一、教學(xué)背景分析：為什么要做橋梁結(jié)構(gòu)的承重測(cè)試？演講人CONTENTS教學(xué)背景分析：為什么要做橋梁結(jié)構(gòu)的承重測(cè)試？教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：讓每個(gè)環(huán)節(jié)都有明確的成長(zhǎng)指向教學(xué)準(zhǔn)備：從材料到心理，為探究鋪好路教學(xué)實(shí)施過(guò)程：從猜想走向?qū)嵶C的探究之旅總結(jié)與延伸：讓科學(xué)探究走出課堂目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的承重測(cè)試課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十年的一線教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子用雙手觸摸原理，用眼睛發(fā)現(xiàn)規(guī)律，用思維連接生活。今天要和大家分享的“橋梁結(jié)構(gòu)的承重測(cè)試”，正是這樣一節(jié)將工程學(xué)原理、科學(xué)探究方法與生活現(xiàn)象緊密結(jié)合的實(shí)踐課。這節(jié)課不僅是對(duì)教材中“橋梁結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)的深化，更是培養(yǎng)學(xué)生“像工程師一樣思考”的重要契機(jī)。接下來(lái)，我將從教學(xué)背景、目標(biāo)設(shè)定、準(zhǔn)備工作、實(shí)施過(guò)程、總結(jié)拓展五個(gè)維度，系統(tǒng)展開這節(jié)課件的設(shè)計(jì)思路。01教學(xué)背景分析：為什么要做橋梁結(jié)構(gòu)的承重測(cè)試？1教材定位與學(xué)情基礎(chǔ)四年級(jí)學(xué)生已通過(guò)上冊(cè)“物體的結(jié)構(gòu)”單元初步認(rèn)識(shí)了梁橋、拱橋、懸索橋等常見橋梁類型（教材第5單元《橋梁的秘密》第2課），但對(duì)“結(jié)構(gòu)如何影響功能”的理解仍停留在表象。例如，當(dāng)被問及“為什么拱橋比平板橋更堅(jiān)固”時(shí)，多數(shù)學(xué)生僅能回答“因?yàn)樗菑澋摹?，無(wú)法從力的傳遞角度解釋。這節(jié)承重測(cè)試課，正是要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)，將“結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”與“承重能力”建立科學(xué)關(guān)聯(lián)，完成從“現(xiàn)象觀察”到“原理探究”的認(rèn)知躍升。2核心價(jià)值與素養(yǎng)目標(biāo)橋梁承重測(cè)試的本質(zhì)是“工程問題的科學(xué)探究”。通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生將經(jīng)歷“明確問題→設(shè)計(jì)方案→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→優(yōu)化改進(jìn)”的完整工程流程，同時(shí)滲透“結(jié)構(gòu)與功能”（科學(xué)觀念）、“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”（科學(xué)思維）、“團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流”（探究實(shí)踐）、“關(guān)注技術(shù)對(duì)生活的影響”（態(tài)度責(zé)任）四大核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這不僅是對(duì)教材內(nèi)容的延伸，更是為初中“力與結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)埋下思維種子。02教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：讓每個(gè)環(huán)節(jié)都有明確的成長(zhǎng)指向教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：讓每個(gè)環(huán)節(jié)都有明確的成長(zhǎng)指向基于課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)情分析，我將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)細(xì)化為三個(gè)維度：1知識(shí)與技能目標(biāo)能準(zhǔn)確描述梁橋、拱橋、懸索橋的典型結(jié)構(gòu)特征；01.