六年级上册科学教案-2.1 抵抗弯曲-造一座桥 教科版

《造一座桥》教学设计
教材分析
《义务教育小学科学课程标准》在内容标准明确提出：18.3工程设计需要考虑可利用和制约因素，并不断改进和完善。在3~4年级的学习目标中能对自己或他人设计的想法、草图、模型等提出改进建议，并说明理由；在制作过程中及完成后进行相应的测试和调整。教科版《科学》六年级上册第二单元，《形状与结构》告诉我们，不同形状和结构的物体，其抗弯曲能力不同，改变物体的形状和结构，改变其抗弯曲能力。学生通过对前面七课的学习和实践，已经掌握了这些道理，教材在此基础上设计了《用纸造一座“桥”》这一课，是对本单元知识的运用和巩固。根据教材结构分析发现，整体单元结构按照先了解、熟悉、掌握各种关于结构的相关知识，然后实现应用的基本构架。但从认知角度及实际工程与技术操作流程与应用实例。在构建该类型的知识与技能时，更多的是从任务入手，在不断实践与操作中掌握知识、验证知识与运用知识。基于此点考虑，在本单元的教学中进行了组织结构上的调整：以项目《造一座桥》为核心项目入手，深入认知在工程与技术的具体实践中需要完成的相关项目，并在认知过程中根据实际需求逐步对结构进行有条理的分析和研究，并最终形成综合性的分析处理，完成项目。在单元的总体设计上，想从STEM教育的角度来重新审视工程与技术在科学学科的教学处理方式。所以我这节课改变了这个单元的结构，把本节课作为本单元的第一节课来上，研究的是《造一座桥》这个核心项目的子项目--《抵抗弯曲》，也不单单只是用纸这一种材料让学生去使用，而是让学生根据材料的性质选择合适的材料制作桥，并且在设计和制作桥的过程中，去发现问题，归纳问题，在今后的学习中解决问题。
学情分析
学生在三年级的学习中，已经知道了纸，金属，塑料，木头等材料的性质，并且在课前进行了桥的资料收集，桥梁设计，小组分工等活动，对桥的结构功能有一定的了解，小学六年级的学生凭借已有知识储备和生活体验足够做出一座桥，也能计算制作成本，但是会在结构的运用和实际动手过程中遇见许许多多的问题，并能通过数据的比对和不断的尝试初步解决这些问题。
由于学生长期处理独立学科的学习，所学习的方式与技巧呈现单一化，导致学生长期以来难以综合考虑问题，难以将所学知识综合化应用，难以在应用的过程中不断发现问题并尝试用科学的方法来解决问题并形成逐步提升的闭环结构。
教学目标
知识与技能:
能在教师的指导下了解桥的设计需要解决的功能性问题就是要抵抗弯曲。
不同材料的抗弯曲能力不同，增加同种材料的宽度和厚度可以增加抗弯曲能力。
过程与方法:
1、能运用对比实验的方式测试不同材质不同规格的材料的抗弯曲能力。
2、经历设计、对比试验、介绍交流的过程，体会建筑设计的基本流程。
情感态度和价值观:
1、发展乐于动手、善于合作、不怕困难的品质以及尊重他人、认真倾听、敢于发表意见的品质。
教学重难点
重点：能熟悉建筑设计的基本流程，桥梁的设计首先要考虑其抗弯曲的能力，并能运用科学的方法对各种材料的抗弯曲能力进行科学的对比实验，对抵抗弯曲有初步认知。难点：能用对比实验的方法完成不同材料、不同规格的抗弯曲能力的对比实验。
教学准备
不同型号的钢板，木板，塑料板，纸板各若干，砝码若干
教学流程：
情境引入和明确任务，交流设计的桥梁造型
