资源简介

6《制作简易滴灌器》教学设计
【学习内容与要求】
12.2技术与工程改变了人们的生产和生活
③举例说出一些典型的技术（如交通技术、电力技术等）和工程（如高速铁路、发电站等）对人们生活的影响；尝试设计和制作某种产品的简化实物模型，并反映其中的部分科学原理。
13.2 工程的关键是设计
②借助表格、草图、实物模型、戏剧或故事等方式说明自己的设计思路。
③根据需求和限制条件，比较多种可能的解决方案，并初步判断其合理性。
13.3 工程是设计方案物化的结果
④利用常用工具，对常见材料进行简单加工处理，⑤知道制作过程应遵循一定的顺序，制作简单的实物模型；尝试发现实物模型的不足，改进并展示。
【教学目标】
1.科学观念
初步建立工程设计思想，认识到技术和工程是解决现实问题的有效途径，理解一个看似简单的装置也需要科学地设计和反复地调试。
2.科学思维
能初步经历“明确问题→制订方案→设计制作→测试改进”的工程设计基本流程，发展解决问题的逻辑思维和创造性思维。
3.探究实践
能安全、规范地使用简单工具和常见材料，按照设计方案制作出一个能控制滴水速度的简易滴灌器。
4.态度与责任
在活动中体验动手创造的乐趣和成功的喜悦，培养细致、耐心和严谨的科学态度，以及乐于与人合作、分享经验的精神。
【教学重点、难点】
重点： 经历“设计—制作—测试—改进”的工程实践过程，并成功制作出简易滴灌器。
难点： 1. 理解控制滴水速度的原理（螺丝钉的松紧如何改变滴速，瓶底小孔的作用）。 2. 在测试中发现问题，并能通过调整、改进来优化装置的性能。
【教学准备】
教师准备： 1个制作完成的简易滴灌器成品
学生准备：
干净的塑料瓶（500ml）1个
配套的瓶盖1个
十字螺丝刀1把
螺钉1枚
针1枚
水槽或托盘（用于接水）
记录单
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
情境 · 问题 第一步：【明确问题，接受任务】1. 创设情境： “同学们，暑假快到了，如果我们长时间不在学校，教室里的这些花草可能会因为没人浇水而枯萎。大家有什么好办法吗？”2. 聚焦任务： 引导学生说出“自动浇水”的想法，并出示“任务卡”：“今天，我们就来挑战一项工程任务——制作一个简易滴灌器，让它能代替我们自动给花草浇水。” 1. 进入情境，思考问题： 学生积极思考，提出各种可能的解决方案。预设：“可以请门卫叔叔帮忙浇水。”“可以做一个能自动浇水的装置。”2. 接受任务： 学生明确本节课的工程目标，产生制作的兴趣和使命感。 从真实的、学生关心的问题情境出发，将学习任务转化为一个具有挑战性和实用价值的工程项目，有效激发学生的内在学习动机。
探究 · 实践 探索活动一：观察与分析——滴灌器有什么共同构造？1. 启发思考： “在我们自己动手设计之前，我们先研究一下市面上已有的自动浇水装置。看看它们有什么共同点。”2. 展示案例： 出示2-3种不同样式的简易滴灌装置图片或视频（如：带调节阀的输液袋式、插入土中的陶瓷滴头式、用棉线引水的简易装置等）。3. 引导归纳： “这些装置外形各不相同，但为了实现‘自动缓慢浇水’，它们都必须具备哪几个核心部分？” 探索活动二：制订方案与动手设计1. 连接分析与设计： “非常好！我们已经知道了任何一个滴灌器都至少需要‘储水’‘控速’和‘出水’这三部分。现在，请看我们桌上的材料（塑料瓶、螺丝钉、针），我们该如何利用它们来实现这三个功能呢？”2. 引导方案优化： 出示教材中的设计图，提问：“这个设计方案是如何实现控速的？瓶底的小孔又起什么作用？”（引导学生理解需要空气进入才能顺利滴水）。3. 鼓励绘制草图： “现在，请大家在记录单上，画出你们小组的滴灌器设计草图。” 探索活动三：制作、测试与改进1. 明确步骤，强调安全： 讲解并演示制作步骤，特别强调：“使用螺丝刀和针时，必须非常小心，注意安全！”2. 组织制作与测试： 学生分组动手制作，完成后装水进行测试。 探索活动四：优化我们的滴灌器第一步：【设定标准，精准测试】1. 提出优化目标： “同学们，我们的滴灌器已经能滴水了，这是一个巨大的成功！但一个‘优秀’的滴灌器，不仅要能滴水，还要滴得恰到好处。现在，我们的新挑战是：让滴灌器变得更稳定、更精准！”2. 引入量化标准： “光用眼睛看不准确。请各小组用手表或计时器，测量并记录一下，在你们设定的状态下，1分钟内能滴下多少滴水？”第二步：【发现问题，分析原因】3. 组织交流，暴露问题： “请各小组汇报你们的测试数据。我们发现了什么问题？” 引导学生发现问题，如： 滴速不理想： “有的组1分钟滴了上百滴，太快了！” “有的组半天不滴一滴，太慢了！” 滴速不稳定： “我们刚开始滴得快，后来就变慢了。”4. 引导探究原因： 针对“滴速不稳定”的问题，提问：“为什么滴速会发生变化呢？是哪里出了问题？”第三步：【提出方案，动手改进】5. 启发改进思路： “既然我们找到了可能的原因，那我们该如何改进，让它变得更稳定、更精准呢？”