)價(jià)別人的探究報(bào)告。能對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行過程性反思，及時(shí)調(diào)整，并對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，完善探究報(bào)告。（3）科學(xué)態(tài)度：表現(xiàn)出對(duì)事物的結(jié)構(gòu)、功能、變化及相互關(guān)系進(jìn)行研究的興趣。能大膽質(zhì)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(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)創(chuàng)新精神（4）科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：了解人類的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)發(fā)展。2本單元學(xué)習(xí)內(nèi)容基于課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容中 “技術(shù)與工程領(lǐng)域”的高年級(jí)段要求。17.1技術(shù)發(fā)明通常蘊(yùn)含著一定的科學(xué)原理知道很多發(fā)明可以在自然界找到原型，能夠說出工程師利用科學(xué)原理創(chuàng)造的實(shí)例。18.2工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)利用攝影、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨?，表達(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想。將自己簡(jiǎn)單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩８鶕?jù)現(xiàn)實(shí)的需要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單器具、生產(chǎn)物品或完成任務(wù)?！窘滩姆治觥勘菊n從關(guān)注蛋殼的結(jié)構(gòu)特征到認(rèn)識(shí)與之相似的拱形結(jié)構(gòu)，并通過探究拱形結(jié)構(gòu)的精妙之處，了解拱形結(jié)構(gòu)在仿生學(xué)在建筑物上的應(yīng)用，本課內(nèi)容由四部分組成。第一部分，研究雞蛋殼的形狀特點(diǎn)。這里包括兩個(gè)活動(dòng)，一是指導(dǎo)學(xué)生觀察并描述蛋殼的特點(diǎn)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣； 二是探究蛋殼的獨(dú)特之處，通過試著握碎雞蛋、戳破蛋殼、用蛋殼承載重物，發(fā)現(xiàn)蛋殼承受力的形狀優(yōu)勢(shì)。第二部分，觀察比較蛋殼和拱形的外形，并通過測(cè)試拱形結(jié)構(gòu)的承重能力，發(fā)現(xiàn)拱形和蛋殼都具有承受力大的特點(diǎn)。第三部分，認(rèn)識(shí)拱形建筑和建筑物上的拱形結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中這類仿生物體的應(yīng)用，進(jìn)一步夯實(shí)對(duì)拱形優(yōu)勢(shì)的理解?！窘虒W(xué)目標(biāo)】科學(xué)知識(shí)：1知道蛋殼的特點(diǎn)。2認(rèn)識(shí)拱形和蛋殼都具有承受力大的特點(diǎn)。3.了解拱形結(jié)構(gòu)在仿生學(xué)在建筑物上的應(yīng)用。科學(xué)探究：1能基于所學(xué)知識(shí)，在事物觀察后提出可探究的科學(xué)問題。2嘗試用握、戳等方式破壞蛋殼，直觀感受蛋殼的穩(wěn)固。3通過對(duì)比蛋殼和拱形，探究?jī)烧咧g的關(guān)系。科學(xué)態(tài)度：1在進(jìn)行合作時(shí)，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(diǎn)?？茖W(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：1 了解人類的好奇和社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)發(fā)展。【教學(xué)重點(diǎn)】探究蛋殼和拱形的承重能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】探究拱形的承重能力?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】教師材料：課件和視頻學(xué)生材料：完好的雞蛋，蛋殼，平板，紙張，重物?！窘虒W(xué)時(shí)間】1課時(shí)【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】探究活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)探究意圖一、導(dǎo)入1師：請(qǐng)同學(xué)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(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)?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(yè)上為人們做出了巨大的貢獻(xiàn)！揭示課題：這節(jié)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?yàn)殡u蛋是“易碎品”,紙盒可以避免雞蛋破碎。設(shè)計(jì)意圖：出示一幅常見的“盒裝雞蛋”圖，調(diào)動(dòng)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，回顧雞蛋“易碎”的特點(diǎn)，將與后續(xù)發(fā)現(xiàn)蛋殼具有承受力強(qiáng)的特點(diǎn)產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而加深印象。二、探究蛋殼的結(jié)構(gòu)（一）觀察并描述蛋殼的特點(diǎn)1師：你仔細(xì)觀察過雞蛋嗎？接下來(lái)請(qǐng)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(diǎn)？2小結(jié)：通過剛剛的觀察，我們不難發(fā)現(xiàn)雞蛋的形狀是橢球形的；且蛋殼很??；用手掰或者敲擊堅(jiān)固的物體時(shí)容易碎。（板書：雞蛋，橢球形，薄，敲和掰的時(shí)候易碎）（二）探究蛋殼結(jié)構(gòu)的精妙1師：我們知道母雞孵蛋時(shí)，整個(gè)身子都?jí)涸诘吧稀槭裁茨鸽u不會(huì)害怕自身重量壓碎雞蛋呢？2師：這樣薄薄的蛋殼，結(jié)構(gòu)上究竟有什么精妙之處？接下來(lái)通過三個(gè)小實(shí)驗(yàn)一探究竟：【實(shí)驗(yàn)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?jiǎn)?？蛋殼?huì)碎嗎？要注意：握雞蛋時(shí)，要均勻用力握，不能掐、磕。）（學(xué)生以小組為單位體驗(yàn)握雞蛋實(shí)驗(yàn)）小結(jié)：剛剛同學(xué)們嘗試從外面施加均勻的握力，雞蛋沒有碎。