16.斜坡的启示 教案
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文档简介
《斜坡的启示》教学设计
【教材分析】
《斜坡的启示》是苏教版科学五年级下册第4单元《简单机械》的最后一课。学生在二年级下册《认识工具》中操作和使用螺丝刀、老虎钳和羊角锤等简单工具时，对工具的便利已经有切身的体验和初步的认识。
本课教学内容分四个部分：第一部分，认识斜面。教材首先针对两幅情境图片，引导学生思考解决搬动困难的问题，然后指引学生观察古人建造金字塔时搬运巨石的场景，对比发现斜面的存在价值，引出斜面及其作用。第二部分，探究拉力与斜面坡度的大小关系。通过用弹簧秤测量竖直提起小车的拉力，再测量沿着斜面拉小车的拉力，发现斜坡省力的奥秘，加深对斜面作用的认识。第三部分，探究坡度与拉力之间的关系。第四部分，认识斜坡原理的应用。教材展现了斜面的两种变形：螺旋和盘山公路，并引导学生思考它们与斜面的关系。
从《义务教育课程标准》来看，本课涉及核心概念“技术、工程与社会”，课标对此的学段要求:（1）知道技术包括方法、程序和产品等；知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一定的科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。（2）知道工程以科学和技术为基础，知道工程通常由多个系统组成；知道中国主要的大科学工程。（3）知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。（4）初步认识技术与工程对科学发展的促进作用，应用仪器设备进行观察并进行记录；举例说明科学发现可以促进新技术发明（如激光的发明）。
【学情分析】
通过二年级下册《认识工具》的学习，学生初步认识并操作简单工具，体验工具的使用可以给工作带来便利。而在本单元前三课的基础上，学生认识了杠杆、轮轴和滑轮这三种简单机械的原理及其作用，所习得的科学方法可以为本课对斜面的认识奠定基础。
从学生的前概念来看，学生在日常生活中见过“搭建斜坡”运送东西的场景，已经初步建立“斜坡”能够省力的感性认识，本课以此为契机，创设了金字塔巨石如何搬运到塔顶的真实问题情境，引导学生在解决金字塔难题的同时，探究斜面省力的秘密。同时根据学生的年龄特点和认知规律，学生对于变形斜面的辨别和认知存在一定困难，需要教师启发学生发挥抽象思维能力，认识到“Z”形斜面和“螺旋”都是斜面的变形。
【设计理念】
《斜坡的启示》教学设计以“文明演进中的科学智慧”为脉络，构建“考古猜想→建模探究→工程优化”的认知路径。立足STEM教育理念，通过古埃及金字塔建造之谜创设真实问题情境，将科学原理（斜面省力）、技术工具（坡度调节）、工程思维（变量控制）与数学分析（数据建模）深度融合。以“矛盾冲突链”驱动深度思考，如“省力与效率的博弈”，引导学生从生活经验迁移到科学建模，最终实现工程设计创新。
【教学目标】
科学观念：
1．知道斜面是一种简单机械。
2.知道为了符合实际需求，有时需要将斜面“变形”。
科学思维：
知道高度不变时，坡度越小（斜面越长）斜面越省力。
能够结合实际，对斜面的变形提出设想，能对巨石搬运之谜作出假设性解释。
探究实践：
1．通过搜集证据和数据分析，发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
态度责任：
1．积极表达与交流，体验和感受科学探究的乐趣。
2．乐于关注身边简单机械的应用。
【教学重点】
发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
【教学难点】
理解生活中斜面的变形。
【教具准备】
教师材料：PPT、螺丝钉、三角形纸等。
学生材料：斜面装置、小车、弹簧测力计、钩码、记录单。
【教学过程】
时空隧道：斜坡文明解码
1．老师：今天，我们将一同踏上一段旅程，去探索一个古老而神秘的国度——古埃及。提到埃及，同学们首先想到的建筑物是什么呢？
