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4 设计塔台模型
教科版 六年级下
新知讲解
建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。从这节课开始，我们也要像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。让我们从设计塔台开始吧!
新知讲解
1.明确任务要求。
(1)设计塔台的具体要求。
设计塔台的要求包括:①塔台高度60厘米。②底部能够移动(底部不得粘在桌面上)。③使用固定材料，坚固并有承重能力。④具有抗风抗震能力。⑤价廉(节省材料)。⑥美观。
(2)对设计图纸的具体要求。
设计图纸的要求有文字、数字、图形以及标识等，能明显体现设计成果，清晰表明关键数据，便于依照设计图纸建立模型。
新知讲解
2.规定制作模型材料。
制作模型材料:70根20厘来长的吸管、剪刀(1或2把)、胶带、尺子(1或2把)。
使用吸管作为主要材料决定着设计模型的形式与样式。选择胶带决定了模型拼接方式。剪刀和尺子是制作模型时会用到的工具。尺子的主要作用在于测量估算、计算塔高是否达标。
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3.阅读塔台模型制作评价表。
项目 1分 2分 3分
设计图及文字说明 缺少文字和图画设计 设计了文字和图画说明，但是说明较混乱、缺少条理，没有用数字进行定量说明或者没有关键性的箭头指示等 合理地设计了文字和图画说明，对设计结构的表述条理清晰，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍
分工合作 分工不明确，每个成员不知道各自应该做什么 有基本的分工，但是分工不系统，或执行分工不彻底，或有未承担任务的成员 有明确的分工且贯彻实施，每个成员安排了相应的任务，并且每成员都明确自己的任务，有组织地执行
塔高 没有达到60厘米的高度 基本接近60厘米的高度 达到60厘米的高度
顶端承重 顶端无法承重或顶端承重为所有小组中的最小 顶端承重为所有小组的中等水平 顶端承重为所有小组中的最大
抗风能力 能抵御1级（小风量）风吹 能抵御2级（中等风量）风吹 能抵御3级（大风量）风吹
抗震能力 能抵御1级（轻微）震动 能抵御2级（较强）震动 能抵御3级（强）震动
美观 结构欠佳、制作粗糙，或在所有小组中最差 结构比较合理、外形较为美观，或在所有小组中处于中等水平 结构合理、外形美观，或在所有小组中处于最高水平
材料成本统计 材料成本在所有小组中最高 材料成本在所有小组中处于中等水平 材料成本在所有小组中最低
新知讲解
1
1.依据评价思考问题。
(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
为了尽可能达到60厘米的塔高，我们在设计时要注意节省材料，如有条件地选择和优化胶条的使用，以此实现坚固与成本的平衡;底座不能太大，否则材料会不够用。
(2)哪些设计是为了稳固塔台模型
通过观察塔或其他框架结构的图片，发现它们有很多三角形。
用食指分别从两种形状物体上部中点往下压，感受它们的承受力，观察它们形状的改变。
新知讲解
1
(3)如何保证塔台不倒下
①框架结构，空气阻力小。
②上小下大的结构更稳固。
③上轻下重的结构更稳定，底部加重。
(4)如何保证塔台的倾斜角最小
立柱等高，即每个面大小、长短要一致。
(5)什么因素会导致塔台产生倾斜角
每个面的大小、长短不一致会导致塔台的倾斜角加大。
新知讲解
1
(6)如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震
抗震方式:
①耐震——加大底部面积或加重底座重量。
②制震——塔台底部加入弹簧。
③免震——塔台底部加滚珠。
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2
2.进行塔台模型的设计活动。
新知讲解
2
塔台模型设计活动中的关键点:
(1)塔台整体设计结构，决定着塔台的稳定、坚固和承重能力;决定了塔台整体形状结构、多面体样式、美观性等。在设计的过程中应该多用三角形结构。
(2)在设计图纸的过程中就应该通过文字、标识等方式备注胶条的位置，有条件地选择和优化胶条的使用，保证接口处固定牢固，以此实现坚固与成本的平衡。
(3)要思考并权衡抗震、抗风、稳固的设计与控制材料成本的关系。
新知讲解
3
3.展示交流设计成果。
上面呈现了两张设计方案，分别代表不同方式的设计图纸。
新知讲解
3
第一张以图画为主，将塔台拆分成为底面、上面、侧面护栏抗震系统等。其中标识四个侧面只制作两面，另外两面可以按照其样式进行拼装，在保证稳固的同时有利于节约成本。
新知讲解
3
第二张在此基础上加入大量文字说明，这种方式更加明确了设计意图，能够更加清晰地指导建造活动。两种设计方式并没有优劣之分，可自由选择符合自己水平的方式，尽可能地完整展现出自己的创意。
新知讲解
探索哪种结构更稳定
新知讲解
探索物体不容易倒的秘密
新知讲解
1
我们的设计方案完备吗 是否考虑到了各个因素
我们在设计时要考虑的因素:
1.高度、安全、承重。
2.底部能够移动、具有抗风抗震能力、坚固耐用。
3.成本、美观、设计方式、分工。
新知讲解
2
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
各小组寻找自己设计方案中的问题。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。
