1、 5.2设计【教学分析】教材分析:本课的中心任务是将头脑中的创意转化为设计图纸。教材首先让学生讨论补给舰模型有哪些系统及如何制作，以便学生有依据地设计补给舰模型。在讨论过程中学生运用发散思维选择补给舰的船体结构、船体材料、动力装置等。实验环节提出问题，要求学生思考船体选用哪种材料或结构漂浮性能更好，需要学生设计探究实验进行研究。设计环节要求学生以小组合作的形式思考如何设计才能达到预定目标，需要学生在设计补给舰模型结构时，考虑可能会影响补给舰运载能力、行驶速度的因素，然后绘制出尽量规范的设计图。设计图纸完成后，在班级内进行展示、介绍、评价,通过观察其他小组的设计,发现他们的优点及不足，并相互提出
2、意见和建议,最后对自己的设计图纸进行反思和调整。学情分析:这是本单元的第2课，在上一课中学生通过头脑风暴、表达交流及评价等过程确定了做一个补给舰的实践活动。学生在之前的学习中了解了船与浮力的关系,并具有针对作品中所包含的科学问题和原理进行自主探究的能力，为本课中按照满足的标准和受到的限制条件形成多种可能的设计方案、基于研究证据对设计方案进行优化并最终确定方案的一系列任务奠定了基础。【教学目标】(1)科学观念：通过设计补给舰,知道工程以科学和技术为基础,知道补给舰由多个系统组成，认识各系统间的关系。(2)科学思维：通过绘制补给舰的设计图表达创意。(3)探究实践：会设计实验研究材料和结构的漂浮性能
3、,并选择适合制作船体的材料和结构。(4)态度责任：善于质疑,乐于尝试补给舰的多种设计思路。【教学准备】(1)材料准备:水槽、水、泡沫塑料板、纸板、木板、空矿泉水瓶、木条、锡纸、胶带、皮筋、绳子、布、胶枪等。(2)活动场地:实验室。【教学过程】（1）讨论。师:通过上节课的学习，我们确定了做一个补给舰来参加科技制作大比拼。关于补给舰，你有哪些了解呢？生1:我知道补给舰的主要作用是给其他船只补给物资，所以它需要有很大的船舱用来放置货物。生2：我知道补给舰和其他船只一样具有动力系统,而且补给舰通常是以柴油机作为动力的。生3：在补给舰向前行驶的过程中还可以改变方向,这是由补给舰的控制系统控制的。生4：补
4、给舰的船体主要是以钢铁为材料制成的。师:同学们分别从补给舰的作用、船体结构、动力系统、控制系统及材料等方面进行了介绍。如果设计一艘补给舰模型,我们需要考虑哪些因素呢？生:我们需要考虑补给舰模型的船体结构、动力系统、控制系统和船体材料。师:你有什么想法吗？生1:我认为补给舰的船体结构要尽量大一些,这样可以放置更多的货物。生2：船体可以用木板、泡沫塑料板或者矿泉水瓶进行制作,因为它们可以浮在水面上。生3：可以利用矿泉水瓶制作成单体船或者将两个矿泉水瓶捆在一起做成双体船。生4:我想利用木条做船的骨架,锡纸做船体外壳,我觉得这样的话浮力会更大。生5：我觉得动力系统可以选择风扇式螺旋桨、水下螺旋桨和风力
5、帆。生6：控制系统可以选择用船舵来控制补给舰的行驶方向。师:看来在同学们头脑中已经有了初步的设计想法。（2）实验。师:木板和泡沫塑料板这两种材料相比，谁的漂浮性能更好、更适合制作补给舰的船体呢？生1：我认为泡沫塑料板的漂浮性能更好，因为它更轻。生2:我觉得木板的漂浮性能可能更好,因为从古至今都在用木头制作船。师:这些都是同学们依据经验进行的猜想，究竟哪种材料的漂浮性能更好，我们需要依靠证据进行判断，可以怎么来验证大家的猜想呢？生:我认为可以选择形状、大小相同的木板和泡沫塑料板,然后分别在两块板上放置钩码,比较一下不同材料能够承载钩码的数量，承载钩码数量多的材料漂浮性能好。师:那么单体船和双体船
6、的漂浮性能如何验证呢？生:我觉得可以利用矿泉水瓶制作单体船和双体船，分别在两个船上放置钩码，比较它们能够承载的钩码数量,数量多的船体漂浮性能更好。师:直接利用锡纸制作的小船和用木条制作船的骨架、外面包上锡纸做成的小船相比，有什么不同呢？生:我们也可以通过实验进行比较，看一看它们的漂浮性能。师:接下来请同学们进行实验探究，并将实验结果记录在实验记录单上。(学生依次进行实验探究，教师巡视指导)师:谁来说一下你们的实验结果？生1：通过实验我们发现木板上放置了3个钩码就沉入水底了，泡沫塑料板上放置了7个钩码后才沉入水底，通过比较，我们认为泡沫塑料板的漂浮性能更好。生2：我们在研究单体船和双体船的过程中