（学生：金字塔）
2．老师：的确如此，今天我们将一起深入金字塔的内部，探索其中隐藏的科学奥秘。
3．播放视频，了解金字塔的建造过程。
4．提出问题：在遥远的古代，科技水平远不如现在发达，没有先进的机械设备，也缺乏高效的运输工具。面对如此巨大而沉重的石块，古埃及人究竟是怎样把这些巨石搬运到建造地点，并精准地堆叠成高耸入云的金字塔的呢？
5．学生提出想法。
6．准备生活场景图片，学生猜测有困难时予以适当提示。（生活场景：搬运自行车上台阶、搬运钢琴上卡车等等）
7．提出初步猜想：古时工人利用斜坡运送巨石到高处。
8．小结：在科学中，像这样与地面有着一定夹角的面叫做斜面，夹角越大，斜面的坡度越大，夹角越小，斜面坡度越小。
【设计意图：金字塔是人类文明的瑰宝，以“建造金字塔的巨石如何搬运到塔顶高处”这一问题的探秘为主线，创设了贯穿本课始终的情境，不仅引导学生认识斜面这一简单机械的应用，更返璞归真去探寻人类技术的发展，激发学生进行科学学习和科学探究的兴趣。】
二、模型工坊：斜面力量体验
1．提问：斜坡的使用能起到什么作用？（预设：方便、轻松、省力......）
2．引导学生设计模拟实验验证猜想。出示装置，假设底座的高度就是金字塔的顶端高度，小木块模拟要运送的巨石，拉动小木块模拟运输巨石。
3．提问：怎么知道使用斜面可以更省力？要比较什么？（预设：竖直提升和沿斜面拉动比较）
4．学生演示，回忆测力计使用方法。
5．出示记录单，说明注意事项。
6．学生分组实验，测量竖直拉力和利用斜坡的拉力大小，进行对比分析。
7．展示实验结果，小组汇报。
8．小结：斜面可以省力，帮助减轻劳动强度。它被称为一种简单机械。
【设计意图：对于搬运巨石到高处提出初步猜想后，引导学生利用装置建立模型进行探究，发现斜面可以省力、减轻劳动强度的秘密，既认识斜面作用，又暗含建模思想，促进学生模型思维的发展。】
三、变量挑战：坡度变化探究
1．提问：各个小组测出的斜面拉力有所差别，这意味着什么？可能跟什么因素有关？（搭建斜面的坡度不同）
2．引导猜测：那么这样的结果是否证明斜面的坡度也会影响斜面拉力？
3．再次设计实验：探究斜面坡度是否对斜面拉力有影响。
4．引导学生设计实验步骤。（大中小三种坡度对比）
5．出示记录单，说明注意事项。（明确：在这个实验中，我们只改变斜面的坡度，其他因素不能改变 实验方法：对比实验）
6．学生分组实验，改变斜面坡度测量拉力大小(底座高度逐步增加)。
7．小组汇报：当高度不变时，坡度小的斜面比坡度大的斜面省力；虽然坡度越小越省力，但斜面会越长，行驶的距离变长；
【设计意图：引导学生设计对比实验，并利用数学思想和方法，引导学生发现斜面长度和坡度的关系，接着启发学生发挥空间想象力，对斜面坡度进行无限小和无限大的联想，与平行拉动和竖直提升建立关联。同时发现坡度越小越省力，但会造成斜面越长，为后续斜面“变形”埋下伏笔。】
四、智慧结晶：斜坡改造畅想
1.教师引导：斜面在我们日常生活中运用比较广泛，下面我们来了解一下。
2.教师出示照片，提问：铁钉和螺丝钉往木板上拧动的时候，哪一个可以更容易一些，更省力一些？
3.预设：铁钉往木板上拧动的时候可以更容易一些，更省力一些，因为上面的螺纹就像一个个小小的斜面。
4.小结：其实螺旋也是斜面的一种应用。不过螺旋是缠绕在圆柱形物体上的一种斜面。
5.出示课本 48 页两条上山的道路的图片，学生观察图片，如果让你从这两条上山的道路中选择一条，你会选择哪一条上山呢？请运用我们今天学到的知识解释原因。
6.生：如果让我选择，我会选择沿着盘曲的山路从山脚到达山顶，因为选择直线型的道路会很费力,距离近。选择盘山公路会很省力,但是距离远。想省力,上山一般选择盘山公路,因为盘山公路是变形的斜面。
7.除了我们书上提到的这些斜面的运用之外，我们还知道生活中哪些有关斜面运用的例子？下课后在生活中找找那些地方运用了斜面的原理，下节课和大家一起分享你的发现。
【设计意图：通过列举生活实例，把抽象的斜面知识具象化。学生能直观看到斜面在生活里的运用方式，明白其省力原理如何在实际场景中发挥作用，从而加深对斜面概念和特性的理解，不再局限于理论认知。】