课堂练习
判断题。
1.我们制作塔台模型时，底座越大越好。( )
2.为了提高塔台的抗震、抗风能力，我们可以用胶带将塔台固定在桌面上。( )
3.一方面吸管的接口处要固定牢固，另一方面要控制成本、节省胶带，所以我们需要思考、权衡二者关系。( )
4.塔台模型制作评价表中评价的是我们的模型，设计图的质量不会直接影响我们的成绩。( )
×
√
×
×
课堂练习
选择题
1.在工程实施前设计工程模型的主要目的是( )。
A.测试工程设计的可实施性，避免造成损失 B.建立模型供人参观
C.用于竞标时更吸引人 D.工程师的兴趣爱好
2.浙江是一个经常会刮台风的地方，因此浙江在建设大型高塔时必须重点考虑( )。 A.抗震能力 B.抗风能力 C.节约成本 D.美观性
3.下列因素不会造成塔台倾斜的是( )。
A.塔台的立柱高度不相同 B.底座所在地面没有水平
C.立柱所用材料质量不同,有软有硬 D.底座的形状采用四边形:
A
B
D
课堂总结
设计塔台模型
本课通过设计塔台模型，知道建立模型是工程设计的关键步骤。不仅要关注结构、美观、承重、抗风、抗震等相关设计,还要关注成本控制，在限制条件下进行设计活动，感受工程设计的复杂性，达成“工程的核心是设计”这一目标。
板书设计
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六年级科学下册4.设计塔台模型（一课一练）
1.选择题。
(1)在工程实施前设计工程模型的主要目的是( )。
A.测试工程设计的可实施性，避免造成损失
B.建立模型供人参观
C.用于竞标时更吸引人
D.工程师的兴趣爱好
(2)浙江是一个经常会刮台风的地方，因此浙江在建设大型高塔时必须重点考虑( )。
A.抗震能力
B.抗风能力
C.节约成本
D.美观性
(3)下列因素不会造成塔台倾斜的是( )。
A.塔台的立柱高度不相同
B.底座所在地面没有水平
C.立柱所用材料质量不同，有软有硬
D.底座的形状采用四边形
(4)下列方法不能使塔台模型更加稳固的是（ ）。
A.底座做得比顶部大
B.塔台中多利用三角形结构
C.固定好每个接口
D.给顶部加重，使重心上移
(5)用食指从下列形状的上部中点往下压，最不容易变形的是( )。
A. B. C. D.
(6)小组在设计塔台模型过程中，下列做法不恰当的是( )。
A.由组长（总策划师）来设计塔台，其他同学在旁边参观
B.小组内遇到难题时，大家积极思考并讨论后再定下最终方案
C.若有同学提出合理建议，则可经过小组讨论后修改方案
D.对没有达到评价要求的部分，做出最后的调整
2.填空题。
(1)塔台设计时多利用三角形结构是因为三角形具有____________，且承重能力最____________。
(2)我们在设计塔台时要尽量达到____________、____________、____________的平衡。
3.实验探究。
如图是“小工程师小组”设计的塔台草图，请评价他们的设计。
(1)从整体结构看，塔台符合____________的结构特点，使塔台能立得更稳。
(2)塔台中间加入了许多____________，可以加固塔台让它更不容易变形。
(3)在塔台的底部加入许多小珠子是为了________________________。
(4)塔高的设计是____________厘米，____________（填“符合”或“不符合”）设计要求。
(5)综合评价后，我认为这个小组的设计____________（填“较理想”或不理想）。
4.阅读材料，回答问题。
屹立不倒的埃菲尔铁塔
埃菲尔铁塔设计新颖独特，是世界建筑史上的技术杰作，
也是法国的象征。这个高度为324米，总质量约为1万吨，
层数为4层的建筑，为什么经住了时间的考验，至今还没
有倒呢？
埃菲尔铁塔采用独特的全金属结构，呈三角形，上轻
下重、上小下大；采用交错式框架结构，四条主要钢构与地
面呈75度角，中间是空心的。大风吹来，能从中间穿过，
降低了对高塔的受力，这样的高塔才稳固。埃菲尔铁塔又被法国人称为“贵妇人”，为了使这位“贵妇人”青春常在，日常的维护与保养是必不可少的。有了日常的维护和保养，使得埃菲尔铁塔青春永驻。
正是因为埃菲尔铁塔这种独特的结构、坚固的材料和人们的合理管理、定时地维护与保养，才造就了今天屹立不倒的埃菲尔铁塔。
(1)独特的结构是指整体形状呈____________形，上____________下____________、上____________下____________，交错式框架结构使它中间空心，可以大大提高____________。
(2)坚固的材料是指它采用了____________结构。
(3)最后埃菲尔铁塔能“青春永驻”，离不开________________________。
参考答案
1. (1)A (2)B (3)D (4)D (5)C (6)A
2. (1)稳定性 好 (2)稳固 美观 价廉
3. (1).上小下大 (2)三角形 (3)提高抗震能力 (4)60 符合 (5)较理想
4.(1)三角小大轻重抗风能力 (2)全金属 (3)日常的维护和保养
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教科版六下第一单元第4课《设计塔台模型台》教学设计
课题 设计塔台模型 单元 一 学科 科学 年级 六
