一、教學(xué)背景與目標(biāo)定位演講人CONTENTS教學(xué)背景與目標(biāo)定位情境導(dǎo)入：從“腳下的橋”到“心中的問(wèn)”核心探究：橋梁穩(wěn)定性的科學(xué)密碼實(shí)踐驗(yàn)證：搭建“穩(wěn)定小橋梁”遷移應(yīng)用：從課堂到生活的橋梁總結(jié)與拓展：讓“穩(wěn)定”的種子生根發(fā)芽目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性課件01教學(xué)背景與目標(biāo)定位教學(xué)背景與目標(biāo)定位作為深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：科學(xué)課的魅力在于讓抽象的原理“活”起來(lái)，讓孩子們?cè)谟^察、思考與實(shí)踐中觸摸知識(shí)的溫度。本單元聚焦“橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”，既是對(duì)前兩課“常見橋梁類型”的深化，更是引導(dǎo)學(xué)生從“認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)向“理解結(jié)構(gòu)原理”的關(guān)鍵進(jìn)階。結(jié)合《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域”關(guān)于“結(jié)構(gòu)與功能”的要求，以及四年級(jí)學(xué)生已具備的“簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)承重”前概念（如三角形穩(wěn)定性），我將本課的教學(xué)目標(biāo)定位如下：1知識(shí)目標(biāo)01明確橋梁穩(wěn)定性的核心要素：結(jié)構(gòu)形狀、材料特性、連接方式；02能區(qū)分梁橋、拱橋、懸索橋的穩(wěn)定性差異，并說(shuō)出關(guān)鍵支撐原理；03理解“重心”“支撐面”等基礎(chǔ)概念在橋梁設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。2能力目標(biāo)通過(guò)模型搭建實(shí)驗(yàn)，提升觀察、記錄與對(duì)比分析能力；01能結(jié)合生活實(shí)例，解釋不同橋梁結(jié)構(gòu)選擇的合理性；02嘗試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易穩(wěn)定橋梁模型，培養(yǎng)工程思維。033情感目標(biāo)感受“結(jié)構(gòu)決定功能”的科學(xué)思想，激發(fā)對(duì)工程技術(shù)的探究興趣；體會(huì)中國(guó)橋梁文化的智慧（如趙州橋），增強(qiáng)文化認(rèn)同感；在小組合作中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。02情境導(dǎo)入：從“腳下的橋”到“心中的問(wèn)”情境導(dǎo)入：從“腳下的橋”到“心中的問(wèn)”上周帶孩子們?nèi)バ@附近的運(yùn)河公園觀察橋梁時(shí)，小宇指著橫跨河面的鋼拱橋問(wèn)我：“老師，為什么這座橋的拱在下面，而我老家的石拱橋拱在上面？它們會(huì)不會(huì)更容易倒？”這個(gè)充滿童真的問(wèn)題，恰好是本課最好的切入點(diǎn)。1生活情境喚醒（展示圖片：校園木橋、社區(qū)水泥梁橋、城市跨江斜拉橋、趙州橋）“同學(xué)們，這些橋我們每天都可能經(jīng)過(guò)，但你們有沒(méi)有注意到：有的橋又矮又平，有的橋高高拱起，有的橋用‘繩子’拉著橋面——它們?yōu)槭裁撮L(zhǎng)成不同的樣子？如果讓你用吸管搭一座橋，怎樣才能讓它既輕便又不會(huì)被壓垮？”2問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)思考1橋的“穩(wěn)”指的是什么？