設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】一個(gè)“工程”建造的系統(tǒng)工程包括：明確任務(wù)設(shè)計(jì)建造（模型）測試評估改進(jìn)。從本課開始，學(xué)生的學(xué)習(xí)視角從對工程的整體認(rèn)知轉(zhuǎn)到到工程設(shè)計(jì)這一核心內(nèi)容。與之相應(yīng)，教科書的編寫體例不再沿用四個(gè)板塊的模式，而是以工程建設(shè)的基本程序展開。教科書一開始就提出“建立模型是工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，工程師常通過建立模型來測試他們的設(shè)計(jì)?！保鞔_建立模型的重要意義。隨后，教科書對塔臺(tái)模型的設(shè)計(jì)提出了明確的要求，同時(shí)提供材料清單以及評價(jià)表，一方面指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方向，另一方面從評估的角度利用評價(jià)表規(guī)范設(shè)計(jì)方案。此外，教科書提出了5個(gè)問題供學(xué)生制定方案時(shí)思考，引導(dǎo)學(xué)生全面細(xì)致地考慮設(shè)計(jì)問題，幫助學(xué)生突破技術(shù)難點(diǎn)，盡可能設(shè)計(jì)出符合要求的塔臺(tái)模型方案。本課的內(nèi)容是對上一節(jié)“標(biāo)書”的具體化，聚焦塔臺(tái)設(shè)計(jì)這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來展開工程實(shí)踐活動(dòng)的。下一節(jié)建造塔臺(tái)模型要依照本課的設(shè)計(jì)方案來實(shí)施，單元結(jié)束課也要對本課設(shè)計(jì)的不足進(jìn)行改進(jìn)。所以本課的內(nèi)容在整個(gè)單元中起到很重要的承上啟下作用?！緦W(xué)情分析】本單元的學(xué)習(xí)活動(dòng)始終基于模型展開，有利于學(xué)生體會(huì)設(shè)計(jì)、建立模型在工程中的重要性。盡管本課為學(xué)生設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型提供了必要的支持，但對于學(xué)生來說依然具有挑戰(zhàn)性，學(xué)生要經(jīng)歷多維度的思考與權(quán)衡，最終整合出最為合適的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)思考過程中，學(xué)生將再一次感受到工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。第一個(gè)挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)圖的繪制，學(xué)生的設(shè)計(jì)意識(shí)比較薄弱，對工程設(shè)計(jì)的要素接觸較少，教師需要強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)圖紙的基本要求，如必要的文字、圖形、數(shù)字等標(biāo)注說明，及要繪制不同視角的設(shè)計(jì)圖，全方位展現(xiàn)等。第二個(gè)挑戰(zhàn)是技術(shù)難關(guān)的突破，如形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性、控制傾斜等，教師需要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的科學(xué)知識(shí)，為模型設(shè)計(jì)奠定知識(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)理解“工程是運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問題和制造產(chǎn)品的活動(dòng)”這一主要概念。【教學(xué)目標(biāo)】科學(xué)概念目標(biāo)1.工程設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合考慮各個(gè)因素之間的關(guān)聯(lián)。2. 工程設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含著一定的科學(xué)知識(shí)科學(xué)探究目標(biāo)1.能根據(jù)建造塔臺(tái)的具體任務(wù)，綜合考慮相關(guān)因素，制定出建造方案2.能根據(jù)限制條件設(shè)計(jì)出符合要求的塔臺(tái)模型，并能用文字和繪圖的方式表達(dá)創(chuàng)意。3.能深入思考，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題。4.能反思自己的設(shè)計(jì)，不斷改進(jìn)?？茖W(xué)態(tài)度目標(biāo)1.對工程設(shè)計(jì)抱有極強(qiáng)的興趣。2.愿意與小組成員合作、交流，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。3.具有反思意識(shí)，能聽取同學(xué)的意見并不斷改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)?？茖W(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)1.感受到科學(xué)知識(shí)對設(shè)計(jì)好塔臺(tái)的重要作用。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)并理解工程設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合考慮各個(gè)因素及之間的關(guān)聯(lián)難點(diǎn)：能根據(jù)建造塔臺(tái)的具體任務(wù)，在限制條件下設(shè)計(jì)出符合要求的塔臺(tái)模型，并能用文字和繪圖的方式表達(dá)創(chuàng)意?！