资源简介

(共34张PPT)
设计塔台模型
第4课时
小小工程师
一
素养目标
(2分钟)
情境导入
（3分钟）
探究新知
（25分钟）
课堂总结
（6分钟）
课堂练习
（3分钟）
布置作业
（1分钟）
教学过程
素 养 目 标
科学观念
科学思维
探究实践
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。工程设计中蕴含着一定的科学知识。
能深入思考，发现并解决设计中的难点问题。能反思自己的设计，不断改进。
能根据建造塔台的具体任务, 制订出建造方案。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。
态度责任
对工程设计抱有极强的兴趣。愿意与小组成员合作、交流，共同完成设计任务。具有反思意识，能听取同学的意见并不断改进自己的设计。
01
02
03
04
学习目标
01
情 境 导 入
情境导入
02
1.工程设计过程要经历哪些步骤？
情境导入
02
2.工程设计中的重要环节是什么？
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！
探 究 新 知
对于塔台的设计方案，学校给定了要求，我们能按照要求来设计这座塔台吗？
探究新知
03
1.以小组为单位，用材料制作一个高60厘米的塔台（底部不得粘在桌面上)。
2.要求进行图形和文字的设计，使用所给的材料，塔台必须保证站立能承受一定的重量和风力。
3.具有一定的抗震能力，还要尽量节省材料。
4.看一看哪组设计的作品能达到稳固、美观、价廉的平衡。
探究新知
03
要求
1
60厘米
1.塔台高度60厘米。
底部不得粘在桌面上。
探究新知
03
要求
1
2.要求进行图形和文字的设计，使用所给的材料。塔台必须保证站立且能承受一定的重量和风力。
探究新知
03
要求
1
3.具有一定的抗震能力， 尽量节省材料。
4.达到稳固、美观、价廉的平衡。
探究新知
03
要求
1
70根20厘米长的吸管、剪刀（1或2把)、胶带、尺子（1或2把)。
探究新知
03
材料（每组）
2
70根吸管
剪刀
胶带
尺子
探究新知
03
项目 1分 2分 3分
设计图及 文字说明 缺少文字和图画设计 设计了文字和图画说明，但是说明较混乱、缺少条理，没有用数字进行定量说明或者没有关键性的箭头指示等 合理地设计了文字和图画说明，对设计结构的表述条理清晰，对每部分使用的材料进行了加工和用量的详细介绍
分工合作 分工不明确，每个成员不知道各自应该做什么 有基本的分工，但是分工不系统，或执行分工不彻底，或有未承担任务的成员 有明确的分工且贯彻实施，为每个成员安排了相应的任务，并且每个成员都明确自己的任务，能有组织地执行
塔高 没有达到60厘米的高度 基本接近60厘米的高度 达到60厘米的高度
顶端承重 顶端无法承重或顶端承重为所有小组中的最小 顶端承重为所有小组中的中等水平 顶端承重为所有小组中的最大
抗风能力 能抵御1级（小风量） 风吹 能抵御2级（中等风量）风吹 能抵御3级（大风量）风吹
抗震能力 能抵御1级（轻微）震动 能抵御2级（较强）震动 能抵御3级（强）震动
美观 结构欠佳、制作粗糙，或在所有小组中最差 结构比较合理、外形较为美观，或在所有小组中处于中等水平 结构合理、外形美观，或在所有小组中处于最高水平
材料成本 统计 材料成本在所有小组中最高 材料成本在所有小组中处于中等水平 材料成本在所有小组中最低
塔台模型制作评价表
探究新知
03
依据评价量表思考问题。
1
(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？
节省材料：
