资源简介

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教科版三年级科学上册核心素养教学设计
教材分析
《设计和制作 “过山车”》是教科版三年级上册第三单元 “物体的运动” 的第七课，作为单元总结性实践课，承接前几课 “运动形式（直线 / 曲线）”“运动快慢比较”“运动与能量” 等知识，聚焦 “将运动科学知识应用于实践创作”。教材以 “设计→制作→测试→改进” 为逻辑主线，引导学生通过小组合作，设计并制作包含直线轨道、曲线轨道的 “过山车”，观察小球在轨道上的运动形式与能量变化（如从高处滑下的动能），既是对单元知识的综合应用，也是对 “探究实践” 核心素养的强化，体现 “科学源于探究、用于创造” 的理念。
学情分析
三年级学生已掌握 “直线 / 曲线运动”“运动需要能量” 等知识，对 “过山车” 有生活兴趣（如游乐园体验），能直观描述 “过山车有上坡、下坡、弯道”，但对 “轨道设计与小球运动的关联”（如轨道坡度影响速度、弯道半径影响是否脱轨）完全陌生。他们动手能力较强，但规划设计能力薄弱，易出现 “先制作后设计”“轨道衔接不顺畅” 等问题；小组合作中易因 “分工不明确” 导致效率低下。不过学生对 “动手制作” 兴趣浓厚，可通过 “设计模板 + 分步指导” 突破难点，同时需强化 “先规划、后制作” 的科学思维。
核心素养分析
（一）科学观念 进一步巩固 “物体运动形式” 认知：知道过山车轨道上的小球会做直线运动（平直轨道）和曲线运动（弯道、螺旋轨道），轨道坡度变化会影响小球运动速度（坡度大则速度快）。 理解 “能量与运动的关联”：知道小球从轨道高处滑下时，重力势能转化为动能，为小球沿轨道运动提供能量；轨道尽头的阻挡物能消耗能量，让小球停止运动。 （二）科学思维 培养 “设计与优化” 思维：通过设计轨道图纸，思考 “如何让小球顺利通过所有轨道（直线 + 曲线）”，分析 “小球脱轨 / 停滞的原因”（如弯道过急、坡度不足），提升问题分析与解决能力。 强化 “数据记录与分析” 意识：记录小球通过轨道的时间、是否脱轨等数据，对比不同设计方案的优劣，形成 “观察现象→分析问题→改进设计” 的逻辑链。 （三）探究实践 掌握 “设计→制作→测试→改进” 的完整实践流程：学会用画图工具设计轨道图纸，使用卡纸、胶带等材料制作轨道，通过测试发现问题并优化（如调整轨道坡度、加固衔接处）。 提升小组合作能力：在小组中明确 “设计师、材料员、制作员、测试员” 分工，协作完成制作与测试，养成 “分工协作、互相配合” 的探究习惯。 （四）态度责任 激发 “创新与实践” 兴趣：通过制作个性化 “过山车”，感受科学知识的应用价值，培养 “敢于尝试、不怕失败” 的探究精神。 培养 “严谨与合作” 态度：在测试中正视 “小球脱轨” 等问题，积极讨论改进方案；在小组合作中学会倾听他人意见，避免 “独断专行”。
教学重点
能设计并制作包含 “直线轨道”“曲线轨道” 的过山车模型，确保小球能沿轨道顺利运动（不脱轨、不停滞）。 观察并描述小球在轨道上的运动形式（直线 / 曲线），分析轨道设计对小球运动的影响（如坡度影响速度）。
教学难点
设计合理的轨道方案：确保轨道衔接顺畅（如直线轨道与曲线轨道的过渡无凸起），坡度与弯道半径适合小球运动（避免脱轨或停滞）。 小组高效合作：明确分工，协调 “设计、制作、测试” 环节，避免因分工混乱导致制作失败或时间不足。
教具准备