掌握“控制變量法”在承重測(cè)試中的應(yīng)用，能設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案；02.能通過(guò)數(shù)據(jù)記錄與圖表分析，得出“不同結(jié)構(gòu)橋梁承重能力差異”的結(jié)論。03.2過(guò)程與方法目標(biāo)1嘗試提出改進(jìn)橋梁承重能力的具體方案（如增加支撐點(diǎn)、改變材料連接方式）。32初步學(xué)會(huì)用“力的分散”“拉力與壓力”等簡(jiǎn)單概念解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；在小組合作中經(jīng)歷“猜想→實(shí)驗(yàn)→記錄→分析→結(jié)論”的科學(xué)探究全過(guò)程；3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)01感受“結(jié)構(gòu)決定功能”的科學(xué)魅力，激發(fā)對(duì)工程技術(shù)的探究興趣；02體會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作中分工與溝通的重要性，養(yǎng)成尊重?cái)?shù)據(jù)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；03關(guān)注生活中的橋梁結(jié)構(gòu)，形成“用科學(xué)眼光觀察世界”的意識(shí)。03教學(xué)準(zhǔn)備：從材料到心理，為探究鋪好路1實(shí)驗(yàn)材料的“精心定制”考慮到四年級(jí)學(xué)生的動(dòng)手能力與安全性，實(shí)驗(yàn)材料需滿足“易操作、可視化、低成本”三大原則。我提前兩周與科學(xué)組同事研討，最終確定以下材料清單：|類別|具體物品|設(shè)計(jì)意圖||-------------|-----------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||橋梁模型|卡紙（A4，200g）、竹筷子（15cm）、棉線（粗）、回形針（20個(gè)/組）|卡紙模擬橋面，竹筷模擬橋墩，棉線模擬懸索，均為學(xué)生熟悉的材料，降低操作難度|1實(shí)驗(yàn)材料的“精心定制”|承重工具|塑料量杯（50ml）、細(xì)沙（干燥）、電子秤（精確到1g）|用沙量替代砝碼，避免金屬砝碼墜落風(fēng)險(xiǎn)；電子秤實(shí)時(shí)顯示重量，增強(qiáng)數(shù)據(jù)直觀性||輔助工具|直尺（30cm）、鉛筆、記錄表格（含預(yù)測(cè)欄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)欄、現(xiàn)象描述欄）|直尺確保橋梁跨度統(tǒng)一（統(tǒng)一設(shè)定為20cm）；記錄表格引導(dǎo)有序觀察||展示材料|世界經(jīng)典橋梁圖片（如趙州橋、金門大橋）、結(jié)構(gòu)分解動(dòng)畫（自制）|幫助學(xué)生建立“模型→實(shí)物”的聯(lián)系，理解實(shí)驗(yàn)的實(shí)際意義|2分組策略與角色分工為確保每個(gè)學(xué)生都能深度參與，采用“4人異質(zhì)小組”：按動(dòng)手能力、表達(dá)能力、邏輯思維能力均衡分組，每組設(shè)“工程師”（負(fù)責(zé)搭建橋梁）、“操作員”（負(fù)責(zé)添加沙量）、“記錄員”（填寫表格）、“匯報(bào)員”（整理結(jié)論）。課前10分鐘進(jìn)行角色培訓(xùn)，例如“工程師”需牢記“跨度20cm、橋墩高度5cm”的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，“記錄員”要同時(shí)記錄“承重克數(shù)”與“橋面變形程度”（如“無(wú)變形”“輕微下彎”“斷裂”）。3安全預(yù)案與心理建設(shè)考慮到實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的“橋面突然斷裂導(dǎo)致沙粒灑落”“電子秤誤觸”等問題，課前需強(qiáng)調(diào)：①添加沙粒時(shí)要“輕拿輕放，勻速緩慢”；②橋面出現(xiàn)明顯變形（如彎曲超過(guò)2cm）時(shí)立即停止加沙；③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后沙粒統(tǒng)一回收，避免揚(yáng)塵。同時(shí)，通過(guò)提問“如果你的預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一樣，你會(huì)怎么做？”引導(dǎo)學(xué)生理解“科學(xué)探究允許誤差，數(shù)據(jù)比猜想更重要”，消除“怕出錯(cuò)”的心理負(fù)擔(dān)。