中小学教育资源及组卷应用平台 3.7《设计和制作“过山车”》教学设计 一、核心素养目标（依据2022年新课标） 科学观念：通过设计与制作，进一步理解“物体运动与轨道形状、坡度的关系”，知道直线轨道、曲线轨道对小球运动的影响，以及坡度变化与小球运动状态的关联。 科学思维：能结合已有知识（如坡度影响速度）分析过山车设计中的问题（如如何避免脱轨），培养初步的工程设计思维和逻辑推理能力。 探究实践：能参与“制定方案—绘制设计图—搭建模型”的全过程，学会测量轨道长度、调整坡度、衔接轨道，提升动手操作与问题解决能力；在小组合作中明确分工，完成共同任务。 态度责任：在设计与制作中体验成功的乐趣，培养严谨的科学态度和团队协作精神；通过优化设计，增强创新意识和对工程实践的兴趣。 二、教学重难点 重点：明确过山车设计要求，能制定方案并绘制设计图，合作完成符合要求的过山车模型（轨道总长2米以上、含直线和曲线轨道、小球不脱轨）。 难点：解决轨道衔接不顺畅、坡度不合理导致的小球脱轨问题，确保模型稳固且小球能滚完全程。 三、教学过程 （一）明确任务（约10分钟） 情境导入：展示游乐园过山车图片或视频，提问：“大家见过过山车吗？它由哪几部分组成？轨道有什么特点？” 讨论交流：引导学生观察并总结———过山车由轨道、支架、车组成；轨道有直线和曲线，有高低坡度变化。 明确任务：“今天我们要分组设计并制作一座过山车模型，让小球能从高处自动滚完全部轨道。” 出示具体要求： 轨道总长在2米以上。 包含直线轨道和曲线轨道。 小球能滚完全部轨道，不脱轨。 与同学合作完成。 材料介绍：展示可选用的材料（如塑料轨道套件、卡纸、支架积木、软尺、细绳等），说明轨道长度可通过软尺或细绳测量。 （二）制定方案（约15分钟） 小组研讨：引导各组围绕“如何满足设计要求”展开讨论，思考以下问题： 过山车轨道设计成什么形状（如螺旋状、“S形”等）？ 需要几条直线轨道和曲线轨道？ 如何制造坡度（如调整支架高度）？ 怎样保证小球不脱轨（如轨道衔接紧密平滑）？ 设计方法指导：介绍两种设计思路： 方法1：用绳子在桌面或地面摆出轨道路线，确定大致形状。 方法2：在纸上绘制设计图，标注起点、终点，用实线表示上层轨道、虚线表示下层重叠轨道。 绘制设计图：各组根据讨论结果绘制设计图，要求： 标注起点和终点（用箭头+文字）。 明确直线轨道和曲线轨道的位置。 注明轨道总长（估算）和坡度变化区域。 简单标注所需材料和数量。 方案分享：每组派代表简要介绍设计图，其他组提出建议（如“曲线轨道太多可能导致小球脱轨”），完善方案。 （三）实施方案（约25分钟） 搭建指导：教师演示搭建要点： 从低到高搭建，先固定支架，再安装轨道。 先搭直线轨道，再衔接曲线轨道，确保接口平滑紧密。 用软尺或细绳测量轨道总长，确保达到2米以上。 调整支架高度制造坡度，高处为起点，低处为终点。 分组制作：各组按照设计图开始搭建，教师巡视指导： 若轨道衔接不紧密，建议用胶带固定或调整接口角度。 若小球脱轨，检查是否坡度太陡或曲线半径太小，引导调整坡度或轨道形状。 提醒小组分工（如1人搭支架、2人装轨道、1人测试小球运动）。 测试与优化：各组完成搭建后，用小球测试，记录问题（如“某段曲线轨道小球脱轨”），共同讨论解决方案并修改。 （四）总结与评价（约10分钟） 成果展示：各组展示过山车模型，演示小球滚动全过程，介绍设计亮点（如“我们用了7条直线和4条曲线轨道，通过调整支架高度控制坡度，小球没脱轨”）。 评价要点：围绕“轨道长度、直线与曲线轨道、小球是否脱轨、模型稳固性”进行评价，肯定成功经验，分析不足（如“轨道总长够，但曲线轨道衔接处太陡导致 ... ...
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