②底座不能太大，否则材料会不够用。
①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；
探究新知
03
依据评价量表思考问题。
1
(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。三角形是最稳定的形状，具有一定的承重和抗压性，让塔台模型更稳固。
探究新知
03
依据评价量表思考问题。
1
(3)如何保证塔台不倒下？如何保证塔台的倾斜角最小？
塔台不倒：
①框架结构，空气阻力小。
②上小下大的结构更稳固。
③上轻下重的结构更稳定，底部加重。
倾斜角最小：立柱等高，即每个面大小、长短要一致。
探究新知
03
依据评价量表思考问题。
1
(6)如何保证塔台能抵御大风或一定级别的地震？
①耐震——加大底部面积或加重底座重量。
②制震——塔台底部加入弹簧。
③免震： ——塔台底部加滚珠。
(4)什么因素会导致塔台产生倾角
每个面的大小、长短不一致会导致塔台的倾斜角加大。
探究新知
03
设计活动。
2
探究新知
03
设计成果。
3
探究新知
03
1.我们的设计方案完备吗？是否考虑到了各个因素？
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。
探究新知
03
2.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。
课 堂 总 结
课堂总结
05
课 堂 练 习
巩固练习
04
1．将下列物品放置在平整的桌面上，其中最稳定的是（ ）。
A．满瓶矿泉水 B．半瓶矿泉水 C．空矿泉水瓶
2．工程建设中有很多相似的步骤，下列对这些步骤的排序正确的是（ ）。
①测试这个模型，评估并改进②制作一个模型③在限制条件下进行设计④实施建设⑤明确一个要解决的问题
A．⑤②①③④ B．⑤③②①④ C．③②⑤①④
3．在塔台竞标书中最重要的两项标准是项目成本和什么？（ ）
A．项目所在位置 B．项目安全性 C．项目竣工时间
4．设计塔台时，塔台设计结构的重点是要稳固塔台模型，在众多的形状中，（ ）是最稳固的形状。
A．三角形 B．四边形 C．六边形
5．工程建设的核心环节是（ ）。
A．设计 B．模型测试 C．实施建设
巩固练习
04
布 置 作 业
请同学们课后完成以下作业：
完成活动手册。
1
布置作业
05/ 让教学更有效 高效备课
第一单元小小工程师教学设计
实施年级 六年级 学科 科学 教材版本 教科版
学期 第二学期 课题 第4课时 设计塔台模型
教学内容 教材第10-12页
素养目标 1.科学观念：理解工程设计是复杂的系统过程，需综合考量高度、稳固性、承重能力、抗风抗震性、成本等多因素的关联；知晓三角形结构的稳定性、上小下大、上轻下重等科学原理在工程设计中的应用价值。 2.科学思维：能基于塔台模型的设计要求和限制条件，运用分析、推理、优化等思维方法，解决设计中的难点问题；能反思设计方案的合理性，提出改进思路，形成严谨的工程思维。 3.探究实践：能根据给定的材料和设计任务，小组协作制订完整的塔台模型设计方案；能用绘图、文字说明等方式清晰表达创意与结构细节；能结合评价量表优化设计，提升实践设计与表达能力。 4.态度责任：保持对工程设计的浓厚兴趣，乐于与同伴分工合作、交流分享；培养反思意识和精益求精的科学态度，能虚心接纳他人意见，不断完善设计方案。
教学 重难点 重点：掌握塔台模型设计的核心要求（高度、稳固、承重、抗风抗震、低成本），能运用科学原理（三角形稳定性等）设计合理结构，制定完整的设计方案。 难点：在限制条件下（材料数量、无桌面粘连等），实现“稳固、美观、价廉”的平衡；能针对性解决塔台倾斜、抗风抗震等设计难点。
