《設(shè)計和制作“過山車”》教案-2024-2025學(xué)年教科版（2024）小學(xué)科學(xué)三年級上冊核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念學(xué)生能夠理解物體在“過山車”軌道上運動的基本原理，包括重力、摩擦力、慣性等對物體運動的影響，認(rèn)識到力與運動之間的關(guān)系，形成科學(xué)的運動與力的觀念掌握“過山車”設(shè)計與制作中涉及的科學(xué)知識，如軌道坡度、彎道設(shè)計與物體運動速度、方向變化的聯(lián)系，構(gòu)建起工程設(shè)計與科學(xué)原理相結(jié)合的認(rèn)知。科學(xué)思維通過設(shè)計和制作“過山車”，學(xué)會運用規(guī)劃、推理、優(yōu)化等科學(xué)思維方法，分析和解決在設(shè)計與制作過程中遇到的問題，培養(yǎng)邏輯思維和創(chuàng)新思維能力。能對“過山車”的設(shè)計方案和制作成果進行批判性思考，根據(jù)測試結(jié)果分析問題產(chǎn)生的原因，提出改進措施，提升科學(xué)探究和問題解決能力。探究實踐熟練掌握設(shè)計和制作簡易“過山車”的方法與步驟，學(xué)會使用常見材料（如卡紙、吸管、膠帶等）和工具（如剪刀、尺子等）進行模型制作，能夠規(guī)范地進行測量、搭建和調(diào)試。積極參與小組合作探究活動，在小組討論設(shè)計方案、分工協(xié)作制作模型、共同測試和改進“過山車”等過程中，鍛煉實踐操作能力、團隊協(xié)作能力和溝通能力，提高綜合實踐素養(yǎng)。態(tài)度責(zé)任激發(fā)學(xué)生對設(shè)計和制作“過山車”的興趣和熱情，培養(yǎng)主動探索、勇于嘗試、敢于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度，保持對科學(xué)探究和工程實踐的好奇心。讓學(xué)生認(rèn)識到團隊合作在完成復(fù)雜任務(wù)中的重要性，增強責(zé)任感和集體榮譽感；樹立嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、精益求精的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成在實踐中尊重科學(xué)原理、遵循設(shè)計規(guī)范的意識。教學(xué)重難點教學(xué)重點理解“過山車”設(shè)計與制作的基本要求和科學(xué)原理，掌握設(shè)計合理軌道的方法，包括坡度設(shè)置、彎道連接等。能夠以小組合作的方式，按照設(shè)計方案完成“過山車”模型的制作，并進行測試和優(yōu)化。教學(xué)難點引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮多種因素（如軌道長度、坡度大小、彎道角度等），設(shè)計出既符合科學(xué)原理又具有創(chuàng)新性和趣味性的“過山車”方案，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。在制作和測試過程中，幫助學(xué)生分析和解決“過山車”運行中出現(xiàn)的問題（如小車脫軌、速度過慢等），并提出有效的改進措施，提升學(xué)生解決實際問題的能力。簡要教學(xué)準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備多媒體資料：收集不同類型“過山車”的圖片、視頻（如游樂園真實“過山車”運行視頻、學(xué)生制作的簡易“過山車”模型演示視頻）、動畫（展示“過山車”運動中力的作用原理），制作成多媒體課件；準(zhǔn)備相關(guān)科普視頻，用于拓展學(xué)生對“過山車”科學(xué)原理的理解。實驗材料與工具：為每個小組準(zhǔn)備卡紙、吸管、膠帶、剪刀、尺子、圓規(guī)、泡沫板、膠水；準(zhǔn)備若干大小合適的小球（或小車模型）作為“過山車”的運動物體；準(zhǔn)備測量工具如卷尺、量角器，用于測量軌道長度和坡度角度。教學(xué)道具：制作“過山車”設(shè)計要點提示卡片，卡片上編寫軌道設(shè)計要求、安全注意事項、科學(xué)原理等關(guān)鍵知識點；準(zhǔn)備一些優(yōu)秀的“過山車”設(shè)計案例圖片，用于課堂展示和分析。學(xué)生準(zhǔn)備提前通過網(wǎng)絡(luò)、書籍等渠道了解“過山車”的相關(guān)知識，觀察生活中類似的運動現(xiàn)象（如滑梯、滑板運動等），思考其中涉及的科學(xué)原理，并記錄下自己的發(fā)現(xiàn)和疑問。