六年级上册科学教案-2.1 抵抗弯曲教科版

探究式学习
——小学科学六年级上册《抵抗弯曲》教学设计
【教学设计】
教学内容
本课作为本单元“形状与结构”的伊始课，首先引导学生认识房子、桥梁都有柱子和横梁，靠柱子和横梁支撑，而横梁比柱子容易弯曲。由此引入本课的内容——横梁的抵抗弯曲能力与什么有关。本课只引导学生用实验的方法研究梁的抵抗弯曲能力与横梁宽度、厚度之间的关系，通过实验数据，学生分析发现纸的宽度增加，抵抗弯曲能力会增加；纸的厚度增加，抵抗弯曲能力会明显增加，增加厚度比增加宽度更有效。最后学生用实验得出的结论解释说明横截面为长方形的横梁为什么都是立着安放的。
教学目标
1、科学概念
房屋、桥梁结构中有“柱”和“梁”，梁比柱容易弯曲。
增加梁的宽度可以增加抵抗弯曲能力，增加梁的厚度可以明显增加抵抗弯曲能力。
2、过程与方法
建立实验模型，识别和控制变量；
记录数据，分析数据并得出合理结论。
3、情感、态度、价值观
能够大胆假设又能在实验中小心求证。
设计理念
本教学设计力争表现小学科学课堂教学的三个方面：围绕核心概念教学；关注学生的前概念；体现探究式学习方式。
1、本课教教学设计围绕核心概念---建筑结构中有“柱”和“梁”，梁比柱容易弯曲，增加梁的宽度和厚度可以增强横梁抵抗弯曲能力。
2、设计时特别关注学生的前概念---教学设计立足学生对横梁感性认识的生活经验，让学生根据经验提出各种各样能提高横梁抵抗弯曲能力的方法。
3、体现探究式学习方式---在观察体验、感受的基础上提出研究问题，引导猜测，培养学生勤思考的良好习惯。在“宽度、厚度与抵抗弯曲能力研究”环节引导学生经历设计研究方案、建立实验模型、探究合作与数据分析、得出结论的过程，培养了学生合作、探究、创新的能力。在这一环节中，还让学生完整地经历了识别变量、控制变量从而达到实验公平的过程，使“教学目标”引向纵深发展，培养了学生严谨、精确、公平的科学素养。
教学过程
（教学准备）
为小组准备：长度、宽度相同、厚度不同的纸条（相同的纸条粘贴而成），长度、厚度相同、宽度不同的纸条；垫圈若干、木块。
教师自己准备：教学幻灯片。
过程一：看图导入。学生浏览古诗《登鹳雀楼》中的鹳雀楼、现代房屋、桥梁等图片，了解到所有的建筑物都是由横梁和柱子支撑着，并通过师生讨论感性上认识到横梁和柱子哪个更容易折断（横梁更易折断），从而引出一个大家感兴趣的问题——如何提高横梁抵抗弯曲的能力，并出示课题。
过程二：猜想并确定研究问题。通过师生对话，学生猜想出了各种各样的方法，其中改变宽度因素引起了学生的争议，到底是增加宽度能提高抗弯曲能力呢，还是减少宽度能提高抗弯曲能力？于是横梁抵抗弯曲能力与宽度因素有什么样的关系成为了本课首先研究的问题。
过程三：建立实验模型。老师为学生提供了木块、各种宽度的纸、若干垫圈，让学生根据这些材料来证明横梁抗弯曲能力与宽度因素的关系。学生小组讨论并由一个小组上讲台用提供的材料展示实验方法。通过展示后的生生对话，逐步完善了实验模型。
过程四：实验公平及变量控制。本实验是对比实验。学生通过讨论填写实验计划记录表，明白实验中需要改变的因素是什么，需要控制不变的因素又是什么，还有哪些需要注意的，从而达到实验公平。学生明白了如何研究宽度因素与横梁抵抗弯曲能力的关系，用同样的方法还可以迁移到研究厚度因素与横梁抵抗弯曲能力的关系上，于是本节课确立了两个需要实验研究的因素，而其它因素用同样方法留待以后研究。
