一、課程導(dǎo)入：雨鞋與雨天的"安全之約"演講人CONTENTS課程導(dǎo)入：雨鞋與雨天的"安全之約"觀察實踐：雨鞋防滑設(shè)計的"外貌檔案"原理探究：防滑背后的"摩擦力密碼"設(shè)計優(yōu)化：小小工程師的"創(chuàng)新實驗"總結(jié)升華：生活中的科學(xué)觀察與應(yīng)用目錄2025小學(xué)三年級科學(xué)下冊雨鞋防滑設(shè)計觀察課件01課程導(dǎo)入：雨鞋與雨天的"安全之約"課程導(dǎo)入：雨鞋與雨天的"安全之約"作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，一定藏在孩子們最熟悉的生活場景里。每到梅雨季，校園里總像開了一場"雨鞋博覽會"——有的鞋底像小齒輪，有的布滿星星點點的凸起，還有的印著可愛的卡通紋路。有次課間，小宇摔了個屁股蹲兒，舉著自己光滑的塑料雨鞋問我："老師，為什么有的雨鞋防滑，有的卻會讓人摔跤？"這個問題，成了我們今天這堂"雨鞋防滑設(shè)計觀察課"的起點。同學(xué)們，當(dāng)我們穿著雨鞋踩過濕滑的地磚、泥濘的小路，甚至結(jié)著薄冰的臺階時，是什么在保護我們不摔倒？答案就藏在雨鞋的"防滑設(shè)計"里。今天，我們不僅要觀察這些設(shè)計的"外貌"，更要像小科學(xué)家一樣，探究它們背后的科學(xué)原理，甚至嘗試自己優(yōu)化設(shè)計。讓我們帶著三個問題開啟今天的學(xué)習(xí)：雨鞋的哪些部位有防滑設(shè)計？這些設(shè)計長什么樣子？有什么不同？02觀察實踐：雨鞋防滑設(shè)計的"外貌檔案"1觀察前的準(zhǔn)備：工具與方法為了讓觀察更科學(xué)，我們需要準(zhǔn)備這些工具：放大鏡（觀察細微紋路）、軟尺（測量紋路深度）、記錄表（記錄觀察結(jié)果）。觀察時要注意"三看"原則：看整體（鞋底、鞋幫、鞋跟的分布）、看細節(jié)（紋路形狀、間距、深度）、看差異（對比不同雨鞋的設(shè)計）。我提前請同學(xué)們從家里帶來了不同類型的雨鞋：有媽媽買的橡膠雨靴（圖1）、爸爸穿的工作雨鞋（圖2）、自己的卡通雨鞋（圖3）?，F(xiàn)在，請大家分組觀察，每組重點觀察1-2雙，記錄在《雨鞋防滑設(shè)計觀察表》中（見表1）。2觀察結(jié)果梳理：防滑設(shè)計的"形態(tài)圖譜"通過各組的匯報，我們發(fā)現(xiàn)雨鞋的防滑設(shè)計主要集中在鞋底（占比98%），其次是鞋跟（占比65%），少數(shù)雨鞋在鞋幫底部（靠近鞋底的位置）也有輔助設(shè)計（占比23%）。具體形態(tài)可分為四大類：2觀察結(jié)果梳理：防滑設(shè)計的"形態(tài)圖譜"2.1紋路類：最常見的"地面抓手"條形紋：最基礎(chǔ)的設(shè)計，紋路呈直線或波浪線，間距0.5-1.5厘米，深度1-3毫米（如卡通雨鞋）。塊狀紋：由正方形、圓形或六邊形小塊組成，像鋪在鞋底的"小磚塊"，塊與塊之間有凹槽，深度2-4毫米（如工作雨鞋）。鋸齒紋：紋路邊緣有尖銳的小齒，類似鋸子的齒形，深度3-5毫米（如專業(yè)防水靴）。我特別注意到小晴帶來的雨鞋，鞋底紋路是"人字形"——前掌是朝內(nèi)的"人"字，后掌是朝外的"人"字。她解釋說："媽媽說這樣走路時前后都能抓地。"這個發(fā)現(xiàn)很關(guān)鍵，說明紋路的方向設(shè)計也和防滑效果有關(guān)。2觀察結(jié)果梳理：防滑設(shè)計的"形態(tài)圖譜"2.2凸起類：局部強化的"小釘子"部分雨鞋在鞋底邊緣或易打滑的部位（如前掌內(nèi)側(cè)、后掌外側(cè)）有獨立的圓形或圓錐形凸起，直徑2-5毫米，高度3-6毫米（如登山款雨鞋）。這些凸起像微型的"釘子"，能深入泥地或冰面的縫隙，增加抓地力。2觀察結(jié)果梳理：防滑設(shè)計的"形態(tài)圖譜"2.3材質(zhì)類：從"軟"到"硬"的防滑策略除了形狀設(shè)計，雨鞋的材質(zhì)也影響防滑效果。普通雨鞋多采用軟橡膠（邵氏硬度A50-60），能貼合地面的凹凸；專業(yè)防滑雨鞋會在鞋底加入防滑橡膠顆粒（如含有碳黑或二氧化硅的復(fù)合橡膠），表面更粗糙；還有的雨鞋在關(guān)鍵部位使用硬塑料凸起（邵氏硬度A70-80），適合在光滑瓷磚上增加摩擦。2觀察結(jié)果梳理：防滑設(shè)計的"形態(tài)圖譜"2.4組合類："1+1>2"的設(shè)計智慧最讓我驚喜的是小明帶來的"多功能雨鞋"——鞋底前半部分是密集的條形紋（應(yīng)對濕滑地磚），后半部分是塊狀紋（應(yīng)對泥濘地面），邊緣還有一圈鋸齒紋（防止側(cè)滑）。