教具准备 多媒体课件（《设计塔台模型》PPT）、塔台及框架结构图片/视频、评价量表打印件、设计方案记录表（含绘图区、文字说明区）、吸管、剪刀、胶带等材料样品、课堂练习卡片。
教学过程
一、情境导入 1.回顾旧知：提问“同学们，上节课我们完成了塔台建造的标书设计，还记得一项完整的工程设计要经历哪些步骤吗？”引导学生回忆“明确问题→限制条件下设计→制作模型→测试改进→实施建设”的流程。 2.聚焦新知：强调“建立模型是工程设计的重要环节，工程师常通过模型测试验证设计”，引出本节课任务：“今天我们就沿着工程设计的流程，像工程师一样动手设计塔台模型，为后续制作、测试做好准备。” 3.激发兴趣：展示优秀塔台模型案例图片，提问“这些模型为什么能既稳固又美观？它们的设计藏着哪些学问？”，调动学生探究热情。 二、探究新知 活动一：明确设计要求与限制条件 1.发布设计任务：通过课件清晰呈现核心要求： 规格：高60厘米，底部不得粘在桌面上； 性能：能站立、承受一定重量，具备抗风、抗震能力； 成本：尽量节省材料； 目标：实现“稳固、美观、价廉”的平衡。 2.明确材料限制：告知每组仅提供70根20厘米长的吸管、1-2把剪刀、胶带、1-2把尺子，引导学生思考材料高效利用的方法。 3.解读评价量表：带领学生逐项分析评价标准（设计图与文字说明、分工合作、塔高、承重、抗风抗震、美观、材料成本），让学生明确设计的评分维度，做到“有的放矢”。 活动二：攻克设计难点，提炼科学原理 1.小组研讨：围绕以下关键问题展开5分钟讨论，教师巡视引导： 如何在节省材料的同时保证60厘米塔高？（优化底座大小、合理裁剪吸管等） 怎样设计能让塔台更稳固？（结合图片回顾三角形稳定性，引出“多设计三角形结构”的思路） 如何避免塔台倾斜、防止倒塌？（上小下大、上轻下重、立柱等高、底部增大摩擦等） 怎样提升抗风、抗震能力？（耐震：加大底部面积或加重底座；制震：底部加弹簧；免震：底部加滚珠等） 2.集体分享：邀请各小组代表交流讨论成果，教师结合学生发言，用动画演示三角形与四边形结构的稳定性差异、上小下大结构的抗倾倒原理，强化科学知识的应用。 3.总结关键要点：板书设计核心原则： ①高度达标（60厘米）；②结构稳固（三角形框架、上小下大、上轻下重）；③抗逆性强（抗风：流线型框架；抗震：底部加固）；④成本可控（节省材料、优化接口）。 活动三：小组协作，完成设计方案 1.分工明确：每组确定“结构设计师”“绘图员”“文字记录员”“成本核算员”等角色，明确各自职责（如结构设计师负责整体框架规划，成本核算员统计材料用量）。 2.设计实施：各小组结合研讨成果和评价量表，在设计方案记录表上完成： -绘图要求：绘制塔台的正面图、侧面图、俯视图，标注关键尺寸（如底部边长、塔高、三角形框架位置）； 文字说明：详细记录材料用量、结构设计理由（如“底部采用正三角形框架，利用三角形稳定性增强稳固性”）、抗风抗震措施、成本控制方法。 3.教师指导：重点关注设计中是否考虑“无桌面粘连”“60厘米高度”等要求，对倾斜防控、材料节省等难点提供针对性建议（如“立柱尽量等高，避免塔台倾斜；接口处胶带少而精，既牢固又省料”）。 活动四：方案研讨与优化 1.小组互评：每组推选代表展示设计方案（绘图+文字说明），其他小组参照评价量表从“结构合理性”“难点解决方案”“成本控制”三个维度给出1条优点和1条改进建议。 2.自我反思：各小组结合他人意见，讨论“我们的方案是否考虑了所有因素？还有哪些需要调整的地方？”，例如：“如果底座太大，吸管可能不够用，是否可以缩小底座边长，同时增加三角形支撑？” 3.完善方案：给予3分钟时间，小组修改设计方案，填补漏洞（如补充抗震结构细节、调整材料用量）。 