一、實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學問題的轉(zhuǎn)化演講人01實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學問題的轉(zhuǎn)化02實驗準備：從知識鋪墊到材料工具的系統(tǒng)規(guī)劃03實驗實施：從操作規(guī)范到思維發(fā)展的深度融合04實驗拓展：從課堂探究到生活實踐的遷移05總結(jié)與反思：結(jié)構(gòu)承重實驗的教育價值目錄2025小學六年級科學上冊結(jié)構(gòu)的承重能力實驗課件作為一線科學教師，我始終相信：最好的科學課，是讓孩子用雙手觸摸原理，用眼睛發(fā)現(xiàn)規(guī)律，用大腦建構(gòu)認知。今天要和大家分享的“結(jié)構(gòu)的承重能力實驗”，正是這樣一節(jié)將生活現(xiàn)象、科學原理與動手實踐深度融合的課例。這節(jié)課不僅能幫助六年級學生理解“結(jié)構(gòu)決定功能”的核心概念，更能通過真實的探究過程，培養(yǎng)他們的科學思維與工程素養(yǎng)。接下來，我將從實驗背景、準備、實施、拓展四個維度，完整呈現(xiàn)這節(jié)實驗課的設計與思考。01實驗背景：從生活現(xiàn)象到科學問題的轉(zhuǎn)化1生活中的結(jié)構(gòu)承重現(xiàn)象清晨路過校門口的過街天橋，學生總會不自覺放慢腳步——不是因為風景，而是被橋身的鋼鐵支架吸引；課間討論時，總有孩子興奮地描述：“我家新搭的書架，三角形的支架比直的更穩(wěn)！”這些日常觀察里，藏著一個關鍵的科學問題：不同結(jié)構(gòu)的承重能力為什么會有差異？結(jié)構(gòu)承重能力是材料科學與工程學的基礎概念，也是小學科學“技術(shù)與工程”領域的核心內(nèi)容。六年級學生已具備初步的觀察能力和簡單測量技能，但對“結(jié)構(gòu)如何影響功能”的理解仍停留在表象。通過這節(jié)實驗課，我們需要將零散的生活經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的科學探究，讓學生在“問題-假設-驗證-結(jié)論”的閉環(huán)中，真正理解“結(jié)構(gòu)與承重”的內(nèi)在關聯(lián)。2課程標準與教材定位依據(jù)《義務教育科學課程標準（2022年版）》“技術(shù)與工程”領域要求，六年級學生需“通過實驗探究不同結(jié)構(gòu)的承重能力，知道結(jié)構(gòu)的形狀和支撐方式會影響其承重能力”。教科版六年級上冊“形狀與結(jié)構(gòu)”單元中，“抵抗彎曲”“形狀與抗彎曲能力”“拱形的力量”等課節(jié)已為本次實驗奠定基礎，本節(jié)課是對前序知識的綜合應用與拓展提升。02實驗準備：從知識鋪墊到材料工具的系統(tǒng)規(guī)劃1實驗目標的分層設定01為確保實驗的有效性，我將目標分為三個層次：知識目標：理解結(jié)構(gòu)的形狀（如梁、拱、框架）、支撐方式（單點支撐、多點支撐）對承重能力的影響規(guī)律；能力目標：掌握控制變量法設計實驗、規(guī)范使用測量工具（電子秤、量尺）、準確記錄與分析數(shù)據(jù)的能力；020304素養(yǎng)目標：培養(yǎng)基于證據(jù)的推理能力，體會“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”在工程設計中的價值，激發(fā)探索生活中科學問題的興趣。2實驗材料的選擇與創(chuàng)新考慮到六年級學生的操作能力與安全性，實驗材料需滿足“易獲取、易加工、可重復”的特點。經(jīng)多次調(diào)試，最終確定以下材料包（每組一份）：結(jié)構(gòu)材料：A4卡紙（厚度120g，模擬建筑板材）、竹筷（直徑5mm，模擬支撐框架）、橡皮筋（80mm，連接固定）、回形針（20個，模擬基礎重量）；承重材料：鉤碼（50g/個，精確測量）、細沙（100g/袋，模擬不規(guī)則重物）；工具與記錄：剪刀（圓頭安全款）、刻度尺（30cm）、電子秤（精度1g）、實驗記錄單（含變量控制表、數(shù)據(jù)記錄表、現(xiàn)象觀察欄）。