（不傾斜、不倒塌、承重時(shí)不變形）2哪些因素會(huì)影響橋的穩(wěn)定性？（預(yù)設(shè)回答：材料硬不硬、形狀像不像三角形、連接處牢不牢）4通過(guò)問(wèn)題鏈，將學(xué)生的日常觀察轉(zhuǎn)化為科學(xué)探究的問(wèn)題意識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。3不同形狀的橋（如平的、拱的、吊的），穩(wěn)定的“秘訣”一樣嗎？03核心探究：橋梁穩(wěn)定性的科學(xué)密碼1基礎(chǔ)概念：什么是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性？要理解橋梁的穩(wěn)定性，首先需要明確兩個(gè)關(guān)鍵概念：重心：物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)。當(dāng)物體的重心垂線落在支撐面內(nèi)時(shí)，物體保持穩(wěn)定；若超出支撐面，就會(huì)傾倒。（用書本演示：平放時(shí)重心低、支撐面大，不易倒；豎放時(shí)重心高、支撐面小，易倒）支撐面：物體與支撐物接觸部分的投影區(qū)域。支撐面越大、重心越低，穩(wěn)定性越強(qiáng)。（讓學(xué)生用手掌托字典：手掌攤開時(shí)能穩(wěn)穩(wěn)托住，手指并攏時(shí)容易滑落）回到橋梁：橋面、橋墩、拉索共同構(gòu)成橋梁的“支撐系統(tǒng)”，設(shè)計(jì)時(shí)需要讓整座橋的重心垂線始終落在橋墩或錨碇（固定拉索的基礎(chǔ)）的支撐面內(nèi)。2典型橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析2.1梁橋：最簡(jiǎn)單的“水平支撐”梁橋是最常見的橋梁類型，由梁和橋墩組成（如校園木橋、社區(qū)小橋）。它的穩(wěn)定性主要依賴兩點(diǎn)：梁的抗彎能力：梁的材料（木材、鋼筋混凝土）越堅(jiān)硬，厚度越大，越能抵抗橋面承重時(shí)的向下彎曲（可演示：用卡紙、木板、塑料板分別作為“梁”，觀察放砝碼后的彎曲程度）；橋墩的支撐面：橋墩越寬（如梯形橋墩），支撐面越大，越能分散梁傳遞下來(lái)的壓力（展示圖片：古代石墩橋的“船型橋墩”，既減小水流沖擊，又?jǐn)U大支撐面）。但梁橋有個(gè)“短板”：跨度越大，梁中間越容易彎曲甚至斷裂。因此，普通梁橋的跨度通常不超過(guò)50米。32142典型橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析2.2拱橋：“拱形”的力學(xué)魔法當(dāng)我第一次在趙州橋遺址看到那道跨越千年的弧形時(shí)，內(nèi)心滿是震撼——這座建于隋朝的石拱橋，用28道獨(dú)立拱券拼成，歷經(jīng)1400年風(fēng)雨、8次地震仍巍然屹立，奧秘就藏在“拱形”里。拱形的受力特點(diǎn)：當(dāng)拱橋承重時(shí)，壓力會(huì)沿著拱券向兩端的橋墩傳遞（可類比：用手推兩個(gè)斜放的書本，推力會(huì)傳給桌面）。這種“分散壓力”的特性，讓拱橋能承受更大的重量，且跨度比梁橋大（趙州橋跨度37米，現(xiàn)代鋼筋混凝土拱橋跨度可達(dá)400米）；拱腳的加固設(shè)計(jì)：為了防止拱券向兩側(cè)“撐開”，拱橋的拱腳會(huì)嵌入厚實(shí)的橋臺(tái)（如趙州橋的橋臺(tái)用5層石料砌筑，深入地下5米），相當(dāng)于給拱券上了“保險(xiǎn)栓”；拱的方向選擇：上承式拱橋（拱在橋面上方，如趙州橋）重心低、穩(wěn)定性好；下承式拱橋（拱在橋面下方，如現(xiàn)代鋼拱橋）則能減少對(duì)航道的影響，兩種設(shè)計(jì)都是“結(jié)構(gòu)適應(yīng)需求”的智慧。