过程五：实验汇报与数据分析总结。首先学生小组实验，并将每小组的数据填写到电脑中展示给全班。然后两小组汇报，其他小组疑问补充。最后回到数据上，分析数据不同的原因，以及总结实验结论。
过程六：应用与引申。学以致用，讨论回答一根横截面为长方形的木质横梁是横着放好还是立着放好。最后让学生知道虽然增加材料的厚度能很好的提高横梁抗弯曲的能力，但这种方法同样存在缺陷，需要增加材料的用量，于是向学生提出这样的问题——有没有不用增加材料用量，也能提高横梁抵抗弯曲能力的方法呢，留待学生思考，从而将学生引向下堂课要研究的主题。
附实验记录单：
纸梁抵抗弯曲能力的相关因素研究实验
实验方法（可以画图）
实验时应该收集记录什么样的数据来说明问题？（可以不写，但要讨论并回答）
对比实验计划表一
研究问题：
纸梁抵抗弯曲能力与纸梁的宽度有什么关系？
实验研究中需要改变的条件是什么？怎么改变？
实验研究中保持不变的条件有哪些？
实验中还需注意什么？
对比实验计划表二
研究问题：
纸梁抵抗弯曲能力与纸梁的厚度有什么关系？
实验研究中需要改变的条件是什么，怎么改变？
实验研究中保持不变的条件有哪些？
实验中还需注意什么？
纸梁的抵抗弯曲能力的测试记录表
对比实验一
纸梁的宽度
1倍宽
2倍宽
3倍宽
抵抗弯曲能力的大小
预测
实测
我们的发现
对比实验二
纸梁的厚度
1倍厚
2倍厚
3倍厚
抵抗弯曲能力的大小
预测
实测
我们的发现
纸梁抵抗弯曲能力实测记录全班汇总表
【课堂实录】
过程一：看图导入。
师：同学们请看，这栋古代的建筑挺不错吧，知道它的名字吗？
师：可能这样看大家确实很难说出它的名字，但实际上同学们从很小就对这栋古代建筑耳熟能详了。请看这首诗《登鹳雀楼》，（学生朗诵）知道了吧，它就是中国古代几大名楼之一的鹳雀楼。
师：我们一起走近看看，这栋楼不管里面外面都有很多的柱子和横梁是吧，这些有什么用呢？
生：支撑着整栋建筑。
师：古代的房子由横梁、柱子支撑着，那现代的房子也是这样吗？我们看这幅图，能找到横梁、柱子吗？
生：能。（一名学生上前用手指出）
师：再看，这是一座桥梁。它们也是由横梁、柱子支撑着的吗？
生：是的。（一名学生上前用手指出）
师：看来横梁、柱子在建筑中确实起着特别关键的作用。你们觉得横梁和柱子在材料粗细相同的情况下，哪个更容易被折断呢？（ppt出示粗细材质相同的一小截横梁和柱子）
生：柱子。因为横梁架在柱子上，柱子承受更大的力，所以柱子更容易折断。
生：不是柱子，应该是横梁。（学生主动走上讲台指着ppt中的柱子与横梁的图片解释）横梁是中间受力，容易折断，而柱子是上下两端受力不容易断。
师：同学们同意他的说法吗？（学生都不自觉地点点头）
过程二：猜想并确定研究问题。
师：看来横梁是建筑中比较脆弱的地方，那我们更需要好好研究一下怎么让横梁不容易折断，或者说怎么提高横梁的抵抗弯曲的能力。（板书课题：抵抗弯曲）如何提高呢？（出示横梁的实物）
生：增加厚度，厚度越大，横梁越不容易弯曲。（板书：厚度）
生：改变横梁的材料，比如钢或者合金的。（板书：材料）
生：增加横梁的硬度。
师：其实增加硬度也是通过改变横梁的材料来达到的，是吧？