這種"分區(qū)設(shè)計"，體現(xiàn)了設(shè)計師對不同場景的針對性思考。03原理探究：防滑背后的"摩擦力密碼"1從現(xiàn)象到概念：什么是摩擦力？同學(xué)們，當(dāng)我們嘗試推動一個物體時，會感覺有一股"阻力"在和我們"較勁"，這就是摩擦力。在雨天，地面和鞋底之間的摩擦力越大，我們越不容易滑倒。那摩擦力的大小和什么有關(guān)呢？我們做個小實驗：用手在干燥的桌面摩擦（感覺較"澀"），再在濕潤的桌面摩擦（感覺較"滑"）——這說明接觸面的粗糙程度會影響摩擦力（越粗糙，摩擦力越大）。再用不同力度按壓手掌摩擦（用力壓時更"澀"）——這說明壓力大小也會影響摩擦力（壓力越大，摩擦力越大）。2雨鞋防滑設(shè)計的科學(xué)解釋0504020301結(jié)合觀察結(jié)果和摩擦力原理，我們可以逐一分析防滑設(shè)計的作用：紋路設(shè)計：通過增加鞋底表面的粗糙程度（比如鋸齒紋的尖銳邊緣、塊狀紋的凹槽），讓鞋底與地面的接觸更"凹凸相嵌"，從而增大摩擦力。凸起設(shè)計：局部凸起能深入地面的縫隙（如泥地的小坑、冰面的裂紋），形成"機械咬合"，就像鑰匙插入鎖孔一樣，牢牢固定住鞋底。材質(zhì)設(shè)計：軟橡膠能更好地貼合地面的微小凹凸（比如地磚的細孔），增加接觸面積；防滑橡膠顆粒本身表面粗糙，相當(dāng)于在鞋底"種"了無數(shù)小凸起。分區(qū)設(shè)計：針對不同地面（如前掌常接觸地磚，后掌常接觸泥土）設(shè)計不同紋路，確保在各種場景下都能保持足夠的摩擦力。2雨鞋防滑設(shè)計的科學(xué)解釋這里有個有趣的對比：小宇的雨鞋鞋底幾乎沒有紋路（光滑的塑料材質(zhì)），在干燥地面還能走穩(wěn)，但雨天就容易打滑——因為光滑的表面減少了摩擦力，而水又起到了"潤滑"作用，讓摩擦力更小了。3拓展思考：生活中的"防滑家族"01摩擦力的應(yīng)用遠不止雨鞋。比如：02汽車輪胎的花紋（和雨鞋紋路原理相同）；03浴室防滑墊的吸盤（通過真空增加壓力）；04運動員的釘鞋（凸起設(shè)計增強咬合）。05同學(xué)們可以課后觀察家里的物品，找找還有哪些防滑設(shè)計，下節(jié)課我們一起分享。04設(shè)計優(yōu)化：小小工程師的"創(chuàng)新實驗"1發(fā)現(xiàn)問題：現(xiàn)有設(shè)計的"不足"通過觀察和討論，同學(xué)們提出了現(xiàn)有雨鞋的一些問題：01卡通雨鞋的條形紋太淺（1毫米），在泥地里容易被泥土填滿，失去防滑效果；02工作雨鞋的塊狀紋間距太大（2厘米），在瓷磚上容易"滑過"而不是"抓住"；03部分雨鞋的鞋跟沒有防滑設(shè)計，后退時容易摔倒。042設(shè)計目標(biāo)：明確優(yōu)化方向我們的優(yōu)化目標(biāo)是：針對濕滑地磚、泥濘小路、結(jié)冰臺階三種場景，設(shè)計一款"三用防滑雨鞋"。需要滿足：地磚場景：紋路細密，防止滑動；泥地場景：紋路深且有自清潔功能（泥土不易殘留）；冰面場景：有局部凸起，能嵌入冰縫。030402013動手實踐：從圖紙到模型同學(xué)們分組設(shè)計，用彩泥、塑料片等材料制作模型。比如"彩虹小組"設(shè)計了"分層紋路"：前掌用細密的波浪紋（應(yīng)對地磚），中間用深溝塊狀紋（泥地自清潔），后掌用圓錐形凸起（冰面防滑）。"閃電小組"則想到在鞋底加入"可調(diào)節(jié)凸起"——旋轉(zhuǎn)鞋跟按鈕，能讓凸起伸出或收回，適應(yīng)不同場景。雖然模型還有些粗糙，但孩子們眼中的光芒讓我感動：當(dāng)科學(xué)知識從課本走向?qū)嵺`，當(dāng)觀察思考轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新設(shè)計，這就是教育最美好的樣子。05總結(jié)升華：生活中的科學(xué)觀察與應(yīng)用總結(jié)升華：生活中的科學(xué)觀察與應(yīng)用同學(xué)們，今天我們通過觀察雨鞋的防滑設(shè)計，不僅認識了摩擦力的科學(xué)原理，更學(xué)會了用"科學(xué)的眼睛"看生活。從一雙雨鞋的設(shè)計里，我們看到了設(shè)計師對場景的洞察（不同地面的特點）、對材料的理解（軟橡膠與硬凸起的配合）、對用戶的關(guān)懷（防止摔倒的安全需求）。最后，我想和大家分享一個小秘密：每次帶學(xué)生觀察雨鞋，我都會想起自己小時候——穿著媽媽補過的舊雨鞋，鞋底的補丁歪歪扭扭，卻總能在雨天穩(wěn)穩(wěn)地跑過田埂。那時候我不懂什么摩擦力，只知道"有紋路的鞋底不會摔跤"。今天，你們不僅知道了"是什么"，更明白了"為什么"，甚至能自己設(shè)計更好的防滑方案