第三单元第7课时设计和制作“过山车”（教学设计）（表格式）2025-2026学年三年级上册科学教科版(2024)

课题 （主题） 设计和制作“过山车” 课时 第7课时
一、课标要求（解读课标对所学知识点的要求）
依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“技术与工程”学习领域的内容要求，学生应能参与简单的工程项目实践，经历明确问题、设计方案、实施计划、测试改进等基本过程。本课重点在于引导学生综合运用前六课所学的运动知识（位置、路线、快慢、能量），通过小组合作完成“过山车”的设计与搭建任务，发展工程思维、创新意识和动手实践能力。同时强调在真实情境中解决问题，体现科学、技术、工程、数学（STEM）的融合应用。
二、学习目标
1. 学生能理解项目任务要求：轨道总长2米以上，包含直线与曲线轨道，小球能自行滚完全程且不脱轨，并能与同伴分工协作，共同完成设计与制作。
2. 学生能选择一种设计方法（用绳子摆路线或在纸上画设计图），规划出符合要求的“过山车”轨道路线，初步建立从构想到实物的转化意识。
3. 学生能在搭建过程中根据设计方案选用合适材料（塑料套件或卡纸套件），调整坡度、弯道半径等参数，确保小球顺利通行，培养解决实际问题的能力和空间建构能力。
三、学习重点
1. 能根据任务要求制定可行的设计方案，合理规划轨道长度、直线段与曲线段的分布。
2. 能在制作过程中不断调试轨道结构，解决小球脱轨、卡顿等问题，确保其能从起点滚至终点。
四、学习难点
1. 设计时难以预判小球在复杂轨道上的运动状态，如曲线段是否因离心力过大导致脱轨，坡度是否足够维持持续滚动。
2. 小组成员间可能出现意见分歧或分工不均，影响团队协作效率，需教师适时引导沟通与协调。
五、评价任务（设计活动对应学习目标，镶嵌在教学过程中，或者用教学环节对应目标）
1. 检查各组提交的设计方案（绳子布局或图纸），评估其是否包含足够的直线与曲线轨道，预估总长是否达标，体现初步规划能力。
2. 观察学生在制作过程中的操作规范性与问题解决能力，能否主动调整支架高度、加固连接处、修正弯道弧度等。
3. 根据最终作品是否满足“轨道2米以上”“有直曲轨道”“小球不脱轨”“合作完成”四项指标进行星级评定，作为项目成果的核心评价依据。
六、资源与建议（包含知识的前后联系与学情分析）
本节课是本单元的综合性实践课，整合了“运动和位置”“各种各样的运动”“直线与曲线运动”“比快慢”“运动和能量”等多个知识点，实现了从知识学习到项目应用的跨越。三年级学生已有一定的拼装经验（如积木、乐高），具备基础的空间想象能力和动手兴趣，但系统性的工程设计经验较少。
学生普遍对“过山车”这一主题充满好奇与热情，容易投入其中，但在面对失败（如小球脱轨）时可能产生挫败感，需教师及时鼓励，强调“发现问题—调整改进”是工程实践的重要环节。
建议提供两种材料选项：塑料轨道套件（绿色轨道板+彩色积木支撑）适合快速搭建与反复调试；卡纸轨道套件（预裁切的白色立体轨道片）适合精细加工与创意造型。每组配备软尺用于测量轨道总长、细绳辅助拉直、剪刀与胶带等工具。提前演示如何连接轨道、固定支架、设置起始坡度，避免因结构松动导致实验失败。
七、学习过程
一、情境导入，明确任务 （1）、激发兴趣，提出挑战
同学们，请看这张图：游乐园里的过山车正呼啸着穿过高空轨道，一会儿直冲而下，一会儿急转弯，乘客们尖叫连连，既刺激又好玩！
今天，我们也来当一回小小工程师，自己动手设计并制作一座属于我们班的“过山车”模型，让小球代替乘客，体验一次完整的旅程！
这不是一个简单的拼图游戏，而是一个真正的工程挑战，我们需要完成以下任务：
- 轨道总长度必须达到2米以上；
- 轨道中要有直线部分，也要有曲线部分；
- 小球必须能从高处起点自行滚动，一路不停，直到终点；
- 在整个过程中，小球不能从轨道上掉落（不能脱轨）；
- 必须以小组为单位，大家分工合作，共同完成。
只有全部做到，才算成功！你们有信心吗？
（2）、介绍可用材料与安全提示
我们有两种材料可以选择：
第一种是塑料套件：由绿色的U型轨道板和彩色的积木块组成，轨道之间可以卡接，积木用来做支撑柱，组装方便，适合反复修改。
第二种是卡纸套件：由预先裁好的白色厚纸板轨道片组成，需要你们用胶水或胶带粘接成型，虽然费时一些，但可以做出更复杂的造型。
每组可以根据喜好选择一种。
安全提醒：