静牧蠝?zhǔn)備】實(shí)驗(yàn)器材：設(shè)計(jì)圖紙、評價(jià)表、三角形與正方形的框架實(shí)物、鉛筆、尺子【教學(xué)流程圖】【教學(xué)過程】1.聚焦出示教科書塔臺(tái)圖片，讓學(xué)生觀察塔臺(tái)的結(jié)構(gòu)和形狀。教師指出建立模型是工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，工程師通常通過建立模型來測試他們的設(shè)計(jì)。從這節(jié)課開始，我們也要像工程師一樣，設(shè)計(jì)、制作、測試、評估、改進(jìn)塔臺(tái)模型，經(jīng)歷建造塔臺(tái)的過程。設(shè)計(jì)意圖：通過談話的方式強(qiáng)調(diào)建立模型的重要性，明確本課的學(xué)習(xí)活動(dòng)方向。同時(shí)指明本課之后的連續(xù)幾課都是圍繞建造塔臺(tái)而開展模型的設(shè)計(jì)、制作、測試、評估、改進(jìn)等一系列活動(dòng)。教師通過引導(dǎo)學(xué)生觀察真實(shí)塔臺(tái)圖片，讓學(xué)生初步了解塔臺(tái)的結(jié)構(gòu)和形狀。2、任務(wù)：設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型（1）明確任務(wù)要求和材料教師提問：學(xué)校給定了建造塔臺(tái)的要求，我們能按照要求設(shè)計(jì)塔臺(tái)嗎？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教科書中的要求。教師和學(xué)生共同總結(jié)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)圖有圖形、數(shù)字、文字、標(biāo)志等細(xì)致說明；塔臺(tái)的高度為60厘米，底部不能站在桌面上；穩(wěn)固，具備一定的承重、抗風(fēng)、抗震的能力；價(jià)廉，盡量節(jié)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(shí)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(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)任務(wù)情景，同時(shí)明確塔臺(tái)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)圖紙的具體要求，便于學(xué)生依照設(shè)計(jì)圖紙建立出符合要求的塔臺(tái)模型。教師還需提示學(xué)生高度、安全性、承重是必須達(dá)成的重要指標(biāo)。（2）明確塔臺(tái)模型評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)生閱讀教科書中的塔臺(tái)模型制作評價(jià)表，了解細(xì)化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)分值。教師提問：我們有哪些相應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)呢？引導(dǎo)學(xué)生再次明確塔臺(tái)必須達(dá)到的限制條件，同時(shí)利用評價(jià)表的細(xì)節(jié)描述，為學(xué)生指明設(shè)計(jì)方向。設(shè)計(jì)意圖：評價(jià)表是學(xué)生進(jìn)行塔臺(tái)模型設(shè)計(jì)的重要幫手。評價(jià)表不僅整合了任務(wù)板塊的所有要求，還進(jìn)行了細(xì)化，幫助學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中整合各項(xiàng)因素、達(dá)到要求的平衡點(diǎn)，體會(huì)工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。3、制定方案（1）突破技術(shù)難點(diǎn)教師依次提出5個(gè)問題，并引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生進(jìn)行小組研討。 為了盡可能達(dá)到60厘米的塔高，你們的設(shè)計(jì)是如何考慮材料使用的？ 哪些設(shè)計(jì)是為了穩(wěn)固塔臺(tái)模型教師出示埃菲爾鐵塔等塔臺(tái)的圖片，提問這些塔臺(tái)設(shè)計(jì)有什么共同點(diǎn)？（學(xué)生發(fā)現(xiàn)塔臺(tái)有很多三角形）教師出示三角形與正方形的框架實(shí)物，提問：那個(gè)形狀更穩(wěn)定？學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用食指分別從兩種形狀物體上部中點(diǎn)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(fā)現(xiàn)三角形狀抗壓、穩(wěn)固）設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)物圖片觀察到模型實(shí)驗(yàn)感受，使學(xué)生理解三角形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特征，后續(xù)應(yīng)用這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)到塔臺(tái)模型設(shè)計(jì)中。在這一過程中，學(xué)生感受到工程中蘊(yùn)含著科學(xué)原理，為制作模型打下良好的知識(shí)基礎(chǔ)。 如何保證塔臺(tái)不倒下？如何保證塔臺(tái)的傾斜角最??？ 什么因素會(huì)導(dǎo)致塔臺(tái)產(chǎn)生傾斜角？設(shè)計(jì)意圖：問題和問題引導(dǎo)學(xué)生思考穩(wěn)定性、傾斜角的問題，教師提示學(xué)生合理設(shè)計(jì)圖紙，在塔臺(tái)設(shè)計(jì)圖的各個(gè)面上，標(biāo)注面的大小，以此控制塔臺(tái)的傾斜，以達(dá)到要求。