三、课堂小结 1.知识梳理：师生共同回顾本节课核心内容： 塔台模型设计的核心要求与限制条件； 关键科学原理：三角形稳定性、上小下大/上轻下重的抗倾倒原理； 设计方案的核心要素：绘图规范、文字清晰、兼顾性能与成本。 2.方法总结：强调“工程设计不是一蹴而就的，需要结合科学原理、反复研讨、不断优化”，鼓励学生保持严谨的设计态度。 3.衔接后续：告知学生“下节课我们将根据今天的设计方案，动手制作塔台模型，大家要提前熟悉自己的设计，明确制作步骤”。 四、巩固练习 （1）采用小组抢答形式，通过课件课堂练习题呈现，检测学习效果： 1.将下列物品放置在平整的桌面上，其中最稳定的是（A.满瓶矿泉水）。 2.工程建设中有很多相似的步骤，下列对这些步骤的排序正确的是（B.⑤③②①④）。 3.在塔台竞标书中最重要的两项标准是项目成本和什么？（B.项目安全性） 4.设计塔台时，最稳固的形状是（A.三角形）。 5.工程建设的核心环节是（A.设计）。 （2）公布答案后简要解析，强化重点知识记忆。 五、课后作业 1.基础作业：完善课堂上的塔台模型设计方案，补充详细的材料用量清单和制作步骤设想，完成活动手册相关习题。 2.拓展作业：观察生活中的塔状建筑（如电视塔、通信塔），记录其结构特点（是否有三角形框架、底部形状等），思考其设计与稳定性的关系，下节课分享发现。 六、板书设计 设计塔台模型 一、设计要求 高60cm 不粘桌面 稳固 承重 抗风 抗震 价廉 美观 二、核心原理 三角形→最稳定 上小下大→防倾倒 上轻下重→增稳固 三、抗逆设计 抗风：流线型框架 抗震：加重底座/加弹簧/滚珠 四、设计方案 绘图（正/侧/俯视图）+文字说明（材料、结构、成本） 五、原则：平衡“稳固、美观、价廉”
21世纪教育网(www.21cnjy.com)小第一单元 单元整体分析
教材版本 教科版（2017） 年级 六年级
册数 下册 单元名称 小小工程师
单元主题 本单元以“工程建设”为核心主题，通过“了解住房—认识工程—建造塔台”的递进式学习路径，引导学生从身边熟悉的住房出发，逐步拓展到港珠澳大桥等宏大工程，最终通过塔台模型的设计、制作、测试、评估与改进等完整实践活动，建构对工程本质、流程与核心要素的认知。单元聚焦“工程的关键是设计”这一核心观念，凸显科学、技术与工程的内在关联，培养学生的工程思维、实践能力与合作意识，是小学阶段科学课程中工程与技术领域的综合性、实践性重点单元。完全契合 2022 版《义务教育科学课程标准》中 “技术与工程” 领域的实践要求与育人目标。
教材分析 1.教材编排逻辑 本单元共7课时，遵循“认知—实践—提升”的编排思路，层层递进、环环相扣，形成完整的工程学习闭环： 基础认知阶段（第1-2课时）：第1课时“了解我们的住房”以学生熟悉的住房为切入点，帮助学生认识住房的结构、系统及建造过程，初步建立工程的感性认知；第2课时“认识工程”通过港珠澳大桥等宏大工程案例，归纳工程建设的普遍步骤，理解工程与科学技术的关系，实现从“小型住房工程”到“大型复杂工程”的认知拓展。 实践探索阶段（第3-6课时）：第3课时“建造塔台”明确工程任务，引导学生考虑多因素设计标书并参与竞标；第4课时“设计塔台模型”聚焦模型设计的核心要素，如结构稳定性、成本控制等；第5课时“制作塔台模型”将设计方案转化为实物，培养动手能力与问题解决能力；第6课时“测试塔台模型”通过量化测试与数据分析，发现模型存在的问题，为后续改进提供依据。 总结提升阶段（第7课时）：第7课时“评估改进塔台模型”通过自我评估与组间评估，梳理问题并优化设计方案，强化“工程需要反复改进完善”的核心认知，形成完整的工程实践闭环。 2.