【板书设计】
斜坡的启示
斜面：简单机械 省力
坡度越大，越费力
坡度越小，越省力
【教学反思】
【教材分析】
《斜坡的启示》是苏教版科学五年级下册第4单元《简单机械》的最后一课。学生在二年级下册《认识工具》中操作和使用螺丝刀、老虎钳和羊角锤等简单工具时，对工具的便利已经有切身的体验和初步的认识。
本课教学内容分四个部分：第一部分，认识斜面。教材首先针对两幅情境图片，引导学生思考解决搬动困难的问题，然后指引学生观察古人建造金字塔时搬运巨石的场景，对比发现斜面的存在价值，引出斜面及其作用。第二部分，探究拉力与斜面坡度的大小关系。通过用弹簧秤测量竖直提起小车的拉力，再测量沿着斜面拉小车的拉力，发现斜坡省力的奥秘，加深对斜面作用的认识。第三部分，探究坡度与拉力之间的关系。第四部分，认识斜坡原理的应用。教材展现了斜面的两种变形：螺旋和盘山公路，并引导学生思考它们与斜面的关系。
从《义务教育课程标准》来看，本课涉及核心概念“技术、工程与社会”，课标对此的学段要求:（1）知道技术包括方法、程序和产品等；知道发明的常用方法，举例说出一些典型的发明，知道发明会用到一定的科学原理，很多发明可以在自然界找到原型。（2）知道工程以科学和技术为基础，知道工程通常由多个系统组成；知道中国主要的大科学工程。（3）知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。（4）初步认识技术与工程对科学发展的促进作用，应用仪器设备进行观察并进行记录；举例说明科学发现可以促进新技术发明（如激光的发明）。
【学情分析】
通过二年级下册《认识工具》的学习，学生初步认识并操作简单工具，体验工具的使用可以给工作带来便利。而在本单元前三课的基础上，学生认识了杠杆、轮轴和滑轮这三种简单机械的原理及其作用，所习得的科学方法可以为本课对斜面的认识奠定基础。
从学生的前概念来看，学生在日常生活中见过“搭建斜坡”运送东西的场景，已经初步建立“斜坡”能够省力的感性认识，本课以此为契机，创设了金字塔巨石如何搬运到塔顶的真实问题情境，引导学生在解决金字塔难题的同时，探究斜面省力的秘密。同时根据学生的年龄特点和认知规律，学生对于变形斜面的辨别和认知存在一定困难，需要教师启发学生发挥抽象思维能力，认识到“Z”形斜面和“螺旋”都是斜面的变形。
【设计理念】
《斜坡的启示》教学设计以“文明演进中的科学智慧”为脉络，构建“考古猜想→建模探究→工程优化”的认知路径。立足STEM教育理念，通过古埃及金字塔建造之谜创设真实问题情境，将科学原理（斜面省力）、技术工具（坡度调节）、工程思维（变量控制）与数学分析（数据建模）深度融合。以“矛盾冲突链”驱动深度思考，如“省力与效率的博弈”，引导学生从生活经验迁移到科学建模，最终实现工程设计创新。
【教学目标】
科学观念：
1．知道斜面是一种简单机械。
2.知道为了符合实际需求，有时需要将斜面“变形”。
科学思维：
知道高度不变时，坡度越小（斜面越长）斜面越省力。
能够结合实际，对斜面的变形提出设想，能对巨石搬运之谜作出假设性解释。
探究实践：
1．通过搜集证据和数据分析，发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
态度责任：
1．积极表达与交流，体验和感受科学探究的乐趣。
2．乐于关注身边简单机械的应用。
【教学重点】
发现斜面的省力程度与坡度大小之间的关系。
【教学难点】
理解生活中斜面的变形。
【教具准备】
教师材料：PPT、螺丝钉、三角形纸等。
学生材料：斜面装置、小车、弹簧测力计、钩码、记录单。
【教学过程】
时空隧道：斜坡文明解码
1．老师：今天，我们将一同踏上一段旅程，去探索一个古老而神秘的国度——古埃及。提到埃及，同学们首先想到的建筑物是什么呢？
（学生：金字塔）
2．老师：的确如此，今天我们将一起深入金字塔的内部，探索其中隐藏的科学奥秘。
3．播放视频，了解金字塔的建造过程。
4．提出问题：在遥远的古代，科技水平远不如现在发达，没有先进的机械设备，也缺乏高效的运输工具。面对如此巨大而沉重的石块，古埃及人究竟是怎样把这些巨石搬运到建造地点，并精准地堆叠成高耸入云的金字塔的呢？
