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3.7《设计和制作“过山车”》教学设计
1.教学内容分析 本课是小学科学三年级上册技术与工程领域的核心课，承接前序“物体运动形式”知识，聚焦工程设计实践。教材以学生熟悉的过山车为情境，激发探究兴趣，整合运动形式、能量转换与工程设计概念。内容按“明确任务—制定方案—实施方案”展开：先明确轨道总长2米以上、含直曲轨道等核心要求；再提供绳子摆路线、纸上画设计图两种方法，提示重叠轨道用虚实线区分；最后侧重动手制作与试错调整。教材突出STEM教育特点，通过小组合作解决轨道衔接、小球脱轨等问题，既落实力与运动的科学观念，又培养工程思维与协作能力，为后续评估改进环节铺垫基础。
2.学情分析 三年级学生已具备初步科学认知，在前序学习中了解物体运动形式，对“过山车”等生活场景充满兴趣，易被动手实践任务吸引，但抽象思维仍较弱，对“重力”“惯性”等概念需具象支撑。能力上，他们能完成简单观察与操作，却缺乏系统工程设计经验，小组合作时易出现分工模糊、争论等问题。多数学生绘图能力有限，设计轨道时难以清晰呈现层次与衔接细节。情感上，学生好奇心强，渴望展示成果，但面对“小球脱轨”等问题时，易产生挫败感。教学需通过具象演示、明确分工指引及阶梯式任务，化解学习难点，保护探究热情。
3.学习目标确定 科学观念：理解重力是小球在过山车轨道上运动的动力，明白轨道的坡度、形状等因素对小球运动的影响。 科学思维：能运用分析、比较的方法，对不同轨道设计方案的可行性进行思考。 探究实践：通过选用塑料套件、卡纸等材料，运用绳子摆路线、纸上画设计图等方法，动手设计并制作过山车模型。 态度责任：体验到科学探究的乐趣，激发对科学和工程设计的兴趣。
4.学习重点难点 重点：设计并制作出轨道总长 2 米以上、包含直线和曲线轨道且小球能顺利滚完全程的过山车模型。 难点：轨道的衔接设计，确保小球不脱轨。
5.教学策略 （一）教学方法 1. 情境教学法：以过山车视频导入，结合生活场景提问，激发探究兴趣。 2. 实践操作法：通过绳摆路线、绘制设计图、动手搭建等实操任务，落实工程设计目标。 3. 小组合作法：明确分工与协作要求，培养团队沟通与问题解决能力。 4. AI 辅助教学法：借助 AI 智能体解答学生疑难，突破认知难点。 （二）教学设计 1. 阶梯式任务：按 “明确任务 — 制订方案 — 实施方案” 推进，符合三年级学生认知规律。 2. 双方案设计：提供绳摆与绘图两种规划方式，适配不同学生能力。 3. 聚焦重难点：通过轨道衔接指导、试错调整环节，针对性解决脱轨问题。 4. 学练结合：搭配课堂练习与课后改进任务，巩固知识与技能。
6.学习活动设计 (一)情景导入 观看有关玩过山车视频 提问：过山车为什么能从高处快速滑下，还能在各种轨道上穿梭？ 利用AI智能体解决学生无法解决的问题。 过渡： 游乐园中的过山车真好玩！让我们来设计并搭建一座自己的“过山车”吧。 （二）任务与要求 1. 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。 2. 具体要求 ◎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。 （三）材料与工具 1. 材料选项：塑料套件、卡纸套件（也可选用身边材料，如硬纸板、吸管等）。 2. 测量工具：软尺、细绳，测量轨道的长度。 3. 其他准备：小球、胶水、剪刀 （四）制订方案 1. 方法1：用绳子摆出“过山车”的轨道路线。 具体步骤 ◎小组分工：小组成员明确各自负责的绳段，确保每个人都清楚自己的任务。 ◎确定起点和终点：先在地面上标记出过山车轨道的起点和终点位置。 ◎规划轨道形状：根据设计思路，合作摆放绳子，构建出包含直线和曲线的 轨道路线，注意轨道的长度要满足总长 2 米以上的要求。 ◎调整优化：全体成员一起观察摆好的绳线路径，对不合理的地方进行调整，使轨道的衔接更顺畅，确保小球能顺利滚完全程。 2. 方法2：在纸上设计“过山车”的轨道路线。 （1）示意图 提示学生注意： 在交叉重叠的地方，可以用实线表示上方的轨道，虚线表示下方的轨道。 （2）具体步骤： ◎确定起点和终点：在纸上明确标记出过山车轨道的起点和终点。 ◎规划轨道布局：结合任务要求，设计包含直线和曲线的轨道路线，确保轨道总长在 2 米以上。 ◎处理重叠部分：当轨道出现交叉重叠时，按照提示用实线表示上方的轨道，虚线表示下方的轨道，清晰区分轨道的上下层次。 ◎绘制设计图：用笔画出完整的轨道路线，标注好 “起点”“终点” 和 “重叠部分”，完成 “我们的‘过山车’设计图”。 （五）实施方案 根据设计图，制作我们的“过山车”。 （1）实施步骤 ◎小组分工：明确组内成员的任务，如材料准备、轨道搭建、结构加固等，确保人人参与。 ◎材料准备：根据设计图，准备好所需的塑料套件、卡纸、胶水、剪刀等材料。 ◎搭建基础结构：先搭建过山车的支撑结构，如用积木或卡纸制作立柱，确定轨道的高度层次。 ◎铺设轨道：按照设计图的路线，铺设直线和曲线轨道，注意轨道的衔接要顺畅，确保小球能平稳过渡。 ◎检查与调整：初步搭建完成后，将小球从起点释放，检查其运动情况，对不顺畅、易脱轨的部分进行调整加固。 （2）具体要求 ◎轨道要求：轨道总长需在 2 米以上，且必须包含直线轨道和曲线轨道。 ◎小球运动要求：小球能从高处自动滚完全部轨道，过程中不能脱轨。 ◎合作要求：小组成员需相互配合、沟通协作，共同完成过山车的制作。 ◎材料使用要求：合理利用现有材料（或身边材料），做到节约、高效使用。 （六）课堂练习 1. 设计制作一座 “过山车”，正确的步骤是（ ）。 ①准备制作材料 ②根据设计图制作 “过山车” ③设计 “过山车” 轨道图 A. ③①② B. ②①③ C. ①②③ 2. 以下与 “过山车” 设计图有关的说法，不正确的是（ ）。A. 图中有上下层重叠时，下层可以画虚线或空白不画 B. 制作时，要严格按设计图来制作 C. 碰到设计不合理的地方，可以直接随意调整 3. 下列关于 “过山车” 的设计要求中，说法正确的是（ ）。 A. 小球能滚完全部轨道，不能脱轨 B. 轨道的坡度不能有变化 C. 只用设计曲线轨道 4. 制作完成的 “过山车”，不符合设计要求的是（ ）。 有直线轨道和曲线轨道 B. 轨道的坡度有变化 C. 小球没有滚完全部轨道，有脱轨现象发生 参考答案：ACAC （七）作业布置 测试、改进自己作品。 （八）板书设计 设计和制作“过山车” 明确任务——制订方案——实施方案
7.教学成效及特色亮点 （一）教学成效 1. 知识与能力落地：学生理解重力对小球运动的影响，掌握设计、制作 2 米以上含直曲轨道模型的技能，多数小组能解决轨道衔接问题，实现小球顺利滚完全程。 2. 思维与态度培养：通过方案对比、试错调整，提升工程思维；小组合作化解分工模糊问题，有效保护学生探究热情，减少挫败感。 （二）特色亮点 1. 跨学科融合：紧扣 STEM 理念，整合科学（力与运动）、技术（模型搭建）、工程（设计优化），实践导向明确。 2. 分层支持：提供绳摆、绘图双方案，适配不同绘图能力学生；AI 辅助解答难点，兼顾认知差异。 3. 闭环学习：“设计 - 制作 - 测试 - 改进” 流程，搭配课堂练习与课后优化，形成完整探究链。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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