04教學(xué)實(shí)施過(guò)程：從猜想走向?qū)嵶C的探究之旅1情境導(dǎo)入：用生活問題點(diǎn)燃探究欲望（5分鐘）“同學(xué)們，上周末我?guī)畠喝ス珗@玩，她指著湖邊的木橋問：‘媽媽，為什么有的橋是平的，有的橋是拱起來(lái)的？如果在橋上放很多人，哪種橋更結(jié)實(shí)？’你們能幫我回答這個(gè)問題嗎？”通過(guò)真實(shí)生活情境，引出核心問題：不同結(jié)構(gòu)的橋梁，承重能力一樣嗎？接著展示三組圖片：①小區(qū)里的平板人行橋（梁橋）；②古鎮(zhèn)的石拱橋；③景區(qū)的懸索吊橋。提問引導(dǎo)觀察：“它們的‘樣子’有什么不同？如果要比較它們的承重能力，你覺得需要控制哪些條件？”自然過(guò)渡到“控制變量”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2結(jié)構(gòu)認(rèn)知：從模型到原理的初步建構(gòu)（8分鐘）發(fā)放三種橋梁的簡(jiǎn)易模型（提前用KT板制作，標(biāo)注關(guān)鍵結(jié)構(gòu)），組織學(xué)生觀察并填寫“結(jié)構(gòu)特征對(duì)比表”：|橋梁類型|橋面形狀|支撐方式|受力特點(diǎn)（教師引導(dǎo)）||----------|----------|------------------------|----------------------------||梁橋|平直|橋墩直接支撐橋面|橋面中部受向下的壓力||拱橋|弧形向上|橋面通過(guò)拱圈將力傳給兩岸|拱圈將壓力分散到兩側(cè)橋墩||懸索橋|平直略向下彎|橋面通過(guò)懸索吊在主纜上|主纜受拉力，橋面受向上的拉力|2結(jié)構(gòu)認(rèn)知：從模型到原理的初步建構(gòu)（8分鐘）結(jié)合動(dòng)畫演示“力的傳遞路徑”（如梁橋橋面中部向下壓，拱橋橋面將力向兩側(cè)推，懸索橋橋面被懸索向上拉），幫助學(xué)生建立“結(jié)構(gòu)→受力→承重”的初步聯(lián)系。此時(shí)追問：“根據(jù)這些特點(diǎn)，你認(rèn)為哪種橋梁承重能力最強(qiáng)？哪種最弱？為什么？”鼓勵(lì)學(xué)生用“因?yàn)椤浴本涫奖磉_(dá)猜想，教師將典型猜想寫在黑板上（如“我認(rèn)為拱橋承重最強(qiáng)，因?yàn)樗幕⌒文馨阎亓糠稚⒌絻蛇叀保?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用科學(xué)方法規(guī)范探究過(guò)程（10分鐘）“要驗(yàn)證猜想，需要設(shè)計(jì)公平的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)各組討論：為了比較三種橋梁的承重能力，哪些條件必須相同？哪些條件需要改變？”通過(guò)小組討論，師生共同總結(jié)“變量控制表”：|不變量（控制條件）|變量（改變條件）||--------------------------|--------------------------||橋面材料（均為A4卡紙）|橋梁結(jié)構(gòu)（梁橋/拱橋/懸索橋）||橋梁跨度（20cm）|||橋墩高度（5cm，竹筷）|||橋面寬度（10cm）||3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用科學(xué)方法規(guī)范探究過(guò)程（10分鐘）接著指導(dǎo)學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)步驟：①搭建三種橋梁模型（按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）；②從0開始緩慢添加沙粒，直到橋面斷裂或嚴(yán)重變形；③記錄最終承重克數(shù)及變形過(guò)程；④重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次（減少誤差）。特別強(qiáng)調(diào)：“實(shí)驗(yàn)時(shí)要像醫(yī)生做手術(shù)一樣認(rèn)真，因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)據(jù)都可能推翻我們的猜想?！?實(shí)驗(yàn)操作：在動(dòng)手實(shí)踐中收集證據(jù)（20分鐘）這是課堂最活躍的環(huán)節(jié)。學(xué)生分組操作時(shí)，教師巡回指導(dǎo)，重點(diǎn)關(guān)注：1梁橋搭建：部分小組可能直接將卡紙平放在橋墩上，需提醒“橋面與橋墩接觸處用回形針固定，避免滑動(dòng)”；2拱橋搭建：卡紙需彎成弧形（用圓規(guī)輔助畫出半徑15cm的?。?，兩端用橡皮泥固定在橋墩上，確?！