5．学生提出想法。
6．准备生活场景图片，学生猜测有困难时予以适当提示。（生活场景：搬运自行车上台阶、搬运钢琴上卡车等等）
7．提出初步猜想：古时工人利用斜坡运送巨石到高处。
8．小结：在科学中，像这样与地面有着一定夹角的面叫做斜面，夹角越大，斜面的坡度越大，夹角越小，斜面坡度越小。
【设计意图：金字塔是人类文明的瑰宝，以“建造金字塔的巨石如何搬运到塔顶高处”这一问题的探秘为主线，创设了贯穿本课始终的情境，不仅引导学生认识斜面这一简单机械的应用，更返璞归真去探寻人类技术的发展，激发学生进行科学学习和科学探究的兴趣。】
二、模型工坊：斜面力量体验
1．提问：斜坡的使用能起到什么作用？（预设：方便、轻松、省力......）
2．引导学生设计模拟实验验证猜想。出示装置，假设底座的高度就是金字塔的顶端高度，小木块模拟要运送的巨石，拉动小木块模拟运输巨石。
3．提问：怎么知道使用斜面可以更省力？要比较什么？（预设：竖直提升和沿斜面拉动比较）
4．学生演示，回忆测力计使用方法。
5．出示记录单，说明注意事项。
6．学生分组实验，测量竖直拉力和利用斜坡的拉力大小，进行对比分析。
7．展示实验结果，小组汇报。
8．小结：斜面可以省力，帮助减轻劳动强度。它被称为一种简单机械。
【设计意图：对于搬运巨石到高处提出初步猜想后，引导学生利用装置建立模型进行探究，发现斜面可以省力、减轻劳动强度的秘密，既认识斜面作用，又暗含建模思想，促进学生模型思维的发展。】
三、变量挑战：坡度变化探究
1．提问：各个小组测出的斜面拉力有所差别，这意味着什么？可能跟什么因素有关？（搭建斜面的坡度不同）
2．引导猜测：那么这样的结果是否证明斜面的坡度也会影响斜面拉力？
3．再次设计实验：探究斜面坡度是否对斜面拉力有影响。
4．引导学生设计实验步骤。（大中小三种坡度对比）
5．出示记录单，说明注意事项。（明确：在这个实验中，我们只改变斜面的坡度，其他因素不能改变 实验方法：对比实验）
6．学生分组实验，改变斜面坡度测量拉力大小(底座高度逐步增加)。
7．小组汇报：当高度不变时，坡度小的斜面比坡度大的斜面省力；虽然坡度越小越省力，但斜面会越长，行驶的距离变长；
【设计意图：引导学生设计对比实验，并利用数学思想和方法，引导学生发现斜面长度和坡度的关系，接着启发学生发挥空间想象力，对斜面坡度进行无限小和无限大的联想，与平行拉动和竖直提升建立关联。同时发现坡度越小越省力，但会造成斜面越长，为后续斜面“变形”埋下伏笔。】
四、智慧结晶：斜坡改造畅想
1.教师引导：斜面在我们日常生活中运用比较广泛，下面我们来了解一下。
2.教师出示照片，提问：铁钉和螺丝钉往木板上拧动的时候，哪一个可以更容易一些，更省力一些？
3.预设：铁钉往木板上拧动的时候可以更容易一些，更省力一些，因为上面的螺纹就像一个个小小的斜面。
4.小结：其实螺旋也是斜面的一种应用。不过螺旋是缠绕在圆柱形物体上的一种斜面。
5.出示课本 48 页两条上山的道路的图片，学生观察图片，如果让你从这两条上山的道路中选择一条，你会选择哪一条上山呢？请运用我们今天学到的知识解释原因。
6.生：如果让我选择，我会选择沿着盘曲的山路从山脚到达山顶，因为选择直线型的道路会很费力,距离近。选择盘山公路会很省力,但是距离远。想省力,上山一般选择盘山公路,因为盘山公路是变形的斜面。
7.除了我们书上提到的这些斜面的运用之外，我们还知道生活中哪些有关斜面运用的例子？下课后在生活中找找那些地方运用了斜面的原理，下节课和大家一起分享你的发现。
【设计意图：通过列举生活实例，把抽象的斜面知识具象化。学生能直观看到斜面在生活里的运用方式，明白其省力原理如何在实际场景中发挥作用，从而加深对斜面概念和特性的理解，不再局限于理论认知。】
【板书设计】
斜坡的启示
斜面：简单机械 省力
坡度越大，越费力
坡度越小，越省力
【教学反思】
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