生：用一些钢索将横梁拉住。
师：这实际上是改变了横梁的什么呢？（板书：结构）
生齐答：结构
生：柱子间的距离缩短一些。
师：我们把这个也叫做架空长度，你们认为架空长度短一些，更不易折断是吧。（板书：架空长度）
生：还可以多加些柱子在横梁下面（板书：多一些支撑）
师：这样做实际上也就是减小了横梁的什么？
生：架空长度
生：将横梁做成拱形的。
师：也就是改变横梁的什么？形状。（板书：形状）
（学生各抒己见，但横梁的宽度这一因素没有同学说出来）
师：同学们说了这么多方法，老师也说一种你们看行不行？我改变横梁的宽度能改变横梁的抵抗弯曲能力吗？
生齐答：应该可以。
师：那是加大宽度提高横梁抵抗弯曲能力，还是减小宽度呢？
（学生的回答不是很肯定，老师正好从这里引入下面要研究的问题）
师：请看黑板，刚才同学们说的这些其实都是跟横梁抵抗弯曲能力相关的因素。那究竟是什么样的关系呢？比如宽度，到底是加宽后抵抗弯曲能力更强呢？还是减宽后更强呢？我们显然需要。。。
生：做实验。
过程三：建立实验模型。
师：那好我们今天就先研究宽度这一项因素，其它的我们可以在以后的课堂上继续研究，或者同学们在课后自己研究，可以吗？
师：那如何做实验来研究呢？老师这里为大家提供了木块、纸、垫片这样的实验器材，同学们打算用什么方法来研究呢？请填写在老师发的实验记录单上，可以画图。实验时应该收集记录什么样的数据来说明问题？可以不写，但要讨论并回答。讨论完毕，老师请一小组上台拿着实验器材演示并说明你们的方法。
（学生小组讨论，一小组上来展示他们的实验方法。展示完毕，通过生生互动，质疑补充，完善实验模型）
过程四：实验公平及变量控制。
师：实验模型我们已经建好了，那在实验时我们要改变的条件是什么？怎么改变？要保持哪些条件不变才能使实验公平有效？请小组讨论并填写记录单上面的“对比实验计划表一”，开始。
（两个小组的学生上来汇报，并通过生生互动，质疑补充，完成“表一”的填写）
老师归纳总结，将同学们的讨论结果显示在ppt上面：
1、实验中不变的条件：柱子的高度，垫圈摆放的位置，纸梁的厚度，纸梁的架空长度，梁的材料，纸梁的形状等等
2、注意事项：
（1）架空长度要合适（12厘米）。
（2）小垫圈要轻轻放，而且要尽量叠起来放在梁的最中间。
（3）计算垫圈数量以纸梁刚接触桌面为准，但导致纸梁接触桌面的最后一个垫圈不能算。
师： 同学们对实验的方法、要求都了解了吗？好，我们知道了如何研究宽度因素与横梁抵抗弯曲能力的关系，那研究其他因素比如厚度因素，会吗？
生齐答：会。
师：那好，请同学们小组填写“对比实验计划表二”。
（小组汇报填写的结果）
师：好，我们终于要开始做实验了，在实验前请同学们再浏览一下注意事项。待会只要你们小组实验一结束就派一个代表到前面来将你们的数据输入到老师电脑里面。看看哪些组做得又快又好。现在请每小组的小组长过来排队取实验材料，然后开始实验。
过程五：实验汇报与数据分析总结。
（两小组学生上来汇报实验记录表中的数据与发现，生生互动，质疑补充完善实验发现）
师：（ppt显示“纸梁抵抗弯曲能力实测记录全班汇总表”）我们从汇总表中发现大家测量的数据都不尽相同，怎么会这样呢？
生：可能是同学们在放垫圈时的高度不一样。
生：放垫圈时的力度不同，有的组轻，有的组重。
