教科版四年级科学上册2.用气球驱动小车教学设计

教科版四年级科学上册用气球驱动小车教学设计
【教材简析】
《用气球驱动小车》选自教科版（2017年新教材）四年级上册第三单元《运动和力》的第二课。本单元第一课的学习，学生已经了解了利用物体的重力拉动小车，意识到了运动与力的关系，为本课的学习起到了铺垫作用。本课的教学活动，则是帮助学生加深对力和运动关系的理解，建构科学概念“力可以改变物体运动的快慢”。学完本课之后，学生可以理解如何运用各种力使小车发生运动，为本单元其他课的学习打下基础，所以本课内容很好地体现了教材编排的连续性和逻辑性，在整个教材中起着承上启下的过渡作用。
课本安排了学生在生活中常玩的气球，通过把气球吹足气、气球怎样在运动中展开、动手安装一辆喷气小车、解释气球为什么能推动小车运动、研究怎样使小车行驶得更远等活动，让学生明白了要使物体运动的更快、更远，则需要用更大的力。课本中还列举了生活中火箭、喷气式飞机等利用反冲力的例子，让科学回归于生活。
【教学活动目标】
科学概念目标
1.气球里的气体喷出时，会产生一个和喷出方向相反的推力，这个力叫反冲力；
2.要使静止的物体运动，就要对物体施加力。反冲力越大，小车行驶得越远。
科学探究目标
1.会组装用气球反冲力作动力的小车；
2.会研究小车运动快慢、距离与反冲力大小的关系；
3.能用实验数据证明自己的推测。
科学情感、态度目标
1.发展进一步认识运动和力的兴趣；
2.意识到要把实验现象转化为支持观点的证据；
3.体验合作的重要性；
4.感受祖国航天技术的飞速发展。
科学、技术、社会与环境目标
1.体会可以用反冲力作为动力驱动车辆、火箭、飞机等物体运动，满足人们生产生活的需要；
2.知道改变喷管粗细和气球充气量会影响小车的动力大小，初步了解如何设计动力强大，行驶得更快、更远的车辆。
【教学重难点】
重点：研究小车的反冲运动；
难点：对小车反冲运动的解释。
【教学方法】
谈话引导法、科学探究法、比赛激趣法等。
【教学准备】
教师：小车反冲运动实验套材、气球、喷嘴、打气筒、记录单、课件、喷气式飞机等图片。
学生小组：小车一套。
【教学过程及设计目的】
一、关卡一：科学原理我知道
1、表演：充气的气球放开气嘴后飞了起来。
提问：充气的气球放开气嘴后为什么能飞起来？
2、探究气球运动方向与气体喷出方向的关系。
（1）学生实验。
（2）自制视频演示。
（3）分析归纳。
3、资料链接：学生自主学习反冲力的概念。
（设计意图：结合生活经验启发学生思考，并通过实验操作、视频演示及补充资料的学习，引导学生认识反冲力，为后面理解小车运动的原理做好理论铺垫。）
二、关卡二：气球小车我会做
出示小车，提问：有什么办法让它动起来？
出示气球，提问:气球和小车相遇会发生什么呢？
1、老师提供《气球小车说明书》。其中有成品图、材料清单、使用说明及安装步骤。关于材料增加这么几个，一个是喷管，想想它有什么用？还有个气嘴套是干嘛的呢？另外每组还配一个打气筒。下面我们来组装一辆气球小车。
2、根据说明书完成组装工作的过程中，你们有没有困难？那我们就来挑战一下第二道关卡——“组装一辆气球小车，并尝试驱使它前进”。
3、“组装气球小车，并尝试驱使它前进”。材料都在盒子里，注意分工合作。
(设计意图：1、现在的孩子其实动手操作能力不够强，所以科学教学中要尽量为孩子们创造动手操作机会，组装小车的活动，可以增强工程技术能力，契合本单元主题，体现了“大单元”教学观，更符合新课程标准的理念；2、由学生参考“说明书”自行摸索拼装方法比利用视频教学的方式更有利于促进孩子思考、判断；3、运用闯关的形式，更大程度的激发了孩子们乐于接受挑战、勇于探究的科学精神。)
三、关卡三：气球小车我会开
1、出示赛道图片，让学生在相应的场地开小车。
2、实验反馈及方法改进。
（1）你们都挑战成功了吗？你们是一次性成功的吗？是不是遇到什么困难啦？怎么克服这个困难呢？其他组可以帮他们解决这个问题吗？你们是漏气吗？如何防止漏气，可以看看老师录制的小视频。
（2）有没有哪个小组的小车首先是后退的？为什么小车会后退？后来你发现了怎样让小车向前运动吗？
（3）总结：要使小车向前运动，喷管应该朝后喷气。所以小车运动的方向与喷管喷气方向相反。
（设计意图：先让孩子们尝试驱动小车，允许他们在操作中存在不完善的地方，关键是使他们自发反思、改进，能克服困难，自己想办法解决问题。当遇到不能解决的问题，可以小组互相帮助，最后老师给出针对性指导。）
3、解释实验现象，分析小车运动的原理。
（1）研究到这里，你们现在能根据我们的实验情况及前面的知识，解释一下“气球为什么能驱动小车，它是如何驱使小车前进的呢？”
（2）分组分析研讨，可以画图解释或用文字解释。各小组派代表回答。