2典型橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析2.3懸索橋：“以柔克剛”的穩(wěn)定術(shù)如果說(shuō)梁橋是“硬扛”、拱橋是“分散”，那么懸索橋就是“巧拉”。當(dāng)我們看到江陰長(zhǎng)江大橋（主跨1385米）那兩根碗口粗的主纜時(shí)，很難想象這么“細(xì)”的繩子能撐起整座橋——這正是懸索橋的魅力。主纜與吊索的協(xié)同作用：主纜（由數(shù)萬(wàn)根高強(qiáng)度鋼絲組成）像一張巨大的“網(wǎng)”，通過(guò)塔柱將橋面重量傳遞到兩岸的錨碇（如錨碇體積相當(dāng)于10個(gè)籃球場(chǎng)，深埋地下）。吊索則像“小手臂”，把橋面均勻“吊”在主纜上；柔性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：懸索橋看似“柔軟”，實(shí)則通過(guò)主纜的拋物線形狀（這種形狀能讓拉力沿主纜均勻分布）和橋塔的剛性支撐，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。即使遇到大風(fēng)或地震，主纜的彈性也能吸收部分能量，避免結(jié)構(gòu)破壞；跨度優(yōu)勢(shì)：懸索橋是目前跨度最大的橋梁類型（世界最大懸索橋明石海峽大橋主跨1991米），適合跨越寬深的江河或海峽。3連接方式：穩(wěn)定的“隱形衛(wèi)士”1除了結(jié)構(gòu)形狀，橋梁各部分的連接方式同樣關(guān)鍵。我曾帶學(xué)生拆解過(guò)一個(gè)廢舊的木橋模型，發(fā)現(xiàn)有些木板只是簡(jiǎn)單疊放，有些則用鐵釘、榫卯固定——后者在承重時(shí)明顯更穩(wěn)定。2剛性連接（如鋼筋焊接、石拱橋的砂漿黏結(jié)）：能讓構(gòu)件形成一個(gè)整體，減少相對(duì)移動(dòng)，但對(duì)材料強(qiáng)度要求高；3柔性連接（如懸索橋的吊索與橋面連接）：允許小幅度擺動(dòng)，緩解沖擊力，適合需要“彈性”的結(jié)構(gòu)；4傳統(tǒng)智慧的啟示：中國(guó)古代木拱橋（如浙江泰順廊橋）用“穿插梁木”的方式，通過(guò)木構(gòu)件的相互穿插、擠壓形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不用一釘一鉚，這正是“連接方式”的巧妙運(yùn)用。04實(shí)踐驗(yàn)證：搭建“穩(wěn)定小橋梁”實(shí)踐驗(yàn)證：搭建“穩(wěn)定小橋梁”紙上得來(lái)終覺(jué)淺，為了讓學(xué)生真正理解“結(jié)構(gòu)影響穩(wěn)定性”，我設(shè)計(jì)了分組實(shí)驗(yàn)：用吸管（模擬輕量材料）、回形針（模擬連接物）、砝碼（模擬承重）搭建橋梁模型，測(cè)試不同結(jié)構(gòu)的承重能力。1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：吸管（20根/組）、回形針（10個(gè)/組）、透明膠帶（少量）、砝碼（5g/個(gè)）、直尺（測(cè)量跨度）、記錄表；提示：每組需設(shè)計(jì)至少兩種結(jié)構(gòu)（如平梁橋、拱橋、懸索橋簡(jiǎn)化版），跨度統(tǒng)一為20cm，橋墩用書本固定。2實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)圖紙：小組討論結(jié)構(gòu)方案，畫出草圖（標(biāo)注連接點(diǎn)、支撐方式）；搭建模型：按設(shè)計(jì)用吸管和回形針搭建，注意連接牢固（避免膠帶過(guò)度使用，突出結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性）；承重測(cè)試：在橋面中心逐次加砝碼，記錄倒塌時(shí)的總重量；對(duì)比分析：觀察哪種結(jié)構(gòu)承重最大？倒塌時(shí)是哪個(gè)部分先變形？為什么？