生：可能是有的组叠起来放的，而有的组没有叠好。
生：纸梁在柱子上摆放的位置有的组放在正中，而有的组可能摆放有些偏。
师：嗯，正因为这么多原因，造成我们的数据有出入，所以老师在你们所有的数据后面求了一个平均值，这样可以使数据相对准确，能更好代表所有组测量的情况。我们对比宽度与厚度两种因素测得的平均值，同样可以发现增加纸的宽度能提高横梁抵抗弯曲的能力，增加纸的厚度同学们说能更多地提高抵抗弯曲能力，老师用另一个词“明显”，可以吗？请同学们将我们的发现再读一遍。
师：用纸做横梁可以得出这样的结论，换做其它材料是不是道理也相同呢，所以我们还可以总结：增加材料的宽度，可以提高它的抵抗弯曲能力；增加材料的厚度，可以明显提高它的抵抗弯曲能力。
过程六：应用与引申。
师：那好，老师这里有这样的一根木材，如果我想用它来做房子的横梁，我是横着放好，还是立着放好呢？为什么？
生：立着放。虽然立着放宽度减小了，但厚度增加了，而增加厚度比增加宽度能更有效提高横梁抵抗弯曲的能力，所以我们选着立着放。
师：同学们还真是能学以致用啊。不过增加厚度，是可以很明显提高材料的抗弯曲能力，但这种方法也存在一定的缺陷，需要增加材料的用量，成本提高了，也不环保。有什么方法在不增加材料用量的情况下，也能较好提高材料的抗弯曲能力呢?（我们将在以后的学习中继续研究。）
【教学反思】
本课优缺点都很明显，优点主要体现在以下两个方面：
1、情境导入。让学生浏览耳熟能详的建筑，了解横梁和柱子的作用，讨论横梁柱子哪个更易折断，从而迅速切入主题如何提高横梁抵抗弯曲的能力。
2、小组合作探究展示。小组讨论实验方法以及对各种因素的控制。各小组实验并将实验结果一一记录在黑板上展示给全班同学，使得每个小组成员都有非常强烈的成功的喜悦。
不足需要改进的地方主要体现在两个过程中：
1、在猜想并确定研究问题的过程中，老师让学生回答如何提高横梁抵抗弯曲能力这一问题时，老师仅仅在幻灯片上给了一个平面的图形，未能提供横梁的实物让学生思考，使得学生的思考比较狭隘，不能说出太多的办法。
2、在建立实验模型以及保证实验公平和变量控制的过程时候，老师未能根据学生学情相应设计实验计划的表格，导致当日执教的班级只有2到3个小组能勉强将表格填完，在后续的汇报时无法由学生自己得到比较正确完整的实验方案，最后只能由老师代替学生将方法讲出来。尽管在之前其它班上课时，很多小组在组内优秀学生的带领下能将表格填得很好，但这样的设计显然没有充分考虑本班的学情，且特别地浪费时间（在别班同样花了较长的时间），很不合理。这说明老师缺乏对每个班学情的充分了解，且没有做好充分的课前备课，无法在课堂上进行相应的调整。针对这个班级，本过程可以不用填表，而让学生先小组讨论，然后直接上讲台拿着实验器材展示实验方法，最后通过生生对话、师生对话补充完善实验中应如何控制变量与不变量，以及如何保证实验公平等等。这样让全班学生集体讨论，省去了填表的困难，节约了时间，又能让学生在对话中更加清楚明白，切实提高了课堂质效。
正因为老师在前一过程没有充分考虑学生的学情，花费了太多的时间，所以在后面实验汇报与数据分析总结的过程时，虽顺利地得出了实验结论，但小组展示不充分，生生互动也不够，更没能对数据进行更加充分的分析，使课堂留下了不小的遗憾，而后面应用与引伸部分的内容也只能留待下一节课去完成了。