學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)設(shè)計(jì)圖紙中文字、數(shù)字、標(biāo)志說明的重要性。 如何保證塔臺(tái)能抵御大風(fēng)或一定級(jí)別的地震教師出示抗震設(shè)計(jì)示意圖，講解三種抗震方法，并提示學(xué)生這些也算入材料成本項(xiàng)。學(xué)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(tái)底部加入彈簧c. 免震：塔臺(tái)底部加滾珠設(shè)計(jì)意圖：對于抗風(fēng)、抗震這一技術(shù)難關(guān)，教師需要提供資料幫助學(xué)生理解不同的抗震方法及其原理，以便后續(xù)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，同時(shí)讓學(xué)生感受工程建設(shè)和科學(xué)技術(shù)之間的聯(lián)系。（2）設(shè)計(jì)圖紙教師提示學(xué)生閱讀教科書上氣泡圖內(nèi)的文字，學(xué)生思考交流設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，教師再次提醒設(shè)計(jì)圖繪制的要求：有圖形和文字標(biāo)注、隨時(shí)利用評價(jià)表明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。小組設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型。設(shè)計(jì)意圖：通過教科書上氣泡圖的提示語，使學(xué)生進(jìn)一步了解到設(shè)計(jì)工作的重要性，體會(huì)工程中各個(gè)系統(tǒng)之間是相互影響、相互制約的。學(xué)生親歷在限制條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)的活動(dòng)，感受工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和重要性。（3）展示交流設(shè)計(jì)成果學(xué)生代表進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的講解和展示，全班交流，教師提示學(xué)生的講解盡可能詳實(shí)、完整。設(shè)計(jì)意圖：通過展示交流活動(dòng)，促使全班進(jìn)行互評、互鑒。4、研討教師提問：（1）我們的設(shè)計(jì)方案完備嗎？是否考慮到了各個(gè)因素？（2）我們的設(shè)計(jì)方案還有需要調(diào)整的地方嗎？打算怎樣進(jìn)一步調(diào)整？小組交流討論，制定調(diào)整計(jì)劃、改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)意圖：以上兩個(gè)問題融合在展示設(shè)計(jì)成果中，通過問題（1）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自查和互評，問題（2）引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)，各個(gè)小組可以互相補(bǔ)充、互相借鑒、各自完善設(shè)計(jì)方案?！景鍟O(shè)計(jì)（生成）】【板書說明】和學(xué)生一起總結(jié)出塔臺(tái)模型的設(shè)計(jì)要求和圖紙的繪制要求。【實(shí)驗(yàn)記錄單】設(shè)計(jì)塔臺(tái)模型記錄單班級(jí)：___________ 小組：___________ 日期：_____________任務(wù)設(shè)計(jì)制作塔臺(tái)模型設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)圖有圖形、數(shù)字、文字、標(biāo)識(shí)等細(xì)致說明2、塔臺(tái)的高度為60厘米、底部不能粘在桌面上3、穩(wěn)固，具備一定的承重、抗風(fēng)、抗震的能力4、價(jià)廉，盡量節(jié)省材料5、美觀材料吸管 （數(shù)量：____________） 膠帶（數(shù)量：_____________）連接器（數(shù)量：____________） 剪刀（數(shù)量：_____________）設(shè)計(jì)圖頂部底部側(cè)面塔臺(tái)模型制作評價(jià)表項(xiàng)目1分2分3分得分文字及圖畫設(shè)計(jì)缺少文字和圖畫設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了文字和圖畫說明，但是說明較混亂、缺乏條理，沒有用數(shù)字進(jìn)行定量說明或者沒有關(guān)鍵性的箭頭指示等合理地設(shè)計(jì)了文字和圖畫說明，對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的表述條理清晰，對每部分使用的材料進(jìn)行了分工和用量的詳細(xì)介紹分工合作分工不明確有基本的分工，但是分工不系統(tǒng)，或執(zhí)行分工不徹底，或有未承擔(dān)任務(wù)的成員有明確的分工且貫徹實(shí)施，為每個(gè)成員安排了相應(yīng)的任務(wù)，并且每個(gè)成員都明確自己的任務(wù)，能有組織地進(jìn)行塔高沒有達(dá)到60厘米的高度基本接近60厘米的高度到達(dá)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(fēng)能力能抵御1級(jí)（小風(fēng)量）風(fēng)吹能抵御2級(jí)（中等風(fēng)量）風(fēng)吹能抵御3級(jí)（大風(fēng)量）風(fēng)吹防震能力能抵御1級(jí)（輕微）震動(dòng)能抵御2級(jí)（較強(qiáng)）震動(dòng)能抵御3級(jí)（強(qiáng)）震動(dòng)美觀結(jié)構(gòu)欠佳、制作粗糙，或在所有小組中最差結(jié)構(gòu)比較合理、外形較為美觀，或在所有小組中處于中等水平結(jié)構(gòu)合理、外形美觀，或在所有小組中處于最高水平材料成本統(tǒng)計(jì)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