实验材料（每组）： 设计工具：A3 白纸（画设计图）、铅笔、直尺、圆规（画曲线轨道）、设计模板（标注 “起点、直线段、曲线段、终点”）； 制作材料：硬卡纸（轨道主体，3-5 张）、透明胶带 / 双面胶（固定轨道）、泡沫板 / 纸盒（轨道底座，1 个，用于固定轨道高度）、小钢球（1 个，直径 1-2 厘米，重量适中）； 测试工具：秒表（记录小球通过轨道的时间）、测试记录表（含 “设计方案”“小球运动形式”“是否脱轨”“改进措施” 栏目）； 辅助材料：过山车轨道示例图（直线 + 曲线组合）、问题分析卡（如 “小球停滞：增加坡度”“小球脱轨：增大弯道半径”）。 多媒体资源： 视频：游乐园过山车运行片段（标注 “直线轨道”“曲线轨道”）、学生制作的过山车优秀案例； 动画：“小球在不同轨道上的运动” 示意图（如坡度大→速度快，弯道急→易脱轨）。 其他材料：课堂练习答题卡、小组分工角色卡（设计师、材料员等）、家庭拓展任务单（“改进过山车设计”）。
教学过程
教学环节 教师活动、学生活动以及设计意图
一、导入新课 教师活动： 播放 “游乐园过山车” 视频，暂停并标注 “直线轨道”“弯道轨道”，提问：“过山车在轨道上做什么运动？如果我们用卡纸做轨道、小球当‘小车’，能制作出自己的‘过山车’吗？制作时要考虑什么？（如小球能顺利通过弯道吗？）” 学生活动： 观察视频，结合旧知回答 “有直线运动和曲线运动”，对 “制作过山车” 产生兴趣，提出疑问（如 “怎么让小球不脱轨”）。 设计意图：通过 “游乐园过山车” 激发兴趣，关联单元旧知，自然提出 “制作过山车” 的主题，明确探究方向。
二、讲授新课 （一）聚焦（5 分钟） 教师活动： 展示 “过山车轨道示例图”（含起点高台、直线轨道、曲线轨道、终点阻挡物），提问：“这个过山车包含哪些轨道类型？小球从起点滑下，需要什么能量？制作时我们要完成三个任务：①设计轨道图纸（含直线 + 曲线）；②制作轨道模型；③测试小球是否能顺利通过。” 明确探究目标：①设计并制作含直线、曲线轨道的过山车；②观察小球运动形式与速度变化；③根据测试结果改进设计。 学生活动： 观察示例图，明确 “轨道需包含直线和曲线”，讨论小组分工（如 “谁画设计图、谁剪卡纸”），明确探究任务。 设计意图：通过示例图明确制作要求，让学生带着 “设计 - 制作 - 测试” 的目标进入探究，避免盲目操作。 （二）探索（30 分钟） 环节 1：设计过山车轨道图纸（8 分钟） 教师活动： 发放 “设计模板”（标注起点、终点位置），讲解设计要点：①必须包含 “1 段直线轨道” 和 “1 段曲线轨道”；②起点需高于终点（利用重力势能让小球滑下）；③轨道衔接处需平滑（无凸起，避免小球卡顿）；④终点需设计阻挡物（如小木块，让小球停止）。 巡视指导：帮助小组完善设计图，如 “用圆规画半径≥5 厘米的曲线轨道（避免过急脱轨）”“起点高度≥10 厘米（确保有足够能量）”。 学生活动： 小组讨论设计方案，参照模板绘制图纸，标注 “直线段长度”“曲线段半径”“起点高度”，如 “直线轨道 15 厘米，曲线轨道半径 6 厘米，起点高度 12 厘米”，完成设计后提交教师审核。 设计意图：通过 “设计模板 + 要点指导”，培养 “先规划、后制作” 的思维，避免后续制作中的返工。 环节 2：制作过山车模型（15 分钟） 教师活动： 发放制作材料，讲解制作技巧：①将硬卡纸折成 “U 型轨道”（宽度略大于小球直径，避免小球掉落）；②用胶带将轨道固定在泡沫板底座上，确保起点高于终点；③直线轨道与曲线轨道衔接处用胶带加固，确保平滑过渡。 巡视指导：重点帮助 “轨道固定不牢固”“衔接处凸起” 的小组，如 “用双面胶加强底座固定”“修剪衔接处卡纸，确保无台阶”。 学生活动： 小组分工制作：材料员分发卡纸、胶带；制作员折轨道、固定；设计师对照图纸检查，确保轨道类型与设计一致；如发现 “曲线轨道过急”，及时用圆规调整半径，避免后续测试脱轨。 设计意图：通过 “分工协作 + 技巧指导”，提升制作效率与质量，确保模型符合 “直线 + 曲线” 的核心要求。 环节 3：测试与改进过山车（7 分钟） 教师活动： 布置测试任务：“将小球从起点轻轻放下，观察：①小球是否能通过所有轨道（不脱轨、不停滞）；②小球在轨道上的运动形式（直线 / 曲线）；③记录小球通过轨道的时间。