3.7设计和制作“过山车”-教案

3.7《设计和制作“过山车”》教学设计
【教材简析】
本课对应课程标准 3—4 年级学习内容“ 12.2 技术与工程改变了人们的生产和生活 ”的第三点“尝试设计和制作某种产品的简化模型，并反映其中的部分科学原理。”学生将通过设计和制作“过山车 ”模型，综合应用本单元之前所学的直线运动、曲线运动、物体在斜面上的运动等相关知识。
本课内容分为三个环节，分别是明确任务、制订方案和实施方案。第一个环节是明确任务——设计并制作一座“过山车 ”。教材用文字说明了具体要求，包括轨道总长、轨道类型、小球不脱轨以及合作完成，接着用图片呈现了两种参考材料套件（塑料套件和卡纸套件）。第二个环节是制订方案，即小组合作设计“过山车 ”轨道路线。教材提供了“用绳子摆 ”和“在纸上画 ”两种设计方案供学生参考，学生任选一种即可。第三个环节是实施方案，学生以小组为单位，根据设计方案制作“过山车 ”模型。
【学生分析】
三年级学生由于年龄较小，可能没有坐过山车的经历，对过山车的路径和轨道缺乏直接体验。但为数不少的学生在视频和图片中见过过山车，对于过山车的运动方式有一定认知。学生对过山车非常感兴趣，渴望研究相关内容。本课要求学生在制作“过山车 ”模型时做到“小球能滚完全部轨道，不能脱轨 ”，需要学生在制作过程中不断测试和调整，对三年级学生具有挑战性，需要教师进行相应指导。
【教学目标】
科学观念目标
知道工程设计的基本步骤包括明确任务、制订方案、实施方案、改进完善等。科学思维目标
在设计和制作“过山车 ”的过程中发展设计思维和工程思维。
探究实践目标
能利用已有材料，完成“过山车 ”的设计和制作。
责任态度目标
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愿意跟同伴合作探究，并乐于反思和改进，体验设计产品的成就感。
知道工程项目的建成需要考虑多方面因素，融合多方面的知识和技能。
【教学重难点】
重点：根据要求，合理设计和制作“过山车 ”。
难点：制作过程中轨道的铺设及曲线轨道的调整。
【教学准备】
学生：塑料积木套件、细绳、软尺、设计图纸、小球等。
教师：教学课件、摄影摄像设备（条件允许时）。
【教学过程】
一、聚焦
1.（播放过山车视频）提问：你见过或玩过游乐园中的过山车吗？关于过山车，你知道什么？
根据学生回答适时出示过山车的照片，并提问：过山车由哪几部分组成？
结合学生的回答，引导学生认识到过山车由轨道、支架和车厢组成。车厢在过山车轨道上做直线运动和曲线运动；车厢有时运动得快，有时运动得慢；车厢在轨道上运行时，不能脱轨。
2.揭示课题：让我们来设计并搭建一座自己的“过山车 ”吧！
设计意图：通过有趣刺激的第一视角视频和图片充分激发学生兴趣，唤醒学生对过山车的已有认知；引导学生关注过山车的结构，为后续的设计和制作奠定基础。
二、明确任务
[材料准备：塑料积木套件]
1.提问：生活中，哪些材料可以用来制作“过山车 ”？
根据学生回答，出示教材中的塑料套件和卡纸套件的照片，并提示学生可以用多种材料来建造“过山车 ”。
2.（出示塑料积木套件）提问：观察积木套件，思考各种部件的功能是什么？学生观察图片（实物）并回答，根据学生回答，明确部件的功能和用法。
3.分发少量塑料套件，要求学生搭建简易轨道，教师巡视并指导。
预设：学生可能对积木搭建缺乏经验，教师巡回时适当示范指导。学生初步
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体验后，及时回收材料，避免对学生后续学习产生干扰。
4. 出示任务要求，请学生仔细阅读。
（1）轨道总长在 2 米以上。
（2）有直线轨道和曲线轨道。
（3）小球能滚完全部轨道，不能脱轨。
（4）与同学合作完成。
温馨提示：轨道的长度可以用软尺和细绳来测量。
询问学生对任务要求是否明确，并解答学生的疑惑点。
设计意图：考虑到部分学生对塑料积木及拼搭方法了解不足，增加了“初步拼搭 ”环节，让学生先试一试，熟悉材料。通过活动让学生在设计前对材料充分了解，避免盲目设计。
三、制订方案
[材料准备：设计图纸、2.5 米左右的细绳]
1.小组讨论“怎样才能达成任务要求 ”，在交流中明确达成任务的具体方法。
[说明：学生之间的想法不同，并且对细节不太关注，需要通过研讨明确达成任务的具体方法。如：设计的重点是轨道的铺设；轨道的坡度变化可以通过调整塑料套件的支架柱的高度（卡纸套件需要调整支撑物的高度）来实现；轨道材料之间对接需要紧密、平滑，小球不容易脱轨；轨道总长度要达到2 米以上，大概需要多少轨道部件；怎样才能测量出轨道的长度；小组同学如何合作等。]
2. 出示设计图纸（设计图纸与底板尺寸一致），布置设计任务，要求学生在图纸上画出“过山车 ”的轨道路线，教师巡回指导。