（3）总结：原来是气球喷气产生了反冲力，然后反冲力推动小车朝相反的方向运动。
(设计意图：因为有了第一道关卡的铺垫及实验中的发现，老师再通过谈话引导可以很自然地使孩子们认识到是气球的反冲力使小车运动起来，难点很容易就突破了。)
四、关卡四：比比谁的小车行更远
在刚才的挑战中，你们还有什么发现？哦，你们发现各组的小车行驶距离远近不一样。为什么会这样呢？
1、猜测小车行驶距离的远近可能与哪些因素有关？你的依据是什么？
学生猜测：气球大小、喷管粗细、车子的形状、轻重等可能影响小车行驶距离。
2、探究气球大小（充气量多少）与小车行驶距离的关系。
（1）预测气球大小对小车行驶距离有什么样的影响，并说出自己的依据。
学生发言，老师总结：打的气体多（可以用个大气球表示），反冲力则大，距离就更远；打的气体少（用个小气球表示），反冲力小，距离就更近。
这只是我们的猜测。口说无凭，到底是不是这样，我们还得用事实或者实验数据来证明。
（2）同学们能帮老师设计一个实验验证吗？（指名各组代表回答，学生相互补充）
出示方案：学生口述，老师在希沃白板上书写，移动，利用蒙层、克隆手法设计出一组对比实验。
PPT（记录单）改变气球大小：小气球，大气球。气球大小的不同，其实本质就是什么不一样？（充气量），如果只有一个气球，怎么改变大小？
（3）讨论：怎样保证公平性？怎么分工合作？还有什么要注意的地方？
（4）学生实验、汇报数据。老师运用希沃自带的统计图表将数据结果进行即时转化。
（5）解释实验现象，总结实验结论：观察数据图，作出科学解释，得出结论“打的气体多，反冲力则大，距离就更远；打的气体少，反冲力小，距离就更近。
(设计意图：通过师生谈话、分组讨论，启发学生思考从哪些方面可以使小车行驶得更远，学生最容易想到的是改变气球大小即充气量的多少，于是老师顺着孩子的思维，引导孩子一步步设计出一组对比实验，然后通过实验得到多组数据，就相当于做了多次重复实验，老师帮助孩子用数形转化的方法统计出实验结果，图形结果形象鲜明，孩子能很快分析得出结论。）
3、探究方法总结
（1）我们的研究经历了一个怎样的过程？
提出问题—猜测和假设—设计方案—实验探究—得出结论
（2）这是科学研究的一般过程，我们可以运用这个思路进行下面的探究。
(设计意图：在这里进行探究方法的总结，有利于学生自主进行下一个探究活动）
4、探究小车行驶距离的远近与喷管粗细的关系。
（1）预测喷管粗细对小车行驶距离有什么样的影响，并说明其依据。
（2）为了研究粗喷管和细喷管对行驶距离的影响，我们可以怎么做？初步设计一个方案（学生分组自主设计）
（3）投屏展示学生设计方案，师生交流并修改。
特别强调：为了实验的公平性，气球大小要怎样
（4）学生按方案进行实验。
（5）统计结果。你们发现了什么？怎么解释得到的现象和数据？学生总结。
（6）介绍拉瓦尔喷管。了解喷管装置的形状也是可以影响小车行驶距离的远近的。
(设计意图：有了第一个实验的方法总结，第二个实验可以由学生分组完成。）
5、怎样改进可以使小车行驶得更远？探究其他因素对小车行驶距离的影响。
（1）如果工程师们要使设计的小车行驶得更远，该怎么改进小车？
（2）观看视频:世界上最快的喷气动力超音速汽车。你们又有什么发现，还有哪些因素会影响小车的运动距离？
（学生：小车的轻重、外形，充气量的大小，喷管的数量、形状的设计，还有阻力等。）
(设计意图：视频启发，引导学生更多地从工程与技术的角度思考问题。从工程学角度总结，使本课中对小车的研究更有科学价值，与本单元的设计更统一。）
五、关卡五：科学知识我会用
1、小车利用反冲力可以运动，那你知道生活中还有利用反冲力进行运动的例子吗？
(设计意图：运用科学知识解决问题，使科学学习回归生活。）
2、喷气式飞机和火箭，都是利用喷气式发动机的反冲力进行飞行的。老师这有个火箭发射的视频，咱们看看。看完视频，有何感受？
(设计意图：火箭发射视频展示，激发兴趣，激发孩子的爱国之情。）
3、结语：没有大胆的猜测，就没有伟大的发现——牛顿。
(设计意图：名言寄语，用以激励孩子们，始终保持一种爱科学、学科学、用科学的状态，坚持一种敢于质疑、又能实事求是的科学精神。
《用气球驱动小车》记录单
怎样让小车行驶得更远？
实验一：大气球和小气球的对比（喷管一致）
改变气球大小 行驶距离(单位：厘米)
第一次 第二次 第三次 平均距离
小气球（打10筒气）
大气球（打20筒气）
气球大小的影响分析：
通过对比发现，气球越大，小车行驶得：□越近；□越远；□不确定。
实验二：粗喷管和细喷管的对比（都用大气球，打气量相等）
改变喷管粗细 行驶距离(单位：厘米)
第一次 第二次 第三次 平均距离
粗喷管
细喷管
喷管粗细的影响分析：
通过对比发现，喷管更粗，小车行驶得：□更近；□更远；□不确定。