师：同学们，在课前老师发布了一个任务，每个桥梁建造队应该都接到了这样的通知：因为大山里唯一的一座通往学校的桥太危险，所以今年“希望工程”想为这群上学的学生造一座桥，经过野外勘探和调查研究，桥下水流湍急，不适合再加桥墩，在了解了实际地形地地貌的基础上，昨天各分队工程师积极组织和参与这次项目，已经将设计的草图交给了我，各分队都非常有信心自己的建造队能够胜任这次任务，下面请大家来看看自己的设计（ppt展示），谁来说一说你们设计了一个什么样的桥梁？
师：刚才已经有工程队说出了自己想建造的桥，那么其他同学对这个桥梁又有怎样的看法呢？
（设计意图：本次情景主角是同龄的学生，让现场的学生容易产生同理心，增加使命感。将情境中的问题具体化，可操作化，让学生清楚的明白我们的任务就是造一座桥，在这里，充分体现学生已有的根据自己以往经验的对桥梁的综合型认识。学生在交流各自设计的桥梁时，先对自己设计的想法和草图的优点和设计意图进行阐述，他人对设计者提出优势分析和建议，在不同的角度的考虑中，体会到桥梁的制作是一个综合性复杂的问题。在这里，我选择三个有代表性的小组进行发言，谈谈自己的设计，再请1到2个同学对他们的设计进行点评。教师在这里对学生表述是否清晰，下面听的同学的组织纪律情况和设计中的理念和想法及时进行点评。）
二、介绍实际修桥过程，猜测影响抗弯曲能力的因素
师：为什么大家的设计图里那么多的支撑和拉索?柳老师这里有一块板材，我在两端给它施加推力的时候，它怎么了？（形状发生变化产生弯曲）再给它加力呢？（断掉）为了使桥梁保证坚固稳定，所以我们不能使桥梁发生形变，也就是不能让桥梁弯曲，我们也称为抵抗弯曲。在实际建造桥梁中，当初步的设计完成后，一般需要制作一个同比例缩小的桥梁模型，以此验证设计是否能达到抵抗弯曲，保持稳定的要求。根据实际造桥要求各队要做一个桥面长30厘米，宽15厘米，能够承重15kg的桥梁，预算金额50元，并且做成之后将这座桥架在桥墩上进行各项测试。最终完成各项挑战的桥梁建造队才可以承接“希望工程”的任务。
桥梁的抵抗弯曲和桥梁本身的哪些因素有关？（预设：学生猜测：材料（材质）、形状（规格）、结构……材料不同抗弯曲能力不同，形状不同抗弯曲能力不同。）
（设计意图：知晓在实际建造中，首先需要的就是建模过程，明确知道造桥模型的要求，桥梁的预算，以及桥梁制作成功的标准，在心里对所造的桥有了一个模型。让学生像桥梁建造师那样，初步感知桥梁建造的全过程，熟悉桥梁设计的基本流程，能在教师的指导下了解桥梁的设计就是要抵抗弯曲。让学生在此达成教学目标中的知识与技能第一点。）
三、根据猜测，设计完成材料和规格的对比试验
师：大家说的钢板，木板我们把它们归纳成材料，大家所说的拉索，拱形我们归纳为结构，在工程建造中，最基础的部分就是材料，我们先来研究材料，材料中哪些因素与抗弯曲能力有关？ 在材质和规格中，我们首先要解决的是材质问题。那么模型建造中，常用的材质有哪些？
（预设：金属，塑料，纸，木头……老师在这里将学生例举的材料分成4大类，选取其中每一类的代表进行研究。）
师：（钢板，塑料板，纸板，木板）这四种材料中，哪种材料的抗弯曲能力强，哪种材料抗弯曲能力弱？
（预设：钢板抗弯曲能力强，纸板抗弯曲能力弱）
你的依据是什么？怎样用实验来获取直观的证据来证明你的猜想或预测是否正确？
柳老师这里有一个实验盒，实验盒的这两边可以作支撑，里面有4种规格相同材质不同的板状材料，8个重物，请你们用一点时间设计一个对比试验。
你的方法是怎样的？有什么需要补充的？还有什么需要注意的？