明确绘制的具体要求：标注起点和终点；整个轨道路线应该保持封闭和连续；建议沿着图纸上印刷的格子绘制直道，弯道用弧线表示；上下层路线有重叠时配有文字说明；把终点留在底座的边缘处。
[说明：教师要提醒学生，轨道设计不要过于复杂，不然容易导致后续的搭建难以完成。鼓励每个学生先独自构思设计图，再进行组内交流，达成共识之后，合作完成“过山车 ”轨道设计图。]
3.学生展示并介绍自己小组的“过山车 ”设计图，小组间互相点评，并提出修改建议。教师根据任务要求，引导学生优化设计图。
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设计意图：考虑到三年级学生在工程设计方面的基础较薄弱，为了提高设计与搭建环节的衔接性，该环节采用与塑料底板尺寸一致的设计图纸，让他们能更直观感受到轨道的长度和形状，降低设计和制作难度。
[说明：若采取用绳子摆的方法来设计，建议将绳子摆出的轨道路线，直接粘贴在图纸上，再根据“过山车 ”的结构，标注起点、终点和上下层等关键信息。]
四、实施方案
[材料准备：每组一份塑料套件、小球、细绳、软尺]
1. 出示搭建要求和建议，请学生朗读。
搭建要求：①按照设计图进行搭建；②完成搭建后，领取小球进行测试；③搭建用时 15 分钟。
建议：①从低往高搭，节省时间；②如果设计无法实现，可对设计进行适当调整。
2.学生分组活动，按照设计图搭建“过山车 ”。教师巡视指导，并根据搭建进程分发测试小球。
[说明：学生在搭建过程中，可能会脱离设计图纸。教师在巡回时重点关注学生搭建遇到的困难、搭建的进度、轨道是否符合设计要求，必要时可以示范拼搭某个局部。鼓励组间相互观摩，取长补短，完善模型。]
3.教师宣布活动结束，提醒学生保留好过山车模型，用于下节课的展示和测试。
[说明：学生搭建和测试“过山车 ”很容易兴奋，活动前一定要和学生约定“停 ”的信号，建议结束时将测试小球收回。建议 7 、8 两课连上。]
设计意图：给予学生充足的时间进行搭建。重点关注设计与搭建之间的关联性，体现设计思维和工程思维。
【相关练习】
1.设计“过山车 ”轨道路线时，下列同学的说法比较合理的是 ( )
A. 小明：“过山车 ”轨道路线可以只有曲线，没有直线。
B. 小红：轨道路线应该有“断口 ”，让“过山车 ”脱离轨道才刺激。
C. 小强：上下层的路线重叠时，下层的路线用虚线表示。
答案：C
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解析：“过山车 ”要有直线轨道和曲线轨道，故 A 错误；轨道路线应保持连续、封闭，如果有“断口 ”过山车容易脱轨，故 B 错误；设计图中上下层的路线重叠时，下层的路线用虚线表示，正确答案为 C。
2.搭建“过山车 ”，需要先画设计图，再进行拼搭。下列做法不合理的是（ ）。
A. 先从“过山车 ”的起点或终点开始拼搭
B. 抛弃设计图，随意拼搭
C. 按照设计图进行拼搭，在拼搭过程中对设计进行微调
答案：B
解析：从“过山车 ”的起点或终点开始拼搭目的是方便操作，节省时间，避免材料不够等情况，故 A 正确；设计环节的目的是后续的搭建能符合任务要求，减少试错，提高效率，因此要按照设计图进行拼搭，在拼搭过程中对设计进行微调。故 C 正确，B 不合理。
3.在设计和搭建“过山车 ”的过程中，下列做法可取的是（ ）。
A. 小组成员各自独立设计，独自搭建
B. 小组讨论，统一意见；组内分工，合作搭建
C. 组长设计并搭建，其他人围观
答案：B
解析：小组成员独立设计和搭建，会导致设计不一致，搭建环节难以整合，效率低，故 A 错误；组长单独设计并搭建，会导致其他成员的参与感和积极性降低，不利于团队合作，故 C 错误。“过山车 ”的设计和搭建要求与同学合作完成，B 正确。
【板书设计】
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【相关表单】
“过山车 ”轨道设计图
第 小组
注意事项：
①标注起点和终点，把终点留在底座的边缘处；
②整个轨道路线应该保持封闭、连续；
③上下层路线有重叠时配有文字说明。
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设计和制作“过山车 ”自我评价表
评价维度 评价标准 自我评价 他人评价
会设计 能按照任务要求设计“过山车 ”。 ☆ ☆
会制作 能根据设计图制作“过山车 ”。 ☆ ☆
会合作 能和小组成员合作进行设计和制作，遇到问题及时交流，关系和谐。 ☆ ☆
会整理 实验结束后，及时整理剩余实验材料。 ☆ ☆
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