6. 组织动手改进： 鼓励学生根据自己的分析，动手调整自己的滴灌器。例如： 重新调整螺丝钉的松紧度。 检查并确保瓶底的通气孔没有被堵住。 尝试将通气孔稍微扩大一点点。第四步：【再次测试，验证效果】7. 组织二次测试： “改进完成后，我们再来测试一次。请再次测量1分钟的滴水量，和改进前的数据比一比，看看我们的优化有没有效果。” 1. 观察与比较： 学生以小组为单位，仔细观察不同滴灌器的图片或视频，找出它们的异同点。2. 讨论与总结： 学生讨论后发现，无论外形如何，所有装置都具备三个基本功能和构造： ① 一个储水的容器（如瓶子、袋子） ② 一个控制滴水快慢的结构（如阀门、棉线、陶瓷孔隙） ③ 一个出水口 1. 匹配材料与功能： 学生将现有材料与刚才总结出的三个核心功能进行匹配。预设：“用塑料瓶储水！”“用螺丝钉拧的松紧来控制滴水快慢！”2. 理解关键原理： 学生分析并理解螺丝钉控速和瓶底通气孔的作用。3. 绘制设计方案： 学生将自己的想法，通过简单的图画和标注，呈现在纸上，完成从思想到图纸的转化。 1. 明确步骤，注意安全： 学生认真听讲，明确操作流程和安全注意事项。2. 小组合作，动手制作与测试： 学生按照自己的设计图进行制作，并观察滴水情况。3. 分析问题，动手改进： 学生发现滴速不理想后，尝试通过拧紧或拧松螺丝钉来控制滴速，直到达到“缓慢滴水”的理想效果。 第一步：【量化测试】1. 明确优化目标： 学生理解从“能用”到“好用”的差别。2. 动手量化测试： 小组合作，一人负责观察和计数，一人负责计时，将“1分钟滴水量”这个数据记录下来。第二步：【分析问题】3. 汇报数据，对比分析： 各小组汇报数据，直观地发现自己小组以及不同小组之间存在的问题。4. 小组讨论，寻找原因： 学生聚焦问题，展开讨论。 预设（滴速不稳定）： “可能是我们的螺丝钉松了。” “是不是瓶底的孔太小了，空气进去得不顺畅？” “瓶子里的水越来越少，压力变小了，所以滴得慢了。”第三步：【动手改进】5. 形成改进方案： 学生根据讨论，确定本小组的优化方案。6. 动手操作： 学生再次动手，对自己的作品进行精细地调整和改进。这个过程需要更多的耐心和细致。第四步：【验证优化】7. 再次进行量化测试： 学生重复测试过程，记录下新的数据，并与第一次的数据进行对比。8. 分享成功经验： 成功优化的小组会体验到巨大的成就感，并乐于分享他们是如何通过调整，让滴灌器性能变得更好的。 这是本次修改的核心环节。遵循了“先观察分析、再借鉴创造”的工程设计规律。通过分析现有案例，帮助学生自主地、有依据地构建起对滴灌器“应该有什么”的结构化认知，为后续自己的设计打下坚实的理论基础。 引导学生将上一步分析得出的普适性原理，与眼前有限的具体材料相结合，进行创造性的设计。绘制草图的过程，是培养学生工程思维和规划能力的重要一步。 将“制作”与“测试、改进”紧密结合，让学生深刻体验到任何工程产品都不是一蹴而就的，而是在不断地测试和迭代中完善的，从而培养其严谨求实的科学精神和解决问题的能力。 第一步引入了量化测试的概念。这是从定性观察到定量分析的思维升级，也是科学和工程研究中非常重要的一步，能让问题暴露得更清晰。第二步旨在培养学生分析和诊断问题的能力。引导学生不满足于“是什么样”，而是深入思考“为什么会这样”，从而找到问题的根源。第三步是将分析转化为行动。让学生基于自己的判断去动手改进，充分体现了学生的主体地位，培养了他们解决实际问题的能力。第四步通过数据对比来验证改进的效果，形成了一个完整的“测试－分析－改进－验证”的工程优化闭环。这个过程不仅能提升装置的性能，更能让学生深刻体验到工程师迭代优化的思维方式，获得比单纯“做出来”更深层次的科学素养。
反思·评价 第四步：【展示成果，分享经验】1. 组织成果展示： 邀请小组上台，展示他们调试好的滴灌器，并分享制作和调试过程中的心得体会。2. 引导评价： 出示教材中的“评价表”，引导学生进行自评和互评。 1. 成果展示与交流： 小组代表自豪地展示作品，分享遇到的困难和解决方法。2. 进行反思评价： 学生对照评价标准，回顾自己的整个探究过程，进行客观的自我评价和小组评价。 通过成果展示和经验分享，让学生在交流中相互学习，在反思中巩固知识和技能。自我评价环节则引导学生对自己的学习过程进行全面的回顾和认知，培养其反思能力。
拓展·迁移 1.提出真实情境： “我们的小制作解决了‘一盆花’的问题，非常棒。那么，如果是成千上万亩的现代化农场或果园呢？他们是如何高效灌溉的？”2. 布置课后探究任务： “请同学们课后分组查阅资料，探究一下现代农业中大规模的‘滴灌系统’是什么样的？和我们的小制作相比，它有哪些更先进的优点？” 明确课后探究的目标。 开阔了学生的视野，也让他们真切地认识到今天所学的工程设计思维，在解决现实世界重大问题中的巨大价值，从而提升其科技兴趣和社会责任感。
【板书】
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