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1、我们的“过山车”（一）背景和教学目标过山车又称云霄飞车，是游乐园中一种富有刺激性的娱乐工具，令不少人着迷。 它常利用重力和惯性使小列车沿蜿蜒的轨道行进，有爬升、滑落、旋转等过程。3 年级 学生由于年龄较小，一般没有坐过山车的经历，对过山车的路径和轨道缺乏直接体验。 但为数不少的学生通过图片和视频见过过山车，对过山车非常感兴趣，渴望研究相关 内容。本课的设计思路是先通过观察过山车图片聚焦过山车的运动，然后熟悉现有材料 并明确设计要求，最后设计、制作和评价自己小组的“过山车”。在本课的学习中，学 生不仅应用了本单元前几课所学的直线运动、曲线运动、在斜面上的运动等相关知识， 更重要的是针对一个具体的
2、任务建造“过山车”，按照设计的基本步骤（明确问 题、确定方案、设计制作、改进完善等）完成指定的任务，将科学、技术、工程、数 学有机地融为一体，综合应用跨学科和跨领域知识，提高交流和评价能力，发展创新 和实践能力，体会“做”和“思”的成功和乐趣。本课制作完成的“过山车”，学生可在下节课利用其完成本单元的总结回顾（物体 位置、运动路线、速度比较）之用，务必牢固耐用。科学概念目标工程设计的基本步骤包括明确问题、确定方案、设计制作、改进完善等。科学探究目标 根据已有材料，针对“过山车”的设计要求，按照工程设计的基本步骤完成指定 的任务。 对自己小组或他人设计的想法、模型等提出改进建议，在制作过程中及完
3、成后进 行相应的测试和调整。科学态度目标愿意跟同伴合作探究完成指定任务，并乐于反思和改进，体验设计产品的成就感。科学、技术、社会与环境目标体验科技创造中运用科学知识的重要性。 体验工程项目的建成需要考虑多方面因素，融合多方面的知识和技能。（二）教学准备来源:学科网ZXXK为学生准备：塑料积木套件（或铁架台和 2 米长的防撞条）、小球、设计图纸（带 小方格）、直尺、学生活动手册。来源:学+科+网Z+X+X+K教师准备：学生实验材料一套，教学课件。 来源:学,科,网（三）教科书解读本课在教科书上共 2 页，分为三个部分。1. 聚焦教科书第 17 页聚焦部分，展示了 形态各异的五张过山车的图片。图片
4、中 的过山车，有的在爬升，有的在滑落； 有的在做直线运动，有的在做曲线运 动。这些图片既丰富学生的直观认识， 又为后续设计“过山车”运动路线做铺 垫。聚焦问题“让我们来设计和搭建一 座自己的过山车吧”，直接指明了 本课的研究重点。2. 探索探索活动 1，观察材料并建造直线 轨道和曲线轨道。这个活动是为后续的 确定方案和实践活动打基础。搭建“过 山车”的材料，教师可以根据实际情况 进行准备。教科书中提供了两种方案： 一种方案采用的是塑料积木套材，该材 料操作便捷，但成本比较高；另一种方 案采用的是铁架台和价格低廉的泡沫保 温管（一剖为二），对学生相互间的协 调操作要求比较高。探索活动 2，明确设
5、计要求并讨论 怎样才能做到。教科书列举了自制“过 山车”的五条具体设计要求，为学生的 设计指出了明确方向。要求“轨道总长应在 2 米以上 ”，这是因为第 8 课有一个比较不同“过山 车”上小球运动快慢的活动，如果轨道 距离太短将难以测量运动的时间。轨道 也不宜太长，不然需要的材料过多，搭 建起来用时也会较长。教科书还用图文 提示学生可以用软尺和细绳来测量轨道 的长度。要求“有直线轨道和曲线轨道”，旨在引导学生将所学知识应用于活动项目的 具体问题中。要求“轨道的坡度要有变化”，是为了让轨道上的小球可凭借重力和惯性 而运动，一方面是更符合真正的过山车情况，另一方面是让第 8 课的比较过山车上小 球
6、运动快慢的活动更公平。要求“小球能滚完全部轨道，不能脱轨”，意味着轨道中间 不宜断开、全程完整通畅，同时轨道要有适宜的坡度，能给小球提供足够动力。要求 “整座过山车要稳固”，是在提醒学生关注轨道连接的同时也要关注承载“过山车” 的基础设施。3. 小实践教科书第 18 页的小实践分为设计、制作、评价三个部分。设计部分，学生在纸上设计“过山车”的轨道路线。教科书中提供的“过山车” 轨道示意图仅供参考，教师可以根据学生的实际水平，鼓励他们在符合设计要求的基 础上进行创新。学生活动手册里，为学生提供的是小格子背景的设计图纸，既方便学 生画图，更是将精确设计的意识蕴含其中。需要强调的是，设计必须在学生熟
7、悉材料 特征（探索活动 1 的观察材料）、预先操作（探索活动 1 的建造直线轨道和曲线轨道）、 明确设计要求（探索活动 2）之后，才能有效进行。如果上课伊始直接让学生在白纸上 设计“过山车”的轨道路线，这种设计是虚假的、低效的，是无法发挥工程设计图应 有作用的。制作部分，学生根据设计图和已有材料拼搭“过山车”。因为 3 年级的学生的空间 想象能力和抽象能力有限，还不足以在实物拼搭前就能在脑中形成完善的设计模型， 要求学生完全根据设计图进行拼搭有一定难度。所以，拼搭前需要强调：尽量根据先 前的设计进行拼搭，如果设计和拼搭有一定的出入，可以适当调整设计。另外，建议 从低到高拼搭，即从位于“过山车”
