1、1.4设计塔台模型台教学设计课题设计塔台模型单元一学科科学年级六学习目标1.工程设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。2.工程设计中蕴含着一定的科学知识。3.能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，制订出建造方案。4.能根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。5.能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。6.能反思自己的设计，不断改进。7.对工程设计抱有极强的兴趣。8.愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。9.具有反思意识，能听取同学意见并不断改进自己的设计。10.感受到科学知识对设计好塔台的重要作用。重点认识并理解工程设计是一个复杂的过
2、程，需要综合考虑各个因素及其之间的关联。难点能根据建造塔台的具体任务，综合考虑相关因素，在限制条件下设计出符合要求的塔台模型，并能用文字和绘图的方式表达创意。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。从这节课开始，我们也要像工程师一样，设计、制作、测试、评估、改进塔台模型，经历建造塔台的过程。让我们从设计塔台开始吧!学生讨论交流。通过交流分析，增强学习动机。讲授新课任务：1.明确任务要求。(1)设计塔台的具体要求。设计塔台的要求包括:塔台高度60厘米。底部能够移动(底部不得粘在桌面上)。使用固定材料，坚固并有承重能力。
3、具有抗风抗震能力。价廉(节省材料)。美观。(2)对设计图纸的具体要求。设计图纸的要求有文字、数字、图形以及标识等，能明显体现设计成果，清晰表明关键数据，便于依照设计图纸建立模型。2.规定制作模型材料。制作模型材料:70根20厘来长的吸管、剪刀(1或2把)、胶带、尺子(1或2把)。使用吸管作为主要材料决定着设计模型的形式与样式。选择胶带决定了模型拼接方式。剪刀和尺子是制作模型时会用到的工具。尺子的主要作用在于测量估算、计算塔高是否达标。3.阅读塔台模型制作评价表。制定方案：1.依据评价思考问题。(1)为了尽可能达到60厘米的塔高,你们的设计是如何考虑材料使用的?为了尽可能达到60厘米的塔高，我们
4、在设计时要注意节省材料，如有条件地选择和优化胶条的使用，以此实现坚固与成本的平衡;底座不能太大，否则材料会不够用。(2)哪些设计是为了稳固塔台模型?通过观察塔或其他框架结构的图片，发现它们有很多三角形。(3)如何保证塔台不倒下?框架结构，空气阻力小。上小下大的结构更稳固。上轻下重的结构更稳定，底部加重。(4)如何保证塔台的倾斜角最小?立柱等高，即每个面大小、长短要一致。(5)什么因素会导致塔台产生倾斜角?每个面的大小、长短不一致会导致塔台的倾斜角加大。(6)如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震?抗震方式:耐震加大底部面积或加重底座重量。制震塔台底部加入弹簧。免震塔台底部加滚珠。2.进行塔台模
5、型的设计活动。塔台模型设计活动中的关键点:(1)塔台整体设计结构，决定着塔台的稳定、坚固和承重能力;决定了塔台整体形状结构、多面体样式、美观性等。在设计的过程中应该多用三角形结构。(2)在设计图纸的过程中就应该通过文字、标识等方式备注胶条的位置，有条件地选择和优化胶条的使用，保证接口处固定牢固，以此实现坚固与成本的平衡。(3)要思考并权衡抗震、抗风、稳固的设计与控制材料成本的关系。3.展示交流设计成果。 上面呈现了两张设计方案，分别代表不同方式的设计图纸。第一张以图画为主，将塔台拆分成为底面、上面、侧面护栏抗震系统等。其中标识四个侧面只制作两面，另外两面可以按照其样式进行拼装，在保证稳固的同时