準(zhǔn)備筆記本和筆，用于記錄課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容、設(shè)計方案和實驗數(shù)據(jù)。教學(xué)過程情境導(dǎo)入，激發(fā)興趣教師活動：教師播放一段精彩的游樂園“過山車”運行視頻，視頻中展示“過山車”高速穿梭、急速轉(zhuǎn)彎、上下俯沖的刺激場景。播放結(jié)束后，提問學(xué)生：“同學(xué)們，剛剛的‘過山車’是不是特別刺激？大家坐過‘過山車’嗎？有沒有想過‘過山車’為什么能這樣快速又安全地運行呢？如果讓你們自己設(shè)計和制作一個簡易‘過山車’，你們覺得可以怎么做？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合觀看的視頻和生活經(jīng)驗進行思考和討論。學(xué)生活動：學(xué)生認(rèn)真觀看視頻，情緒高漲，紛紛分享自己乘坐“過山車”的感受和對“過山車”運行原理的猜測，如“我覺得是因為軌道的形狀讓它能這樣跑”“可能是有什么力量在推動它”等。設(shè)計意圖：通過播放極具吸引力的“過山車”視頻，創(chuàng)設(shè)生動有趣的情境，迅速抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對“過山車”的興趣和探究欲望。讓學(xué)生分享感受和猜測，調(diào)動學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，引出本節(jié)課設(shè)計和制作“過山車”的主題，為后續(xù)教學(xué)營造積極的學(xué)習(xí)氛圍。教材學(xué)習(xí)，明確要求教材內(nèi)容講解：教師引導(dǎo)學(xué)生翻開教材，閱讀《設(shè)計和制作“過山車”》相關(guān)章節(jié)，結(jié)合教材中的文字和圖片，講解設(shè)計和制作“過山車”的基本要求和科學(xué)原理。教材中可能會介紹“過山車”軌道需要有坡度變化、彎道連接，以及物體在軌道上運動時受到重力、摩擦力的作用等知識。教師詳細(xì)解讀教材中的案例和圖示，強調(diào)設(shè)計時要保證“過山車”的安全性（如軌道穩(wěn)固、避免小車脫軌）、趣味性（如設(shè)置多樣的軌道形狀）和科學(xué)性（符合力與運動的原理）。師生互動交流：教師提問學(xué)生：“根據(jù)教材的講解，大家想一想，設(shè)計‘過山車’的軌道時，坡度大小對小車的運動有什么影響？彎道的角度又該如何設(shè)計才能讓小車順利通過？”邀請學(xué)生回答，引導(dǎo)學(xué)生運用剛剛學(xué)到的知識進行分析。對于學(xué)生的回答，教師給予肯定和補充，進一步強化學(xué)生對設(shè)計要求和原理的理解。接著，教師再提出問題：“在制作‘過山車’的過程中，我們可能會遇到哪些困難？怎樣提前做好準(zhǔn)備？”鼓勵學(xué)生思考實際操作中可能出現(xiàn)的問題，如材料連接不牢固、軌道測量不準(zhǔn)確等，并共同探討解決方法。設(shè)計意圖：以教材為依托進行講解，讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)設(shè)計和制作“過山車”的知識，培養(yǎng)學(xué)生閱讀教材、獲取信息的能力。師生互動交流環(huán)節(jié)，通過提問和討論，引導(dǎo)學(xué)生深入思考設(shè)計要點和實際操作問題，加深學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能力，同時為后續(xù)的設(shè)計和制作活動做好知識鋪墊。小組討論，設(shè)計方案提出設(shè)計任務(wù)：教師提出設(shè)計任務(wù)：“現(xiàn)在請同學(xué)們以小組為單位，設(shè)計一個簡易‘過山車’的方案。在設(shè)計時，要充分考慮我們剛剛學(xué)習(xí)的設(shè)計要求和科學(xué)原理，讓你們的‘過山車’既好玩又科學(xué)。大家可以先討論一下，確定軌道的大致形狀、長度、坡度和彎道設(shè)計?！毙〗M討論設(shè)計：學(xué)生以小組為單位進行熱烈討論，成員們各抒己見，有的提出設(shè)計螺旋形軌道，有的建議設(shè)置多個陡坡。在討論過程中，學(xué)生思考如何運用材料實現(xiàn)設(shè)計想法，如用吸管制作軌道、卡紙搭建支架；同時考慮如何測量和規(guī)劃軌道尺寸，如用尺子測量長度、用量角器確定坡度。