【核心素养目标】1.5 制作塔台模型 教案设计

1.5 制作塔台模型 教案设计
一、教学目标
（一）核心素养目标
1. 科学观念：明确制作模型是工程设计的重要环节，认识到模型制作需严格遵循设计方案，同时理解三角形结构、等高立柱、牢固接口等科学原理在增强塔台稳定性中的实际应用。
2. 科学思维：能依照设计方案动手制作塔台模型，在制作过程中发现问题并灵活调整；能对照评价表对模型进行客观评估，反思优劣并提出改进思路，提升问题解决与批判性思维能力。
3. 探究实践：掌握塔台模型的制作流程（底座搭建→侧面搭建→整体搭建→检查修补），能熟练使用吸管、胶带、剪刀等材料和工具，提高动手操作与团队协作能力；能参与模型展示与评估，清晰表达制作思路与遇到的问题。
4. 态度责任：乐于参与工程实践，在小组合作中主动沟通、分工协作，共同解决制作难题；培养严谨认真的制作态度和勇于反思、乐于创新的品格，感受工程制作的复杂性与成就感。
（二）具体教学目标
1. 能严格按照设计方案，完成塔台模型制作，确保模型符合核心要求：高度60厘米、底部可移动、不粘连桌面、稳固承重、抗风抗震、美观节省材料。
2. 能规范使用制作工具和材料，掌握吸管拼接、接口固定、立柱等高控制等关键技巧，保证模型结构牢固、外形规整。
3. 能对照《塔台模型制作评价表》，从分工合作、塔高、承重、抗风抗震、美观、材料成本等维度进行自我评估与小组互评。
4. 能清晰阐述模型的结构特点、制作过程中遇到的问题及解决办法，能借鉴他人优秀设计，提出模型优化方向。
5. 能了解滚珠、弹簧、钩码等辅助材料在增强模型性能中的作用，为后续优化模型积累经验。
二、教学重难点
1. 教学重点：按照设计方案完成塔台模型制作，掌握底座搭建、侧面加固、接口固定等关键技巧；对照评价表进行模型评估与反思。
2. 教学难点：保证立柱等高以避免塔台倾斜；平衡接口牢固性与材料节省的关系；解决制作过程中突发的结构不稳定问题。
三、教学准备
1. 多媒体课件（包含塔台模型制作要求、制作流程、关键技巧、评价表、优秀模型案例、课堂练习、优化材料提示等）。
2. 制作材料：70根20厘米长的吸管、剪刀（每组1-2把）、胶带（每组1-2卷）、尺子（每组1把）；辅助材料（滚珠、弹簧、钩码，用于拓展优化）。
3. 评估工具：《塔台模型制作评价表》（每组1份）、风力模拟工具（电风扇，调节不同档位模拟不同风量）、震动模拟工具（震动台或垫有海绵的桌面）、承重测试工具（砝码或重物）。
4. 展示工具：小组展示台、模型名称标签。
四、教学过程
（一）回顾导入：明确流程，强调要求
1. 旧知衔接：提问：“上节课我们完成了塔台模型的设计方案，工程建设的核心环节是什么？”（引导学生回忆：制作模型），强调“模型制作需严格遵循设计方案，同时灵活应对突发问题”。
2. 要求重申：播放课件中塔台模型的核心制作要求，结合评价表重点强调：
- 尺寸：高度60厘米（误差±2厘米）；
- 性能：底部可移动、不粘连桌面，能承重、抗风（2级以上）、抗震（2级以上）；
- 成本：合理使用70根吸管，避免浪费；
- 工艺：接口牢固、结构规整、外形美观。
3. 流程梳理：出示课件中“制作流程示意图”，明确步骤：底座搭建→侧面搭建→整体搭建→检查修补，强调“底座稳固是基础，立柱等高是关键，接口固定是保障”。
设计意图：
以工程设计流程为衔接，让学生快速进入实践环节；重申要求和评价标准，避免制作偏差；梳理流程能帮助学生理清制作思路，提高效率，契合课件“科学聚焦”的设计逻辑。
（二）技巧讲解：破解关键，夯实基础
1. 关键技巧示范：结合课件中的步骤分解图和实物示范，讲解制作核心技巧：
- 底座搭建：采用三角形框架或方形框架（内部加斜杆加固），增大受力面积，保证底部平稳；可适当加重底座（如嵌入钩码，但不粘连桌面），增强抗风抗震性。
- 侧面搭建：控制立柱吸管长度一致，确保等高，避免塔台倾斜；多采用三角形结构，增强侧面稳定性；接口处用胶带交叉缠绕2-3圈，固定牢固且节省胶带。
- 整体搭建：搭建过程中用尺子实时测量高度，及时调整；顶部可根据设计增加防护栏或加固结构，提升承重能力。
- 检查修补：重点检查接口是否松动、立柱是否倾斜、高度是否达标，对薄弱部位进行加固修补。
2. 问题预判与解决：结合课件提示，针对常见问题给出解决方案：
- 问题1：吸管长度不足→解决方案：用胶带将两根吸管对接，接口处重叠1-2厘米，缠绕固定；
- 问题2：立柱倾斜→解决方案：用尺子校正，在倾斜一侧加斜杆支撑；
- 问题3：接口松动→解决方案：重新缠绕胶带，或采用穿插式拼接增强稳定性。
设计意图：
核心技巧示范能帮助学生掌握关键操作，避免因工艺问题影响模型质量；问题预判与解决为学生提供应对思路，减少制作过程中的阻碍，契合课件“科学探索”中“制作技巧”的核心内容。