6、有利于节约成本。第二张在此基础上加入大量文字说明，这种方式更加明确了设计意图，能够更加清晰地指导建造活动。两种设计方式并没有优劣之分，可自由选择符合自己水平的方式，尽可能地完整展现出自己的创意。研讨：我们的设计方案完备吗?是否考虑到了各个因素?我们在设计时要考虑的因素:1.高度、安全、承重。2.底部能够移动、具有抗风抗震能力、坚固耐用。3.成本、美观、设计方式、分工。我们的设计方案还有需要调整的地方吗?打算怎样进一步调整?各小组寻找自己设计方案中的问题。借鉴其他小组设计方案的优秀经验，小组研讨解决方案，制订调整计划，及时整改设计方案，填补出现的漏洞和问题。学生阅读并明确教科书中要求。学生自主阅
7、读要求材料后全班进行总结交流。学生交流分析，总结得出工程设计活动的三个层次。学生观察材料，准备开展设计活动。学生阅读后结合工程要求，了解细化评价标准和相应分值，明确塔台模型设计具体要求。学生自由发言。学生观察两个形状受力后的变化。各小组在设计中思考、交流、讨论，共同研究解决方案。学生交流图。学生进行全班交流，相互提示交流塔台模型设计的关键点。学生介绍设计方案，全班交流。小组汇报。小组间质疑、解释、交流、互动、反思自己的设计方案。在理解以上内容的基础上才能更好地进行塔台模型的设计。通过观察稳定性和感受承重性两个实验，学生充分理解三角形的性质。一方面保证学生设计目的准确，另一方面保证课堂教学效率。
8、把握好两个问题在设计展示交流活动中的作用，学生学习活动将事半功倍。课堂小结本课通过设计塔台模型，知道建立模型是工程设计的关键步骤。不仅要关注结构、美观、承重、抗风、抗震等相关设计,还要关注成本控制，在限制条件下进行设计活动，感受工程设计的复杂性，达成“工程的核心是设计”这一目标。板书第一单元 小小工程师第1课 了解我们的住房1.住房的基本结构（多个分类标准）（1）从功能分类有卧室、客厅、厨房、卫生间、阳台等。（2）从高度分类有低层、多层、小高层、高层、超高层等。（3）从楼体结构分类有砖木结构、砖混结构、钢混框架结构、钢结构等。2.住房都是有一定结构的，根据需求不同，结构也会存在差异。3.住房由
9、供水、排水、供暖、采光、通风、电路、煤气、承重、网络等多个系统组成。4.住房建造的过程：明确任务选址设计建造验收5.住房需要经历一定的建造过程，每一个过程都非常重要，需协同发挥作用。第2课 认识工程1.工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。2.许多发明创造来源于对生活的观察，可以在自然界找到原型。3.认识港珠澳大桥原创：蒙蒙de雨科学课堂（1）港珠澳大桥全长55千米，是集桥、岛、隧为一体的世界最长的跨海大桥。（2）港珠澳大桥面临的限制和挑战以及解决办法限制和挑战解决办法水陆空立体交通线互不干扰修建海底隧道和跨海大桥相结合桥梁和隧道缺少岛屿连接修建人工岛海
10、底淤泥问题与环境保护用圆钢筒围岛（3）限制条件包括时间、费用、可用材料、环境、抵抗自然界的破坏能力等。4.梳理工程建设过程的相似步骤。5.“中国天眼”、高铁、“鸟巢”体育场、“天宫”空间站等宏大的工程都应用了大量的科学技术。6.工程与技术的关系：工程与技术互为支撑、相互促进。技术的进步支持工程的实施，工程的实施也推动着技术不断发展。原创：蒙蒙de雨科学课堂第3课 建造塔台1.建造塔台需要考虑的因素（1）足球教练训练塔台不固定位置，可以随需要变换位置。（2）塔高、承重、安全是工程项目的核心与重点，美观、成本等属于在重点基础上的综合点。（3）对一项工程的设计需要考虑到各因素以及各因素之间的关联。2