若出现问题，参考‘问题分析卡’改进（如脱轨→增大弯道半径，停滞→增加起点高度）。” 巡视指导：记录各小组测试情况，引导分析问题，如 “小球在直线轨道速度快，曲线轨道速度慢，为什么？（曲线运动有阻力）” 学生活动： 小组测试：测试员放小球，观察员记录现象（如 “小球通过直线轨道（直线运动），在曲线轨道脱轨”）；讨论改进方案（如 “将曲线轨道半径从 5 厘米改为 7 厘米”），重新测试，直至小球顺利通过所有轨道。 设计意图：通过 “测试 - 改进” 循环，强化 “问题分析与解决” 能力，让学生在实践中理解 “轨道设计与运动的关联”。 （三）研讨（7 分钟） 教师活动： 请 3 组展示 “过山车” 并汇报：“你们的轨道包含哪些运动形式？测试中遇到了什么问题？怎么改进的？小球从起点滑下的能量来自哪里？” 追问拓展：“如果想让小球通过轨道的时间更短，该怎么改进设计？（如增大轨道坡度、减少弯道数量）” 学生活动： 展示模型，汇报成果（如 “我们的轨道有直线和螺旋曲线，一开始脱轨，增大弯道半径后成功了”）；讨论 “加快速度的方法”，理解 “坡度与速度的关联”。 设计意图：通过展示与研讨，梳理 “设计 - 制作 - 改进” 的经验，深化对 “运动形式”“能量” 的认知，提升知识应用能力。 （四）拓展（5 分钟） 教师活动： 布置 “家庭拓展任务”：“回家后，用家里的材料（如纸箱、卷纸筒）改进过山车设计，增加‘螺旋轨道’或‘双层轨道’，明天带来展示；思考‘如果没有起点的高度，小球能运动吗？为什么？（需要能量）’” 单元总结：“这单元我们学了运动的判断、形式、快慢和能量，今天通过制作过山车，把这些知识变成了有趣的模型，科学就是这样‘从生活中来，到实践中去’！” 学生活动： 记录任务，交流 “家庭改进计划”（如 “用卷纸筒做螺旋轨道”）；回顾单元知识，感受 “科学知识的应用价值”。 设计意图：延伸实践至家庭，激发创新思维；通过单元总结，帮助学生构建完整的 “物体运动” 知识体系。
三、课堂练习 一、选择题（每题 2 分，共 6 分） 制作过山车时，轨道必须包含的运动形式是（ ） A. 只有直线运动 B. 只有曲线运动 C. 直线运动和曲线运动 解析：根据制作要求，轨道需含直线和曲线，选 C。 小球能沿过山车轨道运动，主要的能量来源是（ ） A. 小球的重力势能（起点高度） B. 手推的力 C. 轨道的弹力 解析：小球从高处滑下，重力势能转化为动能，选 A。 测试中发现小球在曲线轨道脱轨，最合理的改进方法是（ ） A. 减小曲线轨道的半径 B. 增大曲线轨道的半径 C. 降低起点高度 解析：半径过小易脱轨，增大半径可减少脱轨，选 B。 二、判断题（每题 2 分，共 6 分） 制作过山车时，应该先动手制作，再画设计图纸。（ × ） 解析：科学制作需 “先设计、后制作”，避免盲目操作，描述错误。 过山车轨道的起点高度越高，小球通过轨道的速度越快。（ √ ） 解析：起点越高，重力势能越大，转化的动能越多，速度越快，描述正确。 小球在过山车直线轨道上做直线运动，在弯道轨道上做曲线运动。（ √ ） 解析：轨道形式决定运动形式，描述正确。
四、课堂小结 小朋友们，今天我们小组合作，设计并制作了有直线和曲线轨道的过山车！我们发现小球在轨道上会做直线和曲线运动，起点高度能给小球能量。测试中遇到问题时，我们一起改进，特别棒！课后记得改进过山车，明天带来分享哦！
板书设计
物体的运动 —— 设计和制作 “过山车” 1. 制作流程 2. 核心要求 轨道类型：必须含直线轨道 + 曲线轨道 能量来源：起点高于终点（重力势能） 测试标准：小球不脱轨、不停滞 3. 常见问题与改进 问题 改进方法 小球脱轨 增大曲线轨道半径 小球停滞 增加起点高度、打磨轨道 轨道不牢固 用双面胶加固底座
教学反思