- 使用剪刀时要小心，不要对着人；
- 搭建时注意桌面整洁，防止零件滑落；
- 测试时动作轻缓，避免用力过猛损坏轨道。 二、制订方案，规划路径 （1）、学习两种设计方法
在动手之前，我们要先动脑，做好设计规划。科学家和工程师从来不会盲目开工，他们都会先画图纸或做模拟。
今天我们也有两种设计方法可供选择：
方法一：用绳子摆路线
拿一根长绳子，在地板上摆出你想设计的轨道形状。你可以设计一个大大的螺旋，也可以设计多个连续的S形弯道。摆好后用胶带固定关键节点，再用软尺沿着绳子测量总长度，看看是否超过2米。
方法二：在纸上画设计图
拿一张白纸，用铅笔画出你的“过山车”俯视图。标出起点、终点、直线段、曲线段的位置。可以在旁边注明预计的坡度变化，比如“这里要陡一点，让小球加速”。
教师强调：无论哪种方法，都要考虑小球能不能顺利通过每一个弯道，会不会因为坡度太小而停住。
（2）、小组讨论，形成初步方案
现在请各小组围成一圈，讨论你们想要的设计风格：
- 是追求速度感的高速直降型？
- 还是讲究趣味性的多弯迷宫型？
- 或者是兼顾两者的大回环组合型？
讨论完成后，确定使用哪种材料，选择哪种设计方法，并指定一名同学负责记录方案要点。
教师巡视指导，帮助学生判断设计的可行性，例如提醒：“如果这个弯道太急，小球可能会飞出去，怎么办？”引导学生思考加宽弯道或降低入口速度。
三、实施方案，动手制作 （1）、分工合作，有序搭建
方案确定后，就可以开始制作了。
建议小组内部分工如下：
- 设计员：对照图纸或绳子布局，指导搭建方向；
- 结构件：负责连接轨道、安装支架；
- 测量员：用软尺实时测量已建轨道长度，确保达标；
- 质检员：随时准备小球进行短段测试，发现问题立即反馈。
搭建步骤提示：
1. 先搭建起始坡道，保证有足够的高度让小球获得初始动能；
2. 接着铺设主轨道，注意直线段平直、曲线段圆滑过渡；
3. 支架间距不宜过大，防止轨道下垂；
4. 每完成一段，就进行局部测试，确保小球能通过。
教师强调：不要等到全部搭完才测试，那样一旦出错，返工代价太大。要边建边测，及时调整。
（2）、调试优化，解决问题
在搭建过程中，你们很可能会遇到这些问题：
- 小球在某个弯道脱轨 → 可能是弯道太急或外侧太低，可尝试加大转弯半径或将外侧略微抬高；
- 小球在中途停下 → 可能是坡度不够或轨道不平，可增加后续坡度或检查连接处是否错位；
- 轨道晃动不稳 → 可增加支撑点或用胶带加固连接处。
鼓励学生像真正的工程师一样，面对问题不气馁，而是冷静分析原因，尝试多种解决方案。
教师举例：美国著名的金门大桥在建造时也经历了无数次风洞测试和结构优化，才最终建成。我们的“过山车”也需要不断改进才能完美运行。
所有小组应在本节课结束前完成基本结构搭建，并确保小球至少能通过80%的轨道。
八、作业与检测（对应学习目标）
一、简答题
1. 你们小组选择了哪种材料？为什么？
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2. 在设计“过山车”时，你们最担心小球会在哪里出现问题？采取了什么预防措施？
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3. 如果让你重新设计一次，你会在哪些地方做出改进？
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二、绘图题
请画出你们小组“过山车”的俯视设计图，标出起点、终点、直线轨道、曲线轨道，并用箭头表示小球运动方向。
三、思考题
为什么“过山车”的第一个坡通常是最高的？这和我们前面学过的哪个科学概念有关？
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九、学后反思
1. 我原以为只要把轨道连起来就行，没想到还要考虑这么多细节。第一次测试时小球直接飞了出去，我们才发现弯道太急。后来我们把它改得更平缓，终于成功了。我明白了设计真的很重要。
2. 我们组有人想做很多弯道，有人想做最长直道，吵了起来。后来老师让我们投票决定主体结构，剩下的细节各自负责。我发现合作不是一个人说了算，而是要学会倾听和妥协。
3. 当我看到小球顺着我们亲手搭建的轨道一路滚到底，没有脱轨也没有停下，那种成就感无法形容。我觉得我们真的是小小工程师了，科学原来可以这么有趣又实用。