特別說明：選擇卡紙而非木板，是因為其變形過程更直觀（彎曲、褶皺可見）；竹筷替代金屬桿，既降低重量又避免劃傷風險；回形針作為“初始負載”，能幫助學生更細膩地觀察結(jié)構(gòu)從“穩(wěn)定”到“失效”的臨界點。3前導知識的鋪墊與激活實驗前需通過15分鐘的“微討論”喚醒已有認知：提問1：“為什么大橋的橋墩之間要設計成拱形？”（引導回憶拱形能分散壓力的特點）提問2：“用卡紙搭一個平板橋和一個拱形橋，哪個能放更多書？為什么？”（激活“形狀影響承重”的假設）提問3：“如果給平板橋加‘橋墩’，加1個、2個、3個，承重會怎么變？”（引出“支撐方式”的變量）通過這些問題，學生不僅明確了實驗的核心變量（結(jié)構(gòu)形狀、支撐點數(shù)），更建立了“假設-驗證”的探究框架。03實驗實施：從操作規(guī)范到思維發(fā)展的深度融合1實驗方案的設計與優(yōu)化（30分鐘）為避免“照方抓藥”式的機械操作，我采用“小組自主設計+教師引導修正”的模式：1實驗方案的設計與優(yōu)化（30分鐘）1.1明確變量控制首先，各小組需在記錄單上填寫“變量控制表”（見表1），重點討論：自變量：結(jié)構(gòu)形狀（平板、拱形、三角形框架）；支撐點數(shù)（1個、2個、3個）；因變量：結(jié)構(gòu)的最大承重（單位：克）；控制變量：材料種類（均為卡紙+竹筷）、結(jié)構(gòu)尺寸（長20cm×寬5cm）、加載方式（從中心垂直加載）。關鍵引導：當有小組提出“用不同顏色卡紙區(qū)分結(jié)構(gòu)”時，我追問：“顏色會影響承重嗎？”學生立刻意識到“控制變量需排除無關因素”，最終統(tǒng)一使用白色卡紙。1實驗方案的設計與優(yōu)化（30分鐘）1.2結(jié)構(gòu)模型的制作規(guī)范1為確保模型一致性，我演示了三種基礎結(jié)構(gòu)的制作步驟（邊操作邊講解注意事項）：2平板結(jié)構(gòu)：將卡紙平鋪在兩個竹筷橋墩（間距15cm）上，用橡皮筋固定兩端；3拱形結(jié)構(gòu)：將卡紙彎成半圓（半徑7.5cm），底部用兩個竹筷抵住拱腳，橡皮筋固定；4三角形框架：用三根竹筷搭成等邊三角形（邊長10cm），卡紙平鋪在頂部作為承重面，橡皮筋連接節(jié)點。5學生常見問題：拱形結(jié)構(gòu)的拱腳容易滑動。針對這一問題，我引導學生用橡皮泥固定竹筷底部，既解決了滑動問題，又不影響承重測量（橡皮泥重量計入初始負載）。2實驗操作的規(guī)范與記錄（40分鐘）操作階段需重點關注“安全、有序、細致”三大原則，具體步驟如下：2實驗操作的規(guī)范與記錄（40分鐘）2.1初始狀態(tài)檢查每組需先測量結(jié)構(gòu)的初始高度（平板距桌面5cm，拱形最高點距桌面10cm，框架頂部距桌面8cm），確認無變形后開始加載。2實驗操作的規(guī)范與記錄（40分鐘）2.2分級加載與現(xiàn)象記錄采用“小量遞增”法加載：先放1個回形針（約3g），觀察30秒無變形后，依次添加鉤碼（50g/次），同時記錄：結(jié)構(gòu)變形情況（如平板中部下彎1cm、拱頂下沉0.5cm、框架節(jié)點松動）；異?，F(xiàn)象（如卡紙撕裂、竹筷斷裂的具體位置）；最終承重（結(jié)構(gòu)失效前的總重量）。真實場景：第三小組的拱形結(jié)構(gòu)在加載到300g時，拱腳突然向外撐開，導致整體坍塌。我抓住這一機會提問：“為什么拱形的‘腳’會跑？生活中哪些建筑解決了這個問題？”學生立刻聯(lián)想到趙州橋的“仰天石”和現(xiàn)代拱橋的混凝土橋臺，將實驗與工程實踐建立了聯(lián)系。2實驗操作的規(guī)范與記錄（40分鐘）2.3重復實驗與數(shù)據(jù)修正為確保數(shù)據(jù)可靠性，每個結(jié)構(gòu)需重復3次實驗，取平均值。