教師巡視各小組，參與討論，適時給予指導(dǎo)，如引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化軌道設(shè)計，使其更符合科學(xué)原理；提醒學(xué)生注意小組分工，確保每個成員都能參與到設(shè)計過程中。繪制設(shè)計圖紙：小組討論確定初步方案后，學(xué)生共同繪制設(shè)計圖紙。在圖紙上標(biāo)注軌道的形狀、長度、坡度角度、彎道位置等信息，用不同顏色的筆區(qū)分不同的軌道部分和支撐結(jié)構(gòu)。教師指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范繪制圖紙，如使用直尺畫直線、標(biāo)注清晰的尺寸和說明，鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，讓設(shè)計圖紙既科學(xué)又美觀。方案分享與完善：各小組推選代表，展示并講解小組的設(shè)計方案。其他小組的學(xué)生認(rèn)真傾聽，可以提出問題和建議，如“這個彎道角度太大，小車可能會飛出去”“軌道的起點和終點高度差是不是不太合理”等。分享方案的小組對問題進行解答和回應(yīng)，在交流過程中共同完善設(shè)計方案。教師對各小組的方案進行總結(jié)和點評，強調(diào)設(shè)計的亮點和需要改進的地方，如表揚有創(chuàng)意的軌道設(shè)計，同時指出部分方案中不符合科學(xué)原理或?qū)嶋H操作困難的問題，引導(dǎo)學(xué)生進一步優(yōu)化方案。設(shè)計意圖：提出設(shè)計任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團隊合作意識。小組討論和繪制圖紙環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力、實踐操作能力和科學(xué)思維能力，讓學(xué)生在合作中深入理解設(shè)計要求和原理。方案分享與完善環(huán)節(jié)，促進學(xué)生之間的思想交流和碰撞，提高學(xué)生的語言表達(dá)能力和問題解決能力，確保設(shè)計方案的科學(xué)性和可行性，為后續(xù)制作活動打下堅實基礎(chǔ)。動手實踐，制作模型材料工具分發(fā)：教師根據(jù)各小組的設(shè)計方案，分發(fā)相應(yīng)的材料和工具，并再次強調(diào)使用工具（如剪刀）的安全注意事項。小組合作制作：各小組按照設(shè)計圖紙開始制作“過山車”模型。學(xué)生分工協(xié)作，有的負(fù)責(zé)裁剪材料，有的負(fù)責(zé)搭建軌道，有的負(fù)責(zé)固定支撐結(jié)構(gòu)。在制作過程中，學(xué)生不斷對照設(shè)計圖紙進行調(diào)整，確保軌道的形狀、坡度和彎道符合設(shè)計要求。例如，用膠帶將吸管連接成軌道時，仔細(xì)調(diào)整角度以實現(xiàn)設(shè)計的彎道；用卡紙制作支架時，確保支架的穩(wěn)固性。教師巡視各小組，關(guān)注學(xué)生的制作過程，及時糾正不規(guī)范的操作行為，解答學(xué)生在制作中遇到的問題，如“軌道總是連接不緊密怎么辦？”“如何讓軌道的坡度更準(zhǔn)確？”引導(dǎo)學(xué)生思考解決方法，鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)意，解決實際制作中的困難。制作過程記錄：學(xué)生在制作過程中，用筆記本記錄遇到的問題、解決方法以及對設(shè)計方案的臨時調(diào)整。例如，記錄發(fā)現(xiàn)某個彎道小車容易脫軌后，如何通過改變彎道角度或增加輔助結(jié)構(gòu)解決問題。教師提醒學(xué)生認(rèn)真記錄，為后續(xù)的總結(jié)和改進提供依據(jù)。設(shè)計意圖：材料工具分發(fā)確保學(xué)生有足夠的資源進行制作。小組合作制作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為實際作品，鍛煉學(xué)生的動手實踐能力和團隊協(xié)作能力。制作過程記錄培養(yǎng)學(xué)生的反思和總結(jié)能力，幫助學(xué)生在實踐中不斷積累經(jīng)驗，提高解決實際問題的能力。測試優(yōu)化，展示交流模型測試：各小組完成“過山車”模型制作后，進行測試。將小球（或小車模型）放在軌道起點，觀察其在軌道上的運動情況，記錄小球是否能順利通過全程、是否出現(xiàn)脫軌、速度快慢等情況。