7、，发现了在单体船上放了1个钩码后,虽然船没有沉底,但是船翻了；但是我们将10个钩码都放在双体船上它也没有问题。通过比较，我们认为双体船比单体船更稳定,漂浮性能更好。生3：在研究锡纸船时，由于锡纸比较软,我们在锡纸船上放入1个钩码后，船体形状就发生了很大的凹陷，放上2个钩码后就沉入水底了；而具有木条骨架的锡纸船则放置了5个钩码才沉入水底。通过实验,我们认为具有木条骨架的锡纸船漂浮性能更好。师洞学们通过实验探究发现，大小相同的不同材料漂浮性能不同；相同材料、不同的船体结构的漂浮性能也不同；将多种材料组合在一起也可以改变船体的漂浮性能。（3）设计。师:现在老师给同学们准备了一些材料,有泡沫塑料板、纸
8、板、木板、空矿泉水瓶、木条、锡纸、胶带、皮筋、绳子、布、马达、导线、电池盒、开关、螺旋桨等。你想怎样利用这些材料制作补给舰模型呢？生1:我们可以用两个塑料瓶做成双体船，这样不仅承重量大，而且稳定性强。生2：我同意他的观点，采用双体设计宽度也大,有更大的甲板和舱室。生3:我想采用水下螺旋桨动力系统，因为我觉得水下螺旋桨推力会更大。生4：我认为风扇式螺旋桨也可以让补给舰向前行驶。师:这几位同学分别从补给舰的船体结构、动力系统的设计思路表达了自己的想法。接下来，请同学们小组合作讨论补给舰模型的设计方案，并根据大家的讨论结果绘制出尽量规范的设计图。在此,提示大家绘制设计图时要标清楚你们使用的材料及必要
9、的制作方法。(学生分组完成设计图纸)（4）表达交流。师：已经有小组完成了补给舰图纸的设计，哪个组愿意介绍一下你们的设计方案呢？生1:我们小组设计的是双体矿泉水瓶补给舰。所需要的材料有:两个矿泉水瓶、四个纸盒、电池盒、马达、螺旋桨、导线、胶带等。我们想要用胶带将两个矿泉水瓶捆绑在一起制作船体。用马达、导线、电池盒、螺旋桨制作一个风扇式动力推进装置,为补给舰提供动力。由于补给舰是用来运输货物的，所以我们在船体上方用纸盒设计制作了四个载物舱。以上就是我们小组的设计方案，其他同学有没有意见或建议？生2:我觉得你们小组的补给舰设计图纸比较合理,但是我认为补给舰既然是用来运输货物的，那么载物舱就应该设计得
10、再大一些，这样可以放更多的货物。生1：我接受你的意见。生3：我也认为你们小组的设计图是具有可行性的,但是你们小组的补给舰只能向前行驶,我建议你们可以安装两个风扇式推进装置，这样不仅动力更强,还可以控制小船的行驶方向。生1:我觉得你提出的建议特别好，我们接下来会进一步修改。师:通过这组的介绍与同学们提出的建议，相信我们对补给舰模型的设计又有了一些新的想法。（5）反思。师:接下来请同学们对你的补给舰设计图纸进行调整、修改和完善，在完善的过程中评估你们的设计方案是否具有可行性、结构是否合理、材料的选择是否经济环保。（学生对设计方案进行调整、修改和完善）师:通过刚才的调整，相信同学们已经完善了你们的设
11、计方案，下节课我们将依据你们的设计方案进行制作。【教学反思】本课以设计补给舰模型的活动为载体,运用技术与工程实践的过程与方法，明确问题，提出有创意的方案,并根据科学原理或限制的条件进行筛选。本课以任务为驱动，让学生设计一艘补给舰，但是有部分学生对补给舰并不熟悉,所以先引导学生分析补给舰的用途、结构，使学生了解补给舰由船体结构、动力系统、控制系统等多个部分组成，这样学生在设计补给舰模型的过程中会考虑到它的系统结构及使用的材料等。在选择船体材料的过程中，通过简单的探究实验,了解不同材料及结构的漂浮性能。然后让学生依据现有的材料进行讨论设计,对设计图纸进行交流、反思和改进。然后，通过小组间的表达交流
12、,鼓励学生与其他小组沟通交流、相互评价、取长补短，同时反思自己设计图纸的优缺点，进一步锻炼学生的反思评价能力。【总结点评】本课属于工程设计与物化领域。在本课的教学中首先界定设计并制作的补给舰模型是一项工程，明确设计一艘补给舰模型的工程任务。教师引领学生思考满足的标准和受到的限制条件，形成多种可能的解决方案，学生能够基于证据优化并确定方案。工程的关键是设计，如何使设计变得更有意义,展现学生的思维活动，是我们一直关注的问题。本课在引领学生分析补给舰结构系统的基础上，组织学生探究各种材料或结构的漂浮性能，选择适合制作船体的材料和结构，从而有依据地设计补给舰图纸。在本课的教学活动中,设计是核心环节，学生利用示意图、文字等方式阐明自己的创意，将思维过程展示出来。此外，本课在教学过程中需要学生主动探究,教师也要有切实可行的教学策略的设计，调动学生的积极性，让学生进行自主学习。