030402013典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論平梁橋組：初始承重較好（約20g），但超過(guò)30g后中間吸管嚴(yán)重彎曲，最終斷裂——驗(yàn)證了“梁橋跨度越大、中間越易彎”的特點(diǎn)；拱橋組：將吸管彎成弧形，用回形針固定兩端（模擬拱腳），承重達(dá)50g仍穩(wěn)定——弧形分散了壓力，支撐更有效；懸索橋組：用兩根吸管做“主纜”（拉直固定在橋墩），用回形針“吊”橋面吸管，承重45g時(shí)主纜輕微下垂但未倒塌——柔性結(jié)構(gòu)通過(guò)拉力傳遞重量，穩(wěn)定性良好。實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生們興奮地總結(jié)：“原來(lái)拱橋的‘彎’不是為了好看，是為了把重量傳給兩邊！”“懸索橋的‘繩子’要拉得緊緊的，不然橋會(huì)掉下來(lái)！”這些來(lái)自實(shí)踐的感悟，比課本上的文字更深刻。05遷移應(yīng)用：從課堂到生活的橋梁遷移應(yīng)用：從課堂到生活的橋梁科學(xué)學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)是“用科學(xué)”。在總結(jié)完理論與實(shí)驗(yàn)后，我引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的橋梁，思考“為什么這樣設(shè)計(jì)”。1家鄉(xiāng)橋梁的“穩(wěn)定性智慧”（展示本地橋梁圖片：老城區(qū)的石拱橋、新建的跨河斜拉橋、小區(qū)內(nèi)的景觀梁橋）01石拱橋：建于上世紀(jì)60年代，用條石砌筑，拱腳深入河床，適合流經(jīng)老城區(qū)的平緩河流（跨度小、承重需求不大，但需要耐用）；02斜拉橋：2020年通車，主塔高80米，斜拉索呈扇形分布，適合跨越較寬的河道（跨度大、需要減輕橋墩對(duì)航道的影響）；03景觀梁橋：小區(qū)內(nèi)的木橋，跨度僅5米，用防腐木和螺栓連接，設(shè)計(jì)成平梁是為了方便行人推嬰兒車（重心低、支撐面大，穩(wěn)定性足夠）。042橋梁穩(wěn)定性的“安全警示”最后，我播放了一段“超載貨車壓垮梁橋”的新聞視頻（已做無(wú)害化處理），引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么這座橋會(huì)塌？”通過(guò)討論，孩子們意識(shí)到：橋梁的穩(wěn)定性不僅取決于設(shè)計(jì)，更需要“合理使用”——超載會(huì)讓梁的彎曲超過(guò)極限，破壞結(jié)構(gòu)平衡。這既是科學(xué)教育，也是生活安全教育。06總結(jié)與拓展：讓“穩(wěn)定”的種子生根發(fā)芽總結(jié)與拓展：讓“穩(wěn)定”的種子生根發(fā)芽回顧本課，我們從“什么是穩(wěn)定”出發(fā)，探究了梁橋、拱橋、懸索橋的穩(wěn)定性原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)形狀的影響，最后用科學(xué)眼光重新認(rèn)識(shí)了身邊的橋梁。橋梁的“穩(wěn)”，是形狀的智慧、材料的堅(jiān)守、連接的藝術(shù)，更是人類對(duì)自然規(guī)律的尊重與運(yùn)用。1課堂小結(jié)（板書回顧）穩(wěn)定性三要素：結(jié)構(gòu)形狀、材料特性、連接方式；不同橋梁的穩(wěn)定秘訣：梁橋靠“抗彎”，拱橋靠“分壓”，懸索橋靠“拉拽”；科學(xué)與生活的聯(lián)結(jié)：觀察→提問(wèn)→實(shí)驗(yàn)→應(yīng)用。2課后拓展任務(wù)實(shí)踐作業(yè)：用硬紙板、橡皮筋等材料，設(shè)計(jì)并搭建一座“能承重100g、跨度30cm”的穩(wěn)定橋梁，下節(jié)課展示評(píng)比；01觀察記錄：和家長(zhǎng)一起尋找身邊的橋梁，用手機(jī)拍攝并標(biāo)注“我認(rèn)為它穩(wěn)定的原因”（