肮澳_”穩(wěn)定；3懸索橋搭建：主纜（棉線）需拉緊，懸索（棉線）與橋面（卡紙）用膠水粘連，避免脫落；4數(shù)據(jù)記錄：記錄員需同時(shí)記錄“第1次承重120g，橋面中部下彎1cm；第2次承重135g，橋面斷裂”，避免只記最終值。54實(shí)驗(yàn)操作：在動(dòng)手實(shí)踐中收集證據(jù)（20分鐘）過(guò)程中，我觀察到一個(gè)小組的懸索橋承重僅80g就斷裂，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是懸索與橋面粘連不牢。我沒有直接指出問題，而是問：“你們的懸索橋和其他組的有什么不同？”學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)粘連處開膠，重新加固后承重提升到150g。這種“問題→反思→改進(jìn)”的體驗(yàn)，比直接獲得正確數(shù)據(jù)更有價(jià)值。5數(shù)據(jù)分析：從現(xiàn)象到規(guī)律的思維躍升（12分鐘）各組提交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，教師用Excel生成“三種橋梁承重能力對(duì)比圖”（柱狀圖，橫軸為結(jié)構(gòu)類型，縱軸為承重克數(shù)）。引導(dǎo)學(xué)生觀察圖表，提問：“從數(shù)據(jù)中能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？”學(xué)生很快總結(jié)：“拱橋承重最高（平均280g），懸索橋其次（平均220g），梁橋最低（平均140g）。”接著追問：“為什么會(huì)有這樣的差異？”結(jié)合之前的“受力特點(diǎn)”分析：梁橋：橋面中部受集中壓力，容易因“彎曲疲勞”斷裂；拱橋：弧形結(jié)構(gòu)將壓力向兩側(cè)橋墩傳遞，相當(dāng)于“把重量分給更多地方承擔(dān)”；懸索橋：主纜的拉力將橋面“吊起來(lái)”，分散了中部的壓力，但棉線的彈性會(huì)導(dǎo)致橋面輕微下沉，承重能力略低于拱橋（實(shí)際生活中現(xiàn)代懸索橋因使用鋼纜，承重遠(yuǎn)高于拱橋，此處因材料限制出現(xiàn)差異，正好引出“材料影響結(jié)構(gòu)性能”的拓展點(diǎn)）。5數(shù)據(jù)分析：從現(xiàn)象到規(guī)律的思維躍升（12分鐘）此時(shí)展示趙州橋的案例：“1400多年前的趙州橋，用石塊建成拱形結(jié)構(gòu)，至今仍能承受汽車重量，就是因?yàn)楣皹虻某兄貎?yōu)勢(shì)?！睅椭鷮W(xué)生建立“實(shí)驗(yàn)結(jié)論→實(shí)際應(yīng)用”的聯(lián)系。6拓展改進(jìn)：從驗(yàn)證到創(chuàng)新的能力遷移（10分鐘）“如果給你更堅(jiān)固的材料（如木條、鐵絲），你會(huì)如何改進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)，讓它承重更多？”學(xué)生的創(chuàng)意超出預(yù)期：梁橋組提出“在橋面下加三角支撐”（受“三角形穩(wěn)定性”啟發(fā)）；拱橋組建議“增加拱圈數(shù)量”（模仿現(xiàn)代連拱橋）；懸索橋組想“用更粗的棉線做懸索”（增大拉力）。教師提供木條、鐵絲等材料，鼓勵(lì)學(xué)生當(dāng)場(chǎng)改進(jìn)模型并測(cè)試。例如，一個(gè)小組給梁橋添加了3個(gè)三角支撐，承重從140g提升到210g，興奮地喊：“原來(lái)加支撐真的有用！”這種“設(shè)計(jì)→改進(jìn)→驗(yàn)證”的循環(huán)，正是工程思維的核心。05總結(jié)與延伸：讓科學(xué)探究走出課堂1課堂總結(jié)：用學(xué)生的話重現(xiàn)核心概念橋梁結(jié)構(gòu)不同→受力方式不同→承重能力不同（拱橋＞懸索橋＞梁橋，在相同材料與跨度下）。特別強(qiáng)調(diào)：“科學(xué)探究中，數(shù)據(jù)比猜想更可靠；生活中，觀察結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，能讓我們更懂世界。”“這節(jié)課我們像工程師一樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了什么？”邀請(qǐng)3-5名學(xué)生總結(jié)，教師提煉板書：2課后延伸：從課堂到生活的持續(xù)探索實(shí)踐任務(wù)：觀察家附近的橋梁，記錄結(jié)構(gòu)類型，用手機(jī)測(cè)量跨度（估算），嘗試用今天的結(jié)論分析“為什么這種結(jié)構(gòu)適合建在這里”；思維挑戰(zhàn)：查閱資料，了解“斜拉橋”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，思考它與懸索橋的異同，下節(jié)課分享；創(chuàng)意作業(yè)：用廢舊材料（如吸管、