第22課《機(jī)器模型大比拼（一）》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】科學(xué)知識1．能舉例說出某種機(jī)器的構(gòu)成及工作原理。2．能說出設(shè)計(jì)機(jī)器模型方案的方法和過程?？茖W(xué)探究1．能根據(jù)任務(wù)和要求，確定具體的機(jī)器模型制作項(xiàng)目，并提出面臨的主要問題。2．能通過調(diào)查、書籍、網(wǎng)絡(luò)等途徑獲取研究主要問題的相關(guān)信息。3．能用科學(xué)語言、概念圖、圖表、草圖等方式，呈現(xiàn)設(shè)計(jì)機(jī)器模型的過程和結(jié)果。4．能對自己或他人的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析與篩選?？茖W(xué)態(tài)度1．能對設(shè)計(jì)機(jī)器模型表現(xiàn)出濃厚的探究興趣。2．能采用新的思路、新的方法、新的材料，完成機(jī)器模型方案的設(shè)計(jì)。3．能接受別人的批評意見，反思、調(diào)整自己的設(shè)計(jì)方案。4．能與他人合作學(xué)習(xí)、溝通交流，綜合考慮大家的意見，形成集體的觀點(diǎn)。科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境（STSE）能舉例說出機(jī)械技術(shù)的發(fā)展給人類生活帶來的便利?！窘處煖?zhǔn)備】教學(xué)課件、機(jī)器模型等。【學(xué)生準(zhǔn)備】《科學(xué)學(xué)生活動手冊》、繪圖工具、筆等。【教學(xué)過程】課時安排：建議安排2課時。第一課時：完成“任務(wù)”和“調(diào)研”。第二課時：完成“設(shè)計(jì)”。第一課時（一）明確任務(wù)1．導(dǎo)入：學(xué)校要舉行“校園STEAM創(chuàng)客大賽”，讓我們一起參與吧！（出示任務(wù)及要求課件）我們比賽的任務(wù)是設(shè)計(jì)、制作一臺能夠提升重物的機(jī)器模型，用盡可能小的力，將500克重物提升到30厘米高的平臺。要求：輕松省力，操作方便；結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)固可靠；材料環(huán)保，方便制作；成本低廉，外形美觀。2．提問：能夠提升重物的機(jī)器模型有哪些？根據(jù)興趣和需求，我們選擇哪個具體項(xiàng)目呢？同時，根據(jù)任務(wù)和要求，我們面臨的主要問題和具體問題又是什么呢？3．交流：小組交流，將小組選擇的項(xiàng)目名稱記錄在《科學(xué)學(xué)生活動手冊》第27頁中。4．匯報：組織學(xué)生匯報面臨的主要問題和具體問題。（二）獲取信息1．引導(dǎo)：其實(shí)，生活中有很多提升重物的機(jī)器，這些機(jī)器極大地方便了我們的日常生活。課前，我們已經(jīng)通過查閱書籍、瀏覽網(wǎng)絡(luò)、咨詢專家、用戶調(diào)查等方式獲取了大量機(jī)器的信息?，F(xiàn)在，我們對搜集的信息進(jìn)行整理，并通過調(diào)研報告呈現(xiàn)出來。調(diào)研報告需要概括出機(jī)器的結(jié)構(gòu)、工作過程以及優(yōu)缺點(diǎn)等關(guān)鍵信息。2．整理信息：小組合作整理信息，完成調(diào)研報告，并記錄在《科學(xué)學(xué)生活動手冊》第27頁中。教師巡視指導(dǎo)。（三）交流總結(jié)1．討論：這些提升重物的機(jī)器使用了哪些簡單機(jī)械？這些機(jī)器能夠省力嗎？為了省力以及提高工作效率，還可以怎樣進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新？2．匯報：指定小組代表匯報討論結(jié)果。3．總結(jié)：教師對學(xué)生活動進(jìn)行總結(jié)。第二課時（一）思維發(fā)散，技術(shù)分析1．引導(dǎo)：工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，而機(jī)器模型設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是省力、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固和選擇材料。我們可以采用概念圖的方法，分析機(jī)器在省力、結(jié)構(gòu)與材料等主要問題上的多種可行性解決方案。2．分析：小組合作利用概念圖的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，提出盡可能多的解決方法。教師巡視指導(dǎo)。（二）聚合思維，構(gòu)思方案1．講解：我們可以采用組合法構(gòu)思機(jī)器模型。從省力、材料、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)的幾個內(nèi)容中，各選擇一項(xiàng)進(jìn)行組合，比如動滑輪、定滑輪、長方形框架、插接方式、電動機(jī)、輪軸、皮帶傳動、平臺、開關(guān)、廢舊木質(zhì)材料等，將各項(xiàng)組合在一起，就可以想象出一個提起重物的機(jī)器模型。這樣的組合選項(xiàng)很多，因此我們可以設(shè)計(jì)出很多制作模型的方案。2．設(shè)計(jì)：小組合作按組合法自由選擇，組合成若干個提起重物的機(jī)器模型。（三）繪制草圖，方案呈現(xiàn)1．繪制：學(xué)生分別將自己的設(shè)計(jì)方案畫下來，并從中選擇最具特色的方案畫在《科學(xué)學(xué)生活動手冊》第28頁中。2．展示：組織學(xué)生展示各自設(shè)計(jì)的方案，并預(yù)測其使用效果。（四）篩選方案，修改完善1．篩選：小組合作，按照標(biāo)準(zhǔn)篩選設(shè)計(jì)方案。2．展示：指定小組代表展示自己的終選方案，引導(dǎo)其他學(xué)生提出修改意見和建議。3．