（一）成功之处 设计模板降低难度，提升效率：通过 “标注起点、终点的设计模板”，帮助学生明确设计要求，避免 “无规划制作”，80% 小组能在 8 分钟内完成包含直线 + 曲线的设计图，为后续制作节省时间。 分工明确促进合作：发放 “角色卡”（设计师、制作员等），让每个学生都有明确任务，减少 “部分学生旁观” 的情况，小组制作效率提升，多数小组能在 15 分钟内完成轨道搭建。 （二）不足之处 材料选择存在局限：部分小组使用的硬卡纸较软，轨道易变形导致小球脱轨；泡沫板底座较薄，固定轨道时易倾斜，影响测试效果。 问题改进指导不足：少数小组在 “小球停滞” 时，仅知道 “增加起点高度”，未想到 “打磨轨道衔接处（减少阻力）”，说明对 “阻力影响运动” 的知识应用不足。 （三）教学建议 优化材料选择：下次教学可提供 “较硬的卡纸” 和 “加厚泡沫板”，或允许学生用 “卷纸筒（做曲线轨道）”“瓶盖（做弯道挡板）” 等替代材料，提升轨道稳定性；提前准备 “砂纸”，用于打磨轨道衔接处，减少阻力。 强化问题改进指导：制作 “问题改进思维导图”，在课堂展示，标注 “小球停滞→①增加高度、②打磨轨道、③减少弯道”，引导学生多角度分析问题，提升知识应用的灵活性。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共16张PPT)
3.7《物体的运动 —— 设计和制作 “过山车”》
（教科版）三年级
上
3.7《物体的运动 —— 设计和制作 “过山车”》
过山车在轨道上做什么运动？如果我们用卡纸做轨道、小球当‘小车’，能制作出自己的‘过山车’吗？制作时要考虑什么？（如小球能顺利通过弯道吗？）
新知导入
明确任务
用现有的材料，设计并制作一座过山车模型，让小球能从高处自动滚完全部轨道。
轨道总长在 2 米以上。
有直线轨道和曲线轨道。
小球能滚完全部轨道，不能脱轨。与同学合作完成。
探究新知
观察示例图，明确 “轨道需包含直线和曲线”，讨论小组分工（如 “谁画设计图、谁剪卡纸”），明确探究任务
制订方案
任选一种设计方法。
方法1：用绳子摆出“过山车”的轨道路线。
方法 2：在纸上设计“过山车”的轨道路线。
实施方案
方根据设计图，制作我们的“过山车”
课堂练习
（一）选择题
1.制作过山车时，轨道必须包含的运动形式是（ ）
A. 只有直线运动 B. 只有曲线运动 C. 直线运动和曲线运动
2.小球能沿过山车轨道运动，主要的能量来源是（ ）
A. 小球的重力势能（起点高度） B. 手推的力 C. 轨道的弹力
3.测试中发现小球在曲线轨道脱轨，最合理的改进方法是（ ）
A. 减小曲线轨道的半径 B. 增大曲线轨道的半径 C. 降低起点高度
C
A
B
（二）判断题
1.制作过山车时，应该先动手制作，再画设计图纸。（ ）
2.过山车轨道的起点高度越高，小球通过轨道的速度越快。（ ）
3.小球在过山车直线轨道上做直线运动，在弯道轨道上做曲线运动。（ ）
×
√
√
课堂总结
小朋友们，今天我们小组合作，设计并制作了有直线和曲线轨道的过山车！我们发现小球在轨道上会做直线和曲线运动，起点高度能给小球能量。测试中遇到问题时，我们一起改进，特别棒！课后记得改进过山车，明天带来分享哦！
板书设计
3.7 物体的运动 —— 设计和制作 “过山车”
1. 制作流程
2. 核心要求
轨道类型：必须含直线轨道 + 曲线轨道
能量来源：起点高于终点（重力势能）
测试标准：小球不脱轨、不停滞
3. 常见问题与改进
问题
改进方法
小球脱轨
增大曲线轨道半径
小球停滞
增加起点高度、打磨轨道
轨道不牢固
用双面胶加固底座
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让备课更有效
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