（三）实践操作：小组合作，制作模型
1. 分工明确：每组4-5人，根据课件提示和设计方案分工：
- 1人：材料管理与用量统计（负责分发吸管、胶带，记录使用数量，避免浪费）；
- 2人：主体搭建（负责底座和侧面搭建，确保结构符合设计，立柱等高）；
- 1人：接口固定与加固（负责缠绕胶带，检查接口牢固性）；
- 1人：测量与调整（用尺子实时测量高度，校正倾斜，确保达标）。
2. 动手制作：学生按照“底座→侧面→整体→修补”的流程动手制作，教师巡视指导，重点关注：
- 是否遵循设计方案，结构与图纸一致；
- 立柱是否等高，底座是否稳固，接口是否牢固；
- 材料使用是否合理，有无浪费；
- 小组分工是否明确，协作是否顺畅。
3. 模型命名：制作完成后，小组为模型起名称（如“稳固先锋号”“抗风抗震塔”），粘贴标签，准备展示。
设计意图：
明确分工能提高合作效率，避免混乱；教师的针对性指导能及时解决学生的操作难题，确保制作顺利推进；模型命名能增强小组归属感和成就感，契合课件“科学探索”中“动手制作”的核心任务。
（四）展示评估：反思优化，深化认知
1. 小组展示：每组选派代表上台展示模型，阐述：
- 模型名称与结构特点（如采用三角形框架、加重底座等）；
- 制作过程中遇到的问题及解决办法；
- 对照评价表的自我评估（优势与不足）。
2. 性能测试：根据评价表，用工具对模型进行核心性能测试，由全班共同记录结果：
- 高度测量：用尺子测量，记录是否达标；
- 承重测试：在顶部逐步放置砝码，记录最大承重；
- 抗风测试：用电风扇不同档位吹拂，观察模型是否倾倒；
- 抗震测试：在震动台上轻微震动，观察模型稳定性。
3. 互评与建议：其他小组根据展示和测试结果，结合评价表进行打分，提出优化建议（如“底座可增加斜杆，增强稳定性”“接口可减少胶带使用，节省成本”）。
4. 教师点评：结合课件中的优秀模型案例，对各小组作品进行点评，肯定优势，针对共性问题（如倾斜、接口松动）提出改进方向，强调“工程制作需兼顾性能与成本，反思与优化是关键”。
设计意图：
展示与测试环节能让学生直观了解模型性能，客观评估成果；互评与点评能拓宽思路，帮助学生发现问题，为后续优化铺垫；整个过程契合课件“科学研讨”中“评估与反思”的核心目标。
（五）拓展延伸：优化模型，提升思维
1. 拓展材料介绍：出示课件中的辅助材料（滚珠、弹簧、钩码），提问：“如何利用这些材料优化模型的抗风抗震性能？”
2. 小组研讨：学生分组讨论优化方案，教师引导：
- 钩码：可嵌入底座，增加重量，降低重心，增强抗风抗震性；
- 弹簧：可安装在底座与立柱之间，缓冲震动，提升抗震能力；
- 滚珠：可安装在底座底部，增强移动性，同时不影响稳定性。
3. 方案分享：每组分享1-2条优化思路，教师结合课件示例进行点评，鼓励学生课后尝试优化。
4. 课堂练习：完成课件中的基础练习题，巩固制作技巧和科学原理：
- 填空题：制作模型需严格按照______进行，立柱尽量______，采用______结构增强稳定性；
- 判断题：制作中发现设计问题，可讨论后修改（√）；胶带可用于固定模型与桌面（×）。
设计意图：
拓展材料研讨能激发学生的创新思维，提升知识迁移能力；课堂练习能及时巩固核心知识点，契合课件“科学拓展”和“课堂练习”的内容。
（六）课堂总结与课后任务
1. 课堂总结：
- 制作流程：底座→侧面→整体→修补；
- 关键技巧：底座稳固、立柱等高、接口牢固、结构合理；
- 核心原则：遵循设计、兼顾性能与成本、反思优化。
2. 课后任务：
- 对照评价表和课堂建议，对塔台模型进行优化修改，下节课展示优化成果；
- 撰写《制作反思报告》，记录制作过程、遇到的问题、解决办法及优化思路；
- 查阅资料，了解现实中大型塔类建筑（如信号塔、电视塔）的制作工艺，借鉴其稳定结构设计。
设计意图：
知识框架梳理帮助学生构建系统认知；课后任务兼顾模型优化、反思总结和知识拓展，形成“制作→评估→优化”的完整闭环，契合课件“科学拓展”的要求。
五、板书设计
制作塔台模型
一、核心要求
高度60cm | 底部可移动 | 不粘桌面 | 稳固承重 | 抗风抗震 | 美观价廉
二、制作流程
底座搭建（稳固基础）→ 侧面搭建（等高立柱+三角形结构）→ 整体搭建→ 检查修补（接口加固）
三、关键技巧
1. 结构：三角形框架（抗变形）、上轻下重（降重心）；
2. 工艺：立柱等高（防倾斜）、接口交叉缠绕（固牢固）；
3. 成本：合理用材料，避免浪费。
四、评估与优化
评价维度：分工、塔高、承重、抗风、抗震、美观、成本；
优化材料：钩码（增重量）、弹簧（缓震动）、滚珠（提移动性）。