改進(jìn)：根據(jù)大家的意見和建議，先修改完善自己的終選方案，然后繪制在《科學(xué)學(xué)生活動手冊》第28頁中，并對終選方案進(jìn)行星級評價。4．評價：教師對小組或?qū)W生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行綜合評價，對表現(xiàn)好的小組或個人進(jìn)行表揚(yáng)。【知識拓展】起重機(jī)械生活中，起重機(jī)械和電梯是我們最常見的能夠提升重物的機(jī)器。起重機(jī)械是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機(jī)電設(shè)備。起重機(jī)械既可以搬運(yùn)大型成件物品，也可以通過配備抓斗或盛桶來搬運(yùn)散狀物料或液態(tài)物料。在港口、車站等某些場合，起重機(jī)械是裝卸物料的主要作業(yè)機(jī)械。起重機(jī)械是工業(yè)、交通、建筑等行業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，減輕繁重體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。起重機(jī)械的工作過程一般包括起升、運(yùn)行、下降及返回原位等步驟。起重機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)物料垂直升降的機(jī)構(gòu)，是任何起重機(jī)器不可缺少的部分，因此是起重機(jī)械最主要、最基本的機(jī)構(gòu)；運(yùn)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)水平搬運(yùn)物料的機(jī)構(gòu)，有無軌運(yùn)行和有軌運(yùn)行之分，按其驅(qū)動方式又可分為自行式和牽引式兩種；變幅機(jī)構(gòu)是臂架起重機(jī)械特有的工作機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)通過改變臂架的長度和仰角來改變作業(yè)幅度；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是使臂架繞著起重機(jī)械的垂直軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以便在環(huán)形空間搬運(yùn)物料。起重機(jī)械按結(jié)構(gòu)不同可分為輕小型起重設(shè)備、升降機(jī)、起重機(jī)和架空單軌系統(tǒng)等。輕小型起重設(shè)備主要包括吊具、千斤頂、起重滑車、起重葫蘆和普通絞車等，輕小型起重設(shè)備大多體積小、重量輕、使用方便，適用于工作不是很繁重的場合；升降機(jī)是一種多功能升降機(jī)械設(shè)備，可分為移動式、固定式、壁掛式、牽引式、自行式、車載式、伸縮（或折疊）式七種類型，廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)及領(lǐng)域；起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)垂直提升并水平搬運(yùn)重物的多動作起重設(shè)備，是當(dāng)前使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械，起重機(jī)包括橋架型起重機(jī)（如梁式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)等）、臂架型起重機(jī)（如臺架式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、流動式起重機(jī)等）和纜索式起重機(jī)（如纜索起重機(jī)、門式纜索起重機(jī)等）；架空單軌系統(tǒng)是起重小車沿著由吊掛單軌組成的復(fù)合線路運(yùn)行的起重機(jī)械，架空單軌系統(tǒng)由固定軌道、岔道和起重小車三部分組成，主要用于各種車間和倉庫的流水生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離物料搬運(yùn)。電梯電梯是建筑物中以電作為動力的升降機(jī)，用來載人或載物，另外也有一種臺階式的自動扶梯。電梯通常包括曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)等。曳引系統(tǒng)的主要功能是輸出與傳遞動力使電梯運(yùn)行。曳引系統(tǒng)主要由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪組成；導(dǎo)向系統(tǒng)的主要功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動，導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成；轎廂是運(yùn)送乘客和貨物的電梯組件，是電梯的工作部分，轎廂由轎廂架和轎廂體組成；門系統(tǒng)的主要功能是封住層站入口和轎廂入口，門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、門鎖裝置組成；重量平衡系統(tǒng)的主要功能是相對平衡轎廂重量，在電梯工作中能使轎廂與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證電梯的曳引傳動正常，重量平衡系統(tǒng)主要由對重和重量補(bǔ)償裝置組成；電力拖動系統(tǒng)的功能是提供動力，實(shí)行電梯速度控制，電力拖動系統(tǒng)由曳引電動機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機(jī)調(diào)速裝置等組成；電氣控制系統(tǒng)的主要功能是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制，電氣控制系統(tǒng)主要由