教材内容特点 生活化选材：从学生日常居住的住房切入，降低工程概念的理解难度，同时引入港珠澳大桥、“中国天眼”等标志性工程，增强民族自豪感与学习兴趣。 实践性突出：以塔台模型建设为核心任务，贯穿“设计—制作—测试—评估—改进”的完整工程流程，让学生在动手实践中理解工程原理。 综合性较强：融合科学（结构稳定性、力学知识）、技术（工具使用、模型制作）、数学（成本核算、数据测量）、美术（模型美观设计）等多学科知识，体现工程的综合性特质。 强调过程性：注重工程实践中的问题梳理、反思改进，通过多次评估与调整，传递“精益求精”的工程理念。
学情分析 1.认知基础 六年级学生已具备一定的生活经验，对住房、桥梁等工程有初步的感性认识，但对工程的本质、结构系统及建造流程缺乏系统性理解。经过前期科学学习，学生掌握了基础的观察、比较、分析、合作探究等能力，能够进行简单的资料搜集、数据记录与整理。对“结构稳定性”“成本核算”等概念有初步接触，但将多因素综合考虑并应用于工程设计的能力较弱。 2.能力特点 优势：好奇心强，对动手实践类活动兴趣浓厚，具备一定的小组合作与交流表达能力，能够在实践中发现问题并尝试解决。 不足：工程思维尚未形成，设计方案时考虑问题不够全面（如忽略成本与稳定性的平衡）；图纸设计、模型制作等技能较为薄弱；数据分析与归因能力有待提升，难以精准找到问题根源并提出有效改进方案。 3.学习难点预判 区分住房的“结构”与“系统”，理解二者的功能差异与内在联系。 综合权衡成本、安全、稳定性等多因素，制定科学合理的工程设计方案。 严格按照设计图纸制作模型，并在实践中根据实际问题进行合理调整。 基于测试数据进行反思，精准归因问题并提出针对性的改进策略。
单元目标 1.科学观念 （1）学生能够理解工程设计与建造的基本概念，包括工程的结构、系统、建造过程及其重要性。 （2）认识到科学技术在工程设计与建造中的关键作用，以及工程对社会发展的贡献。 2.科学思维 （1）通过具体工程案例的分析，培养学生的逻辑思维、批判性思维和创造性思维。 （2）认识到工程设计中需要综合考虑多种因素，进行权衡与决策。 3.探究实践 （1）学生能够经历从了解住房、认识工程到建造塔台模型的全过程，掌握工程设计与建造的基本步骤和方法。 （2）能够根据限制条件设计出符合要求的塔台模型，并进行测试、评估与改进。 4.态度责任 （1）激发学生对工程设计与建造的兴趣，培养认真负责的工作态度和团队合作精神。 （2）增强学生的资源节约意识和环境保护意识，培养珍惜资源、爱护环境的价值观。
单元重难点 1.教学重点 （1）掌握工程 “设计 — 制作 — 测试 — 改进” 的核心流程，理解设计的关键作用。 （2）完成塔台模型的设计、制作与改进，综合考虑成本、安全、稳定性等因素。 2.教学难点 （1）多因素综合权衡，制定科学合理的工程设计方案。 （2）理解科学技术与工程的辩证关系，基于数据精准改进设计
教学策略 1.实验探究项目要符合学生学习规律和学科特点，并在真实情境中进行。 2.注重让学生亲自参与设计、制作、测试、改进等活动，在体验、理解技术与工程特点的同时，体会科学原理在技术与工程中的应用。 3.学习活动要创设真实情境，形式可以多种多样，如体验、制作、实验探究、项目研究等。教师可以根据情况适当选取某种形式或融合多种形式。
单元反思与改进 在单元教学结束后，需从以下方面进行反思与改进： 1.加强实践指导：在实际操作过程中，教师应加强巡视指导，及时解决学生遇到的问题，确保制作活动的顺利进行。 2.优化评估体系：进一步完善评估标准和方法，确保评估结果的客观性和公正性。同时，鼓励学生进行自我反思和相互评价，促进学生的全面发展。

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