（设计意图：学生在讨论的过程中设计实验的方案和操作，本次对比试验比较简单，学生设计起来难度应该不会太大，这个装置测量抗弯曲能力的效率较快，放上去就能观察，准备了4种实验材料，经过多次实验，让实验结果更加可靠。）
师：刚刚同学们验证了自己的猜想，之前同学们还提到了桥梁的抗弯曲能力与形状有关，不同形状的材料我们也称之为不同的规格，同种材质，不同规格的材料抗弯曲能力有会怎样呢？今天，我们就来研究最基础最简单也是非常重要的形状--长方体，长方体的长宽厚的不同，就会组成不同的规格，因为桥梁的长度已确定，我们就来研究“材料的宽度与抗弯曲能力的关系”和“材料的厚度与抗弯曲能力的关系”。待会实验分小组进行，前4组研究 “材料的宽度与抗弯曲能力的关系”，后4组研究“材料的厚度与抗弯曲能力的关系”，请根据我们刚才的实验得出的经验，
材料的宽度与抗弯曲能力的关系：
下面请同学们看表格，老师为大家准备了1倍宽、两倍宽、四倍宽的横梁，请每组的材料员上来领取材料，请大家开始实验，质检员及时记录数据。
木板的宽度与抗弯曲能力的测试记录
木板的宽度
以最窄的为标准
1倍宽
2倍宽
4倍宽
抗弯曲能力
结论：
小结：如果材料的宽度（增加），它的抵抗弯曲的能力（增加）。
木板的厚度与抗弯曲能力的测试记录
木板的厚度
最薄
中等厚度
最厚
抗弯曲能力
结论：
小结：材料的厚度增加，它的抵抗弯曲的能力增加。
（设计意图：通过设计和完成对比试验，识别和控制变量，在实验过程中发展乐于动手、善于合作、细心谨慎以及尊重他人、敢于发表意见的品质。）

五、汇报实验数据，分析数据
请大家汇报各小组的实验数据
（板书）
抗弯曲能力测试
材料
宽度与抗弯曲能力
厚度与抗弯曲能力
承重
1倍宽
2倍宽
4倍宽
承重
最薄
中等厚度
最厚
钢板
木板
塑料板
纸板
通过上面的数据，你发现了什么？
（预设：材料的宽度增加，它的抵抗弯曲的能力增加。
材料的厚度增加，它的抵抗弯曲的能力增加。
不同材料的抗弯曲能力不同。）
（设计意图：分析实验数据，发现不同材料的抗弯曲能力不同，增加同种材料的宽度和厚度可以增加抗弯曲能力。对后续实验材料的选择起决定作用。）
六、讨论和选择什么形状和材料制作桥
师：大家发现了不同材质不同规格的材料抗弯曲能力也不同，你想选择什么材料做桥呢？（预设：抗弯曲能力最强的）这种材质抗弯曲能力好，自然造价也不便宜，各位预算员，别忘了，我们的预算只有50元，现在请大家对照价格单看看手上拿的材料价格是多少？（等10秒钟）除了你们手上的材料，老师这里还有多种规格的材料，当然，它们的价格也不一样，每一种材料都有单独的标价，请根据刚才的实验结论和和自己所设计的桥梁选择合适价格和材质的材料做桥面，请设计师在设计图上标明你们选择的材料和形状，请注意，造桥金额不超过50元。请总工程师组织小组成员开始讨论。
（预设：比较，选择材料，对比金额，选择性价比高符合设计的材料，做出预算，改变材料抗弯曲能力）
师：大家已经初步选择了本次做桥的材料，请你说说为什么选择现在的材料？
（交流沟通）
本次工程前期工作已结束，大家想不想制作一个既便宜又坚固的桥梁，下节课我们来学习结构对桥的影响。（设计意图：运用刚刚实验的结论，对选材提供非常大的科学依据和支撑，有人学生根据自己的设计意图，分析可利用的资源，简单评估完成这个桥面的可行性，并预想使用效果。在接下来的课程中将创意转化成模型。）