【實(shí)驗(yàn)二】1師：如果多幾個(gè)雞蛋，是否能承受更大的壓力呢？2師：接下來(lái)我們測(cè)試四枚雞蛋的承重能力。我們可以怎樣進(jìn)行測(cè)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(cè)試四枚雞蛋能夠支撐多重的物體（書本）。4師：你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)要注意什么？（四人小組為單位，開展實(shí)驗(yàn)，時(shí)間控制在5分鐘）5師：你有什么發(fā)現(xiàn)？生：6師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明了什么？7小結(jié)：雞蛋殼在承受均勻的外力時(shí)，能承受很大的壓力。【實(shí)驗(yàn)三】1師：同學(xué)們，請(qǐng)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(lái)我們用筆尖來(lái)模擬一下小雞啄蛋殼的過程吧。每組準(zhǔn)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(cè)和內(nèi)側(cè)同一位置，哪種情況蛋殼不容易被戳破？要注意：半個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(cè)面觀察，看起來(lái)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(lái)，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(cè)。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(yù)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(nèi)側(cè)（凹面）時(shí)，蛋殼裂開了被戳破了。但是筆尖落在蛋殼外側(cè)（凸面）時(shí)，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(nèi)部施加的壓力。設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生觀察蛋殼的特點(diǎn)，主要是關(guān)注它的形狀，初步感知雞蛋殼的形狀是橢球形的。設(shè)計(jì)意圖：通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究蛋殼的獨(dú)特之處，試著握碎雞蛋、戳破蛋殼、用蛋殼承載重物，發(fā)現(xiàn)蛋殼承受力的形狀優(yōu)勢(shì)。3、 了解拱形結(jié)構(gòu) 1師：蛋殼為什么有如此大的承受能力？和它的結(jié)構(gòu)是否有關(guān)系？2師：蛋殼每個(gè)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?cè)鯓优袛嗟皻っ總€(gè)部分都是拱形結(jié)構(gòu)？4小結(jié)：通過將蛋殼碎片和尺子作比較，我們能發(fā)現(xiàn)整個(gè)蛋殼都是拱形結(jié)構(gòu)，拱形結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？我們通過下面這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下?！緦?shí)驗(yàn)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(fā)現(xiàn)？2小結(jié)：拱形結(jié)構(gòu)有和蛋殼相同的特征：堅(jiān)固、能承重。3討論：為什么拱形結(jié)構(gòu)具有堅(jiān)固、能承重的特性呢？4總結(jié)：拱形受壓時(shí)會(huì)把這個(gè)力傳給相鄰的部分抵住拱足散發(fā)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?yàn)榈皻さ男螤钍枪靶蔚摹?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(gè)部分是否都是拱形的。（學(xué)生利用尺子和碎蛋殼進(jìn)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(jié)構(gòu)能承受更大的力。設(shè)計(jì)意圖：從蛋殼到拱形，就是從蛋殼的構(gòu)造過渡到對(duì)拱形結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，這是本課探究過程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)又一對(duì)仿生事例的研究。觀察比較蛋殼和拱形的外形，并通過測(cè)試拱形結(jié)構(gòu)的承重能力，發(fā)現(xiàn)拱形和蛋殼都具有承受力大的特點(diǎn)。四、生活中拱形結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1出示圖片：國(guó)家大劇院、臺(tái)北小巨蛋、東京巨蛋、歐洲廣場(chǎng)建筑、意大利悉尼歌劇院2師：請(qǐng)你找出圖片中的拱形結(jié)構(gòu)。3師：請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)在白板上畫出你找到的拱形結(jié)構(gòu)。4師：你還見過哪些拱形建筑或建筑物上的拱形結(jié)構(gòu)？生：拱門、電燈泡【知識(shí)加油站】電燈泡：一個(gè)直徑十厘米的燈泡兩面可承受一個(gè)成人重量的壓力。無(wú)梁殿：南京紫金山下靈谷寺景區(qū)內(nèi)有一座國(guó)內(nèi)現(xiàn)存最大的無(wú)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(jié)構(gòu)，其中正殿東西向并列成三個(gè)拱券，中間的拱券跨度達(dá)11.5米，高14 米，兩側(cè)的拱券稍小，跨度為 5 米，高 7.4 米。全國(guó)各地的無(wú)梁殿的結(jié)構(gòu)和建筑原理都與此相似。設(shè)計(jì)意圖：更多地了解拱形結(jié)構(gòu)，需要去發(fā)現(xiàn)生活中的拱形建筑，這是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次應(yīng)用和復(fù)習(xí)，同時(shí)可以擴(kuò)充學(xué)生的認(rèn)知面。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中這類仿生物體的應(yīng)用，進(jìn)一步夯實(shí)對(duì)拱形優(yōu)勢(shì)的理解?！景鍟O(shè)計(jì)】6.蛋殼與拱形建筑雞 蛋 拱 形（橢球形）【拱形結(jié)構(gòu)】堅(jiān)固、能承重【知識(shí)要點(diǎn)】1. 雞蛋殼是橢球形結(jié)構(gòu)。2. 拱形和蛋殼都具有承受力大的特點(diǎn)。3. 拱形結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)上。激趣導(dǎo)入新課【課堂流程圖】生活中的拱形結(jié)構(gòu)應(yīng)用了解拱形結(jié)構(gòu)探究蛋殼結(jié)構(gòu)蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè) 第2單元仿生