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《5.3 搭建一座简易人行浮桥》教学设计
课程名称 5.3 搭建一座简易人行浮桥 课程类型 实践活动课
教学目标 1.科学观念：理解浮桥的基本结构（在浮箱上架梁、铺桥面）和承重原理——浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载，能运用阿基米德原理（F浮=ρ液gV排）和浮沉条件估算浮箱数量与承载能力；初步认识工程的关键是设计，工程是设计方案物化的结果。 2.科学思维：根据浮桥设计要求（长 6m、可供一位约 70kg 的人安全通行、成本低）定义工程验收标准，运用计算思维确定浮箱数量与布置方案；根据检测反馈，运用批判性思维不断迭代改进浮桥，培养“设计—实施—检验—改进”的完整工程思维。 3.探究实践：经历完整的工程实践过程：明确问题→设计方案（分工讨论、绘制标注尺寸和材料名称的图纸）→实施计划（选择材料、采购材料、搭建浮桥并记录时间）→检验作品（按承重性、经济性、稳定性、牢固性、工效性五项标准评分）→改进完善→发布成果（设计图纸展评、浮桥改建连接成 6m 长的浮桥并铺设木板、评选最优浮桥）。 4.态度责任：增强成本控制意识，提高浮桥的性价比（采购单费用不超过 100 元）；在小组分工（项目总监、采购员、绘图师、工程师）协作中培养责任意识与团队精神；在反思交流（遇到了哪些困难、如何克服、有哪些收获）中养成总结反思的习惯。
教学重难点 （一）教学重点： 1.浮桥承重原理的分析（浮箱浮力与荷载的关系）与浮桥的设计、搭建。 2.按五项标准（承重性、经济性、稳定性、牢固性、工效性）检验并改进浮桥。 （二）教学难点： 运用阿基米德原理计算所需的浮箱数量并合理布置；在成本约束下平衡浮桥的承载能力、稳定性与经济性，并根据检测结果迭代改进。
教学过程 【环节一】情景导入，明确任务 展示情境：学校池塘中心需要安装喷水设施，为方便施工，需要搭建一座临时简易人行浮桥。我们可以在浮箱上架梁、铺桥面来搭建浮桥，浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。提出任务：请利用身边的简易材料，用较低的成本搭建一座长 6m、可供一位约 70kg 的人安全通行的浮桥。如何设计和搭建满足这些要求的浮桥？由此导入工程实践。 【环节二】工程实践 一、明确问题 （1）核心要求：运用阿基米德原理和力学相关知识，利用身边的简易材料，用较低的成本搭建一座长 6m、可供一位约 70kg 的人安全通行的浮桥，浮桥要具有稳定性和牢固性。 （2）目标：①根据浮桥设计要求，定义工程验收标准，设计浮桥施工图纸，培养应用创新思维；②通过浮桥的设计与制作过程，初步认识工程的关键是设计，工程是设计方案物化的结果；③增强成本控制意识，提高浮桥的性价比；运用科学知识和计算思维，确保浮桥的安全性和稳定性；运用批判性思维，根据实际反馈，不断迭代改进浮桥。 （3）学生活动：分析任务要求，用阿基米德原理估算：人和浮桥的总重需要多大浮力来平衡（70kg 的人重约 686N，再加上浮箱、梁和桥面的自重），单个浮箱浸入水中能提供的浮力（F浮=ρ水gV排），从而初步确定所需浮箱的数量。 （4）教师指导：引导学生把工程要求转化为可检验的量化指标，强调“浮力决定承载、结构保证稳定”的设计主线。 二、设计方案 （1）核心内容： 分工讨论：由于浮桥搭建工程比较复杂，全班分成 6 个小组，每个小组一张采购单（提供 100 元资金），每组负责建造 1m 长的浮桥。小组分工：项目总监——负责人员分配，组织讨论，督促项目实施，辅助工程师搭建浮桥，汇报浮桥的优缺点；采购员——统计需要用到的材料，用代金券去老师处采购，负责材料的整理及多余材料的处理；绘图师——汇总小组意见，根据计算得出的材料数量，绘制图纸；工程师（3～4 名）——给设计提建议，按设计方案组织成员搭建浮桥（搭建完成时，1 名工程师与项目总监请老师验收浮桥）。 绘制图纸：根据讨论结果，确定浮桥搭建方案，画出设计草图（工程图纸需要标注尺寸和材料名称）。 （2）学生活动：各小组填写分工表，讨论浮箱的设计（数量、间距、连接方式），绘图师完成标注尺寸和材料名称的设计草图。 （3）教师指导：巡视各组讨论，提醒浮箱布置要兼顾承重（总浮力够）与稳定（横向间距防侧翻）；提示预留采购资金的余量。 三、实施计划 （1）核心内容：①选择材料——根据图纸确定材料的数量，填好材料采购单；②采购材料——采购员凭采购单进行材料采购，并免费领取所需的建造工具；③搭建浮桥——根据浮桥设计图进行搭建，记录建造浮桥所用的时间。 （2）学生活动：按分工采购材料并搭建浮桥，如实记录搭建时间；工程师之间按图施工，遇问题先在组内商量调整。 （3）教师指导：强调按图施工与如实记录；提示注意用水安全和工具使用安全。 四、检验作品 （1）核心内容：搭建完毕，对搭建的浮桥进行检测。检测标准如下（每条标准根据好、中、差分别记 3、2、1 分）：①承重性：这段浮桥至少能承载一个人（承载质量越大，得分越高）；②经济性：采购单上的费用不超过 100 元（用钱越少，得分越高）；③稳定性：验收员能稳定站立于浮桥之上（站立时间越长，得分越高）；④牢固性：不散架和变形（零件掉落越少、不变形，得分越高）；⑤工效性：搭建时间不超过 20min（所用时间越短，得分越高）。 （2）学生活动：对照五项标准逐项检测并评分，记录本组浮桥的得分。 （3）教师指导：组织学生客观评分，把“不合格项”作为改进的抓手，而非简单扣分了事。 五、改进完善 （1）核心内容：在检测员检测浮桥的过程中，项目总监及时地发现和记录浮桥存在的缺陷，对存在的问题组织讨论，也可以对比其他小组的浮桥，改进作品，找到解决方案，并将讨论结果记录在表中（浮桥存在的问题→改进方案，至少三条）。 （2）学生活动：针对检测中暴露的问题（如浮箱数量不足导致下沉、连接不牢散架、横向晃动等）提出改进方案并实施改进。 （3）教师指导：引导各组借鉴其他小组的优秀设计（如浮箱更密的布置、三角形连接的梁架），体现迭代改进的工程思想。 六、发布成果 （1）核心内容：经过对作品的修改和完善之后，展示和发布成果：①设计图纸展评——设计图纸包括设计意图、设计特色、小组设计制作过程中的感悟等；②浮桥改建连接——根据完善的方案进行改建，全班把各组的短浮桥连接成一座长 6m 的浮桥，并在浮桥上铺设木板，搭建成一座可供人行走的临时浮桥；③使用最优浮桥——对本年级各班的浮桥进行评比，最好的浮桥永久保留，并在需要时供人通行。 （2）学生活动：各组展示设计图纸并介绍设计意图与特色；全班协作把六段浮桥连接成 6m 长的完整浮桥并试走检验。 （3）教师指导：组织展评与互评，肯定创意与改进，总结“工程是设计方案物化的结果”这一核心认识。 【环节三】课堂反思与总结 反思讨论：在整个浮桥搭建工程实践过程中，你遇到了哪些困难？又是如何克服困难的？搭建浮桥的过程中有哪些收获？ 知识总结：浮桥的承重能力由浮箱提供的总浮力决定（F浮=ρ水gV排）；浮桥的稳定与牢固依靠合理的浮箱布置和牢固的连接结构；工程设计要遵循“明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果”的一般过程，其中设计是工程的关键。 【环节四】作业设计 1.完成工程实践反思单：记录本组遇到的一个最大困难、解决过程和最终效果。 2.计算题：若每个浮箱排开水的体积为 0.02m ，搭建浮桥共用了 8 个浮箱，浮桥自身重 300N，问该浮桥最多还能安全承载多少千克的人？（g 取 10N/kg）
板书设计 5.3 搭建一座简易人行浮桥（工程实践） 一、任务：长 6m、承载约 70kg 的人、成本低、安全稳定 二、原理：浮箱所受浮力决定浮桥能承受的荷载 F浮总＝ρ水gV排总 ≥ G人＋G桥（安全余量） 三、工程流程：明确问题→设计方案（分工＋图纸）→实施计划 （采购、搭建、计时）→检验作品→改进完善→发布成果 四、检验五标准：承重性、经济性（≤100 元）、稳定性、牢固性、工效性（≤20min） 五、核心认识：工程的关键是设计，工程是设计方案物化的结果
教学反思 1. 效果评估： （1）目标达成：学生完整经历了“设计—实施—检验—改进—发布”的工程流程，绝大多数小组的浮桥能稳定承载一名同学通行，全班成功连接成 6m 长浮桥，任务总体完成度高。 （2）知识运用：多数小组能用阿基米德原理估算浮箱数量，但在“浮桥自重也要计入荷载”上普遍遗漏，经检测下沉后才补充计算，成为很好的教学契机。 （3）过程表现：小组分工明确，采购环节的成本意识强，部分小组出现资金不够追加采购的情况，促使其反思“设计阶段估算的重要性”；检测和改进环节学生参与热情高，能主动借鉴他组优点。 （4）态度责任：学生在反思环节能坦诚说出困难（如连接处漏水、浮箱错位），团队协作与责任意识得到锻炼；评比机制激发了精益求精的工匠精神。 2. 改进方向： （1）在设计方案前增加“荷载计算”专项指导，把浮桥自重纳入估算，减少返工。 （2）可为各组提供统一的检测记录单，使评分更客观、数据更可比。 （3）材料可增加浮箱规格的多样性，让学生在成本与性能之间做更多权衡。 （4）可结合真实浮桥（如门桥、浮桥遗址）的图片视频拓展，增强工程情境的真实感。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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