学习目标 1.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。2.工程设计中蕴含着一定的科学知识。3.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。4.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。5.能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。6.能反思自己的设计，不断改进。7.对工程设计抱有极强的兴趣。8.愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。9.具有反思意识，能听取同学意见并不断改进自己的设计。10.感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。
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。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。从这节课开始，我们也要像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。让我们从设计塔台开始吧! 学生讨论交流。 通过交流分析，增强学习动机。
讲授新课 任务：1.明确任务要求。(1)设计塔台的具体要求。设计塔台的要求包括:①塔台高度60厘米。②底部能够移动(底部不得粘在桌面上)。③使用固定材料，坚固并有承重能力。④具有抗风抗震能力。⑤价廉(节省材料)。⑥美观。(2)对设计图纸的具体要求。设计图纸的要求有文字、数字、图形以及标识等，能明显体现设计成果，清晰表明关键数据，便于依照设计图纸建立模型。2.规定制作模型材料。制作模型材料:70根20厘来长的吸管、剪刀(1或2把)、胶带、尺子(1或2把)。使用吸管作为主要材料决定着设计模型的形式与样式。选择胶带决定了模型拼接方式。剪刀和尺子是制作模型时会用到的工具。尺子的主要作用在于测量估算、计算塔高是否达标。3.阅读塔台模型制作评价表。制定方案：1.依据评价思考问题。(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 为了尽可能达到60厘米的塔高，我们在设计时要注意节省材料，如有条件地选择和优化胶条的使用，以此实现坚固与成本的平衡;底座不能太大，否则材料会不够用。(2)哪些设计是为了稳固塔台模型 通过观察塔或其他框架结构的图片，发现它们有很多三角形。(3)如何保证塔台不倒下 ①框架结构，空气阻力小。②上小下大的结构更稳固。③上轻下重的结构更稳定，底部加重。(4)如何保证塔台的倾斜角最小 立柱等高，即每个面大小、长短要一致。(5)什么因素会导致塔台产生倾斜角 每个面的大小、长短不一致会导致塔台的倾斜角加大。(6)如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震 抗震方式:①耐震——加大底部面积或加重底座重量。②制震——塔台底部加入弹簧。③免震——塔台底部加滚珠。2.进行塔台模型的设计活动。塔台模型设计活动中的关键点:(1)塔台整体设计结构，决定着塔台的稳定、坚固和承重能力;决定了塔台整体形状结构、多面体样式、美观性等。在设计的过程中应该多用三角形结构。(2)在设计图纸的过程中就应该通过文字、标识等方式备注胶条的位置，有条件地选择和优化胶条的使用，保证接口处固定牢固，以此实现坚固与成本的平衡。(3)要思考并权衡抗震、抗风、稳固的设计与控制材料成本的关系。3.展示交流设计成果。 上面呈现了两张设计方案，分别代表不同方式的设计图纸。第一张以图画为主，将塔台拆分成为底面、上面、侧面护栏抗震系统等。其中标识四个侧面只制作两面，另外两面可以按照其样式进行拼装，在保证稳固的同时有利于节约成本。第二张在此基础上加入大量文字说明，这种方式更加明确了设计意图，能够更加清晰地指导建造活动。两种设计方式并没有优劣之分，可自由选择符合自己水平的方式，尽可能地完整展现出自己的创意。研讨：我们的设计方案完备吗 是否考虑到了各个因素 我们在设计时要考虑的因素:1.高度、安全、承重。2.底部能够移动、具有抗风抗震能力、坚固耐用。3.成本、美观、设计方式、分工。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 各小组寻找自己设计方案中的问题。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。 学生阅读并明确教科书中要求。学生自主阅读要求材料后全班进行总结交流。学生交流分析，总结得出工程设计活动的三个层次。学生观察材料，准备开展设计活动。学生阅读后结合工程要求，了解细化评价标准和相应分值，明确塔台模型设计具体要求。学生自由发言。学生观察两个形状受力后的变化。各小组在设计中思考、交流、讨论，共同研究解决方案。学生交流图。学生进行全班交流，相互提示交流塔台模型设计的关键点。学生介绍设计方案，全班交流。小组汇报。小组间质疑、解释、交流、互动、反思自己的设计方案。 在理解以上内容的基础上才能更好地进行塔台模型的设计。通过观察稳定性和感受承重性两个实验，学生充分理解三角形的性质。一方面保证学生设计目的准确，另一方面保证课堂教学效率。把握好两个问题在设计展示交流活动中的作用，学生学习活动将事半功倍。
课堂小结 本课通过设计塔台模型，知道建立模型是工程设计的关键步骤。不仅要关注结构、美观、承重、抗风、抗震等相关设计,还要关注成本控制，在限制条件下进行设计活动，感受工程设计的复杂性，达成“工程的核心是设计”这一目标。
板书
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