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新青岛版三上科学第三单元第16课《制作走马灯》教学设计
（对应大单元活动7：古法新创工程师）
一、活动主题
解密千年旋转魔法——校园热能工程师终章挑战
二、课程标准依据
核心概念 3.物质的运动与相互作用（热对流应用）
学习内容 3.3 热空气上升原理的实际应用
学段目标 ①运用热对流原理制作传统科技作品； ②理解技术与文化传承关系（3~4年级）
三、教材分析
1.核心内容：通过走马灯制作，综合应用热对流原理，理解古代科技智慧。
2.工程重点：叶片角度与旋转速度的关系，热源安全控制。
3.跨学科融合：历史（中国古代科技）、美术（灯面设计）、物理（力矩原理）。
四、教学目标
科学观念 理解走马灯旋转是热空气上升推动叶片的原理
科学思维 通过变量控制实验优化走马灯性能
探究实践 完成从设计到制作的完整工程流程
态度责任 感悟传统科技智慧；培养文化自信与创新意识
五、教学重难点
1.重点：走马灯旋转与热空气对流的因果关系。
2.难点：叶片角度调试（用"船桨划水"类比化解）。
六、教学准备
1.材料包：
（1）竹签/铁丝、薄纸、蜡烛/LED灯、轴承
（2）温度贴纸（40-80℃）、秒表、量角器
2.教具：
（1）宋代走马灯结构图
（2）现代燃气轮机叶片对比图
（3）自贡灯会走马灯视频
3.安全：防火垫、耐热手套、备用LED热源
七、教学过程
（一）导入：灯会危机！
教师活动：
"热能工程师们！元宵灯会压轴走马灯突然罢工，老师傅急得跺脚：'蜡烛点着却不转！'谁能用科学拯救传统文化表演？"
提问： "为什么走马灯非要蜡烛不可？电灯不行吗？"
学生活动：
1.观察故障走马灯（叶片平直无角度）
2.尝试吹气模拟气流："叶片要有斜面才能转！"
设计理念：用传统文化传承危机切入，强化"科技护文"的责任感。
（二）新授：旋转的奥秘
任务1：破解千年密码
对比实验：
启动时间 8s 5s 12s
转速等级 ★★☆ ★★★ ★☆☆
关键发现：
"45°叶片像完美船桨，既‘兜住’热气又顺利‘放走’——这是北宋匠人的数学智慧！"
任务2：古今工程师对决
制作挑战：
1.仿古组：竹骨架+宣纸，蜡烛热源
2.创新组：吸管支架+烘焙纸，LED加热片
性能测试：
1.转速稳定性
2.持续运转时间
3.安全系数评分
（三）深度探究：从走马灯到航天
教师提问：
"走马灯叶片和长征火箭涡轮泵有何联系？"（播放涡轮泵叶片慢镜头）
学生发现：
1.现代涡轮叶片继承走马灯斜角设计
2.中国空间站用同类原理控制燃料流向
民族自豪感升华：
"从汴京灯会的竹叶到文昌发射场的合金叶片，中国人用千年把‘热舞’从地面送上太空！钱学森曾说：‘走马灯是早期喷气推进的雏形’——这就是传统智慧的星辰大海！"
（四）总结迁移：工程师的传承
教师总结：
"真正的工程师，既要懂原理（热气流控制），更要会传承（古今智慧融合）。现在请完成终极认证——"
迁移任务：
1.设计"太空走马灯"：在空间站微重力环境下如何改造？
2.竞赛规则：最富创意又符合科学原理组获"传承工程师"勋章
金句升华：
"守护传统不是复制过去，而是用科学让历史活在当下，让文化走向未来！"
八、分层作业设计
基础作业 绘制走马灯工作原理图（标注气流/叶片方向） ★：完成基础标注
★★：添加温度变化说明
★★★：对比现代燃气轮机
提升作业 测试不同热源（蜡烛/暖宝宝/LED）的转速差异 ★：定性描述
★★：记录温度-转速数据
★★★：建立数学模型
拓展作业 设计"非遗科技展"走马灯（如敦煌飞天主题） ★：主题草图
★★：说明文化元素
★★★：融合现代交互技术
九、教学反思预设
1.成功点：古今对比激发文化自信；涡轮泵视频实现认知跃迁。
2.改进点：部分小组宣纸易烧穿，下次改用阻燃棉纸或提前浸泡硼砂溶液。
3.跨学科延伸：结合数学"角度测量"强化工程精度意识。
《学习任务单》
班级：_____________ 姓名：_____________
任务1：叶片实验室
30° ★★☆ □均匀 □抖动
45°
60°
任务2：文化工程师笔记
走马灯最早记载于______（朝代）《》一书
现代航天______技术与之原理相通
我的创新设计：把（传统元素）画在灯面，因为______
任务3：传承宣言
我要用科学复活______（传统技艺），让它能够______（现代应用）！
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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