11、.制订标书原创：蒙蒙de雨科学课堂（1）从建塔位置、使用材料、塔的设计、成本预算、人员分工、时间分配等方面，制作标书。（2）竞标要点是项目成本和项目安全性。（3）制订标书时，要综合小组内各成员的意见，形成集体的观点。3.投标发布会（1）可以利用文字、绘图的方式表达自己的创意与构想。（2）小组依次进行投标讲解，介绍本组塔台设计的优势。（3）其他小组进行有理由的质疑与评议。4 设计塔台模型1.建立模型是工程设计中的重要环节，工程师常通过建立模型来测试他们的设计。2.我们建造塔台模型的过程：设计制作测试评估改进3.三角形具有稳定性原创：蒙蒙de雨科学课堂4.设计塔台模型要考虑的因素（1）增加塔台的稳
12、定性：多用三角形结构，接口处牢固。塔身上小下大、上轻下重，有利于抗风、抗震、增加塔台的稳定性。（2）防止塔台倾斜：立柱的高度相同，结构对称。（3）抗风的方法：塔身采用框架结构，减小受到的风力。（4）抗震的方法原创：蒙蒙de雨科学课堂耐震：加大底部面积或加大底部质量。制震：塔台底部加弹簧。免震：塔台底部滚珠。（5）控制成本：不能太大、太高，以防材料不够用。5.工程的关键是设计，设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各个因素及之间的关联。第5课 制作塔台模型1.制作塔台模型的过程（1）动手制作：制作塔台模型要与设计方案相一致。塔台的接口处要固定牢固，同时也要考虑节省胶带。（2）开始搭建底座：控制好立柱
13、的高度，尽量等高，可防止塔台的倾斜。使用三角形结构可使塔台稳固。原创：蒙蒙de雨科学课堂（3）基本搭建完成：检查接口处是否牢固，是否有地方需要修补。为建造的塔台模型起个名称。2.制作模型时，小组内要分工合作，当小组内成员意见不同时，要通过沟通交流形成集体的观点。3.在实际制作模型的活动中，如果对塔台模型的设计有了新的想法，要经过小组研讨后，先修改图纸再实施制作。要保持设计图纸与建造模型的一致性。第6课 测试塔台模型1.在一项工程中，测试是重要环节。测试是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。2.明确测试标准，以塔台模型制作评价表为依据从“设计图及文字说明、塔高、顶端承重、抗风能力、抗震能力、材料
14、成本统计、分工合作、美观”等方面对模型进行评价。3.展示与测试（1）测试高度，需要使用直尺等材料。（2）测试顶端承重，需要使用书本或装满水的矿泉水瓶做重物。（3）测试抗风能力，需要使用电风扇。（4）测试抗震能力，需要使用专业仪器进行地震模拟。（5）完成一项测试任务需要使用特定的工具。4.各组梳理塔台模型建造中的问题。原创：蒙蒙de雨科学课堂问题梳理记录单小组： 日期：（1）塔台模型高度太高，对于抗风有一定影响。（2）塔台模型承重结构不多，造成承重能力差。（3）制作还不够精细，角度不正对于抗震有影响。（4）吸管用量过多导致成本过高，浪费材料。（5）底部较轻，不利于抗震。（6）制作过程中测量有误差
15、，成品有倾斜的问题。第7课 评估改进塔台模型1.工程要反复评估改进，不断完善，才能达成最终的工程要求。2.评估与改进：小组交流评估明确问题改进设计3.塔台设计方案修改记录单（原创：蒙蒙de雨科学课堂）（1）重新调整斜杆结构，减少多余的吸管与胶带，降低塔台模型的成本，让外形更加美观。（2）重新调整框架结构，让底部更大更重，使塔台模型在抗风抗震中稳固。（3）制作过程随时进行准确测量，减小误差。（4）组员分工协作的同时要加强沟通，保证整体搭建顺利完成。（5）制作过程中，要合理裁剪吸管，避免浪费。（6）在连接吸管时，要避免破坏吸管的整体结构，导致承重能力下降。4.根据塔台设计方案修改记录单，进行改进设计，并画出设计图。5.将小组建造的塔台模型按照改进后的设计重新加工，使它更符合建造要求。