例如，平板結(jié)構(gòu)的三次承重分別為127g、132g、125g，最終記錄為（127+132+125）÷3=128g。這一過程讓學生體會到“科學數(shù)據(jù)需要可重復性”的嚴謹性。3數(shù)據(jù)的分析與結(jié)論的推導（25分鐘）當各小組完成實驗后，我將數(shù)據(jù)匯總到班級大表（見表2），引導學生從“橫向?qū)Ρ取保ú煌Y(jié)構(gòu)）和“縱向?qū)Ρ取保ㄍ唤Y(jié)構(gòu)不同支撐點數(shù)）兩個維度分析：3數(shù)據(jù)的分析與結(jié)論的推導（25分鐘）3.1結(jié)構(gòu)形狀對承重的影響數(shù)據(jù)顯示：三角形框架（平均412g）＞拱形結(jié)構(gòu)（平均285g）＞平板結(jié)構(gòu)（平均128g）。結(jié)合現(xiàn)象觀察（框架結(jié)構(gòu)通過三角形的穩(wěn)定性分散了壓力，拱形將壓力向兩側(cè)傳遞，平板僅靠材料自身抗彎曲），學生得出結(jié)論：三角形框架的承重能力最強，因其利用了三角形的穩(wěn)定性；拱形次之，能將壓力分散到支撐點；平板最弱，僅依賴材料的抗彎曲能力。3數(shù)據(jù)的分析與結(jié)論的推導（25分鐘）3.2支撐點數(shù)對承重的影響以平板結(jié)構(gòu)為例，1個支撐點（中點）承重56g，2個支撐點（距兩端5cm）承重128g，3個支撐點（均勻分布）承重187g。學生發(fā)現(xiàn)：支撐點數(shù)越多，承重能力越強，因更多支撐點減少了結(jié)構(gòu)的跨距，降低了中部的彎曲應力。3數(shù)據(jù)的分析與結(jié)論的推導（25分鐘）3.3意外數(shù)據(jù)的深度追問有一組的拱形結(jié)構(gòu)承重僅210g（遠低于平均值285g），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：他們制作的拱形半徑過大（10cm），導致拱頂過平，壓力分散效果減弱。這一“異?！狈炊蔀榻^佳的教學資源——我引導學生討論“拱形的弧度與承重的關系”，并鼓勵課后用不同半徑（5cm、7.5cm、10cm）開展拓展實驗。04實驗拓展：從課堂探究到生活實踐的遷移1工程案例的分析與解讀為幫助學生理解“結(jié)構(gòu)承重”的實際應用，我展示了三個經(jīng)典案例：趙州橋：世界上最早的敞肩石拱橋，大拱兩端各加兩個小拱，既減輕重量又分散洪水壓力；鳥巢體育館：巨型鋼框架結(jié)構(gòu)，通過三角形節(jié)點將屋頂重量均勻傳遞到地面；快遞紙箱：箱內(nèi)的“蜂窩紙板”，通過六邊形結(jié)構(gòu)增強抗擠壓能力。結(jié)合實驗結(jié)論，學生能快速解釋：“鳥巢用了我們實驗中的三角形框架，所以承重強”“蜂窩紙板像多個小拱形，能分散壓力”。這種“實驗結(jié)論→工程應用”的遷移，讓科學知識真正“活”了起來。2創(chuàng)新設計的實踐挑戰(zhàn)課后布置“迷你橋梁設計賽”：用給定材料（3張A4紙、10根竹筷、20根橡皮筋）設計一座能承重1kg的橋梁，要求跨距30cm，限時2小時。這一任務要求學生綜合運用“結(jié)構(gòu)形狀”“支撐方式”“材料優(yōu)化”等知識，真正實現(xiàn)“做中學”“創(chuàng)中學”。05總結(jié)與反思：結(jié)構(gòu)承重實驗的教育價值總結(jié)與反思：結(jié)構(gòu)承重實驗的教育價值這節(jié)實驗課的核心，是讓學生在“動手”中“動腦”，在“探究”中“建構(gòu)”。通過觀察生活現(xiàn)象→提出科學問題→設計實驗驗證→分析數(shù)據(jù)結(jié)論→遷移工程應用的完整流程，學生不僅掌握了“結(jié)構(gòu)影響承重”的科學原理，更培養(yǎng)了“基于證據(jù)的推理能力”“工程優(yōu)化的設計思維”和“關注生活的科學態(tài)度”。作為教師，我最深的體會是：科學實驗的魅力，不在于完美的