(共19张PPT)
2.6设计我们的小船
教学目标:
1. 科学观念
能说出船舶的载重量、稳定性与船体大小、形状和结构有关,动力装置可为小船提供前进的推力。
初步建立“工程设计需要在性能、成本等多因素间权衡优化”的意识。
2. 科学思维
能基于任务要求和材料特性,分析、比较不同设计方案的合理性与可靠性。
能运用图文结合的方式,创造性地表达自己的设计构想,并阐述理由。
教学目标:
3.探究实践
能小组合作,完成从制定方案(画设计图、列清单、算成本)到制作、测试与改进小船的全过程。
能通过测试,获取小船载重量、航行性能等数据,并依据结果对设计进行有针对性的优化。
4. 态度责任
在小组设计与讨论中,愿意倾听、分享观点,共同协作解决问题。
在选材与设计中,养成节约成本、追求优化的认真态度。
教学重难点:
教学重点:
1.引导学生经历完整的工程设计流程。 重点是指导学生在制作前,先完成“制订方案”中的核心步骤:根据明确限制条件(载重≥200克、有动力、控成本)进行设计、论证与成本核算。
2.理解并应用影响船舶性能的关键因素。指导学生将“船的大小、形状、稳固性、动力系统”等科学观念,具体运用到自己的设计图中,并说明理由。
教学难点:
1.将科学原理转化为工程设计决策。学生难以将“浮力”、“力与运动”等抽象概念,具象化为对船体形状、材料选择和动力装置的合理设计。
2.在多重要求中进行综合权衡与优化。学生同时考虑载重、动力、稳定性、成本等多个因素时,容易顾此失彼。小组在“交流”环节中,如何有效评估并整合不同意见,形成更优的集体方案,也是一个实践难点。
聚焦:
为新建的“园区内循环水路”设计一款无人智能运输船,用于在仓库与分发中心之间自动转运标准货箱。
探索:
要根据要求设计一艘船,我们首先要知道什么?
首先要明确问题,知道详细的要求。
探索:
问题
设计
制作
测试
完善
明确问题,知道设计什么,用途是什么,具体的要求有什么?
制订方案:小组讨论,研究会遇到什么问题,怎样解决,制订最优方案。
团队合作,根据方案制作模型。
根据标准进行测试评估模型,反思方案以及存在的问题。
进一步改进。
工程师
设计流程
探索:
物流公司的“无人货船”要求:
小船载重量超过200克
有自己的动力
运输货物路程超过1米
小船制作成本尽量低
注:1个普通螺帽大概2.5克
1个钩码约为50克
1cm
3cm
探索:
明确问题和要求后,下一步应该做什么?
设计
1.船的大小为多少比较合适?
2.怎样尽量减小船行驶的阻力?让船行驶方向更稳定?
3.船体要用什么材料?成本是多少?
4.怎样提高船的载重量?
5.如何提高船的稳定性?
6.选择什么动力?如何安装动力系统?
7.制作时如何分工?
探索:
1.大小:20cm×30cm
2.最好用尖形船首并在船尾后方加船舵
4.载重量:让船的体积更大
5.稳定性:让船的底面积更大
探索:材料超市
探索:
绘制小船的设计图
探索:
绘制设计图的过程中要综合考虑多种因素
研讨:交流讨论
1.将自己小组的设计方案贴在教室的相对应的位置上
2.观察其他小组设计的方案
3.用便利贴写下自己对其他小组方案的意见和建议,粘贴在其他小组的设计图上
①
②
⑨
⑧
⑦
⑥
⑤
④
③
研讨:交流讨论
4.根据其他小组提出的意见和建议,对本小组的设计图进行改进
5.小组内部讨论,用简短的语言解释你们小组的设计如何综合满足载重、动力与成本要求
研讨:
思考:怎样用最少的成本造出最理想的船?
练一练:
1. 在设计我们的小船时,为了能让小船稳定地装载200克货物并成功航行,我们首先应该重点考虑什么?
A. 把船的外观涂成最喜欢的颜色。
B. 只选择最便宜的材料,把成本控制到最低。
C. 重点考虑船体的大小、形状和如何安装动力装置,并计算好成本。
D. 完全模仿最快的赛艇形状,因为速度是最重要的。
C
练一练:
2. 在“方案评审会”上,有小组设计了一艘船体很高、上层结构较大的小船。为了提升它的稳定性,避免侧翻,下列基于科学原理的优化建议中,最合理的是?
A. 把船体的颜色涂得深一些,这样能增加重量,更稳。
B. 建议增加一个漂亮的船帆,让它跑得更快就不容易翻了。
C. 建议尽量降低船体重心,并适当增加船体底部的宽度。
D. 选用更硬的木板来造船,材料越硬船就越稳。
B
练一练:
3.作为“智慧物流工程师”,我们必须精打细算。如果某个小组的设计方案中,选择的电动机动力很强但价格很高,导致总预算超标,以下哪种处理方式最符合工程师的思维方式?
A. 坚持使用这个电动机,因为动力是最重要的,成本可以忽略。
B. 放弃动力要求,把电动机去掉,用手推船航行以节省成本。
C. 更换为成本较低的动力装置(如气球喷气),并重新调整船体材料的选用,确保在控制总成本的同时,仍能满足载重和动力需求。
D. 为了省钱,在所有地方都使用最薄的材料,即使这样做可能让船不够结实。
C