教師引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)原理的角度分析測試結(jié)果，如小球在坡度較陡的軌道上速度變快是因為重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；小車在彎道脫軌可能是因為彎道角度過大或摩擦力不足。分析改進：根據(jù)測試結(jié)果，各小組進行討論分析，找出“過山車”存在的問題及原因，并提出改進措施。例如，如果小球速度過慢，可能增加軌道坡度；如果出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象，調(diào)整彎道角度或增加軌道的寬度。學(xué)生再次動手對模型進行修改和優(yōu)化，然后進行再次測試，反復(fù)調(diào)整，直到達(dá)到較為理想的效果。教師巡視各小組，參與討論，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)知識解決問題，鼓勵學(xué)生不怕失敗，勇于嘗試新的改進方法。展示交流：各小組將優(yōu)化后的“過山車”模型進行展示，小組代表介紹設(shè)計思路、制作過程、遇到的問題及解決方法，同時進行現(xiàn)場演示。其他小組的學(xué)生認(rèn)真觀看展示，進行評價和交流，如“我覺得你們小組的軌道設(shè)計很有創(chuàng)意，小球運行也很順暢”“如果能在這個地方再增加一個小坡度，可能會更有趣”等。教師對各小組的展示進行總結(jié)評價，肯定學(xué)生的努力和創(chuàng)意，表揚在設(shè)計、制作和改進過程中表現(xiàn)突出的小組，同時對存在的問題提出進一步的改進建議，如鼓勵學(xué)生嘗試不同的材料組合，探索更科學(xué)合理的軌道設(shè)計。設(shè)計意圖：模型測試讓學(xué)生檢驗制作成果，發(fā)現(xiàn)問題。分析改進環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)知識解決實際問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。展示交流為學(xué)生提供展示自我和相互學(xué)習(xí)的平臺，促進學(xué)生之間的知識共享和思想碰撞，提高學(xué)生的語言表達(dá)能力和團隊協(xié)作能力，同時讓學(xué)生在交流中進一步深化對科學(xué)原理的理解和應(yīng)用?？偨Y(jié)回顧，拓展延伸課堂總結(jié)：教師與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：“今天我們學(xué)習(xí)了什么？在設(shè)計和制作‘過山車’的過程中，運用了哪些科學(xué)知識？我們遇到了哪些問題，是如何解決的？”對學(xué)生的回答進行補充和完善，再次強調(diào)“過山車”設(shè)計與制作中的科學(xué)原理、設(shè)計要求和實踐要點，鼓勵學(xué)生在日常生活中繼續(xù)保持對科學(xué)探究和工程實踐的熱情。拓展延伸：教師提出拓展任務(wù)：“同學(xué)們，課后可以嘗試用不同的材料（如廢舊紙板、塑料管等）重新設(shè)計和制作一個更大型、更復(fù)雜的‘過山車’模型，或者探索如何讓‘過山車’實現(xiàn)更多有趣的功能（如設(shè)置障礙物、讓小球完成特定動作等）。同時，思考‘過山車’的科學(xué)原理在其他生活場景中的應(yīng)用?！蓖扑]學(xué)生閱讀與工程設(shè)計、科學(xué)原理相關(guān)的科普書籍，如《有趣的工程科學(xué)》，觀看科普視頻，進一步拓展學(xué)生的科學(xué)視野。設(shè)計意圖：課堂總結(jié)幫助學(xué)生梳理知識要點，加深對本節(jié)課內(nèi)容的理解和記憶，強化重點知識。拓展延伸任務(wù)激發(fā)學(xué)生進一步探究和實踐的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和知識遷移能力，將課堂學(xué)習(xí)延伸到課外，讓學(xué)生在更廣闊的空間中探索科學(xué)的奧秘，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。小結(jié)本節(jié)課通過情境導(dǎo)入、教材學(xué)習(xí)、小組設(shè)計、動手制作、測試優(yōu)化和總結(jié)拓展等多個教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生親身體驗了設(shè)計和制作“過山車”的全過程。在教學(xué)過程中，緊密結(jié)合科學(xué)知