8、最低处的终点开始，沿着设计的轨道路线，搭建 到“过山车”的起点，这样既能有效避免因为材料不足而导致不能完成“过山车”的 情况，又能省时高效。评价部分，学生观察“过山车”上小球的运动情况，完成对“过山车”的评价。 评价的内容就是探索活动 2 中设计要求的五条内容，其中，小球能否不脱轨走完全程 是通过观察它在过山车上的运动情况做出判断的。评价过程可以融入“过山车”的拼搭过程中，学生可以边拼搭边测试，对于测试 过程中发现的各种问题，进行相应的调试，确保“过山车”顺利运行。另外，鼓励小 组之间互相交流，取长补短，使得“过山车”轨道模型的功能更齐全，为下节课“过 山车”测试做准备。来源:学_科_网Z_X
9、_X_K（四）教学建议“过山车”的拼搭需要一定的时间，并且第 8 课还要使用它，因此建议调好课时，将第 7 课与第 8 课连在一起进行教学。 来源:学科网ZXXK1. 聚焦 教师呈现过山车的图片或者播放过山车的视频，设问：“你见过或玩过游乐园中的过山车吗？关于过山车，你知道什么？”教师结合学生的回答，引导学生认识到过山 车铺设了直线轨道和曲线轨道，小车在上面做直线运动和曲线运动；在坡度大的（斜 面上）小车下滑得快，在坡度小的（斜面上）小车下滑得慢。揭示研究主题：“让我们来设计和建造一座自己的过山车吧！”2. 探索（1）教师边简单介绍边演示不同材料的作用及拼接方法。然后，将相关材料分发 到小组，
10、让学生试着建造一条直线轨道和一条曲线轨道。最后，教师了解全班各小组 在尝试过程中是否遇到困难并做针对性的指导。需要注意的是，此教学环节用时不能 太长，学生对材料及其拼接方式有直观感受即可，因此不宜将全部材料发给学生。活 动后，建议及时收回材料，以免学生将注意力过多集中在套材上，干扰后续的讨论和 设计。收回材料的方式可以多样，如，将材料装回材料盒中，由组长保管，或者归还 到教室里指定的地方。本环节的目的是让学生熟悉材料的特性，为后续的设计环节 服务。（2）教师呈现搭建“过山车”的材料的图片（标注各种材料的数量），请学生仔 细阅读教科书的设计要求，小组讨论要达到设计要求该怎么做。接着，全班交流，在
11、 学生之间互动和教师补充中明确一些具体的操作方法，如，设计的重点是轨道的铺设； 轨道的坡度变化可以通过调整塑料套材的支架柱的高度（或铁架台夹子所在位置的高 度）来实现；轨道材料之间对接得紧密、平滑一些，小球不容易脱轨；可以用软尺直 接测量轨道长度；如果轨道弯曲较多，不方便直接用软尺测量，也可以先用棉线量出 轨道长度，再用软尺量这段棉线是不是在 2 米以上。3. 小实践（1）先请学生仔细阅读教科书“过山车”轨道设计图范例，再交流讨论，明晰绘 制设计图的要求，如，要清楚标注起点和终点，可以用箭头和文字相结合的方式；整 个轨道路线应该保持封闭和连续；建议沿着空白设计图纸上印刷的格子绘制直道，弯 道用
12、弧线表示；上下层路线有重叠时，位于下层的路线使用虚线，建议配有文字说明。 同时，教师还要提醒学生，设计不要过于复杂，不然容易导致后续的拼搭难以完成。 接着，每个学生先独自完成设计图，再组内交流、确定其中一份作为小组拼搭的设计 图并对其进行优化。最后，进行全班交流，请 12 组学生介绍小组设计图，教师及其 他同学进行评价（包括肯定、质疑、补充）。评价时，教师应引导学生将关注点放在设 计是否能达到目标要求上，而不是设计图的美观度上。学生只要能将自己的想法表达 出来，就应予以肯定。学生集体交流评价后，如果时间允许，让学生在汲取他人设计 优点的基础上，对本小组的设计进行微调。（2）教师先进行提示：建议
13、从低到高拼搭；尽量根据先前的设计进行拼搭，如果 拼搭和设计有一定的出入，可以适当调整设计；对照设计要求，利用小球进行测试、 进行调整，最后完成对小组的“过山车”的评价。接着，学生分小组根据设计图拼搭 “过山车”模型。小组活动过程中，教师巡视指导，重点关注学生是否按照设计图进行 拼搭，搭建轨道是否符合设计要求，必要时可以示范拼搭某个局部。教师巡视过程中， 还要根据各组的搭建进程适时分发测试小球，鼓励组间相互观摩，取长补短，完善 模型。（3）全班完成“过山车”模型之后，教师组织进行组间互评。时间允许的情况下， 也可以让展示小组将“过山车”轨道移至中心区域，或采取手机与大屏幕的同屏技术， 面向全班学生展示“过山车”的运行情况。学生拼搭和测试“过山车”模型都很容易兴奋，活动前一定要和学生约定“停” 的信号，也可采取将测试小球收回等方式，以保证后续活动的正常开展。（五）学生活动手册说明本课的活动手册共有 2 项内容。第 1 项内容用于小实践的“设计”， 学生利用铅笔、直尺等工具，参考教科 书的设计图范例，用线条、箭头绘制并 辅之文字，完成“过山车”轨道设计。第 2 项内容用于小实践的“评价”， 学生观察小球在“过山车”模型的运行 情况后，采用涂色、圈画等形式进行记 录。先进行小组自评，再进行组间互评。
