【核心素养目标】1.4 设计塔台模型 教案设计

1.4 设计塔台模型 教案设计 一、教学目标 （一）核心素养目标 1. 科学观念：明确塔台模型设计需综合平衡高度、稳定性、承重能力、抗风抗震性、成本等多因素，理解三角形结构、上轻下重、上小下大等科学原理在工程设计中的应用，认识工程设计的复杂性与系统性。 2. 科学思维：能针对塔台模型的建造要求，分析设计难点并提出解决方案；能通过反思与优化，不断完善设计方案，提升逻辑推理与问题解决能力。 3. 探究实践：能小组合作，结合给定材料（70根20厘米吸管、剪刀、胶带、尺子），制定符合要求的塔台模型设计方案；能用文字、绘图、标注等形式清晰表达设计创意，明确各部分结构、材料用量及拼接方式。 4. 态度责任：保持对工程设计的浓厚兴趣，乐于与组员沟通协作，主动倾听他人意见并优化方案；培养反思意识和工程师的责任意识，感受工程设计中“反复完善”的核心特质。 （二）具体教学目标 1. 能准确复述塔台模型的核心建造要求：高度60厘米、底部可移动、不粘连桌面、稳固承重、抗风抗震、美观价廉（节省材料）。 2. 能结合科学原理，设计出包含三角形框架、上轻下重/上小下大等稳定结构的塔台模型，明确各部分的尺寸、材料用量及固定方式。 3. 能完成规范的设计图（含正视图、侧视图、俯视图），并配以文字说明，标注关键数据（如高度、底座尺寸、吸管用量）和结构特点。 4. 能针对设计中的难点（如如何保证高度同时不倾倒、如何增强抗风抗震性）进行小组研讨，提出合理的解决办法。 5. 能根据课堂练习和他人建议，对标书进行优化调整，为后续模型制作奠定基础。 二、教学重难点 1. 教学重点：结合建造要求和科学原理，完成包含设计图、文字说明、关键数据的塔台模型设计方案；明确稳定结构在设计中的应用。 2. 教学难点：平衡多设计因素（如高度与稳定性、承重与成本），解决“保证60厘米高度不倾倒”“增强抗风抗震性”等核心难点。 三、教学准备 1. 多媒体课件（包含工程设计流程回顾、塔台模型建造要求、稳定结构原理、设计图示例、课堂练习、难点解决方案提示等）。 2. 实践工具：《塔台模型设计方案表》（含设计图绘制区域、文字说明栏、材料用量统计栏）、A3绘图纸、彩笔、直尺、量角器（辅助绘制三角形结构）。 3. 参考资料：不同塔台结构示意图（如三角形框架、上轻下重结构）、材料用量计算示例。 四、教学过程 （一）回顾导入：明确任务，聚焦要求 1. 旧知衔接：提问：“上节课我们完成了塔台竞标标书，工程建设的下一步是什么？”（引导学生回忆：在限制条件下设计→制作模型），强调“设计图是制作模型的重要依据”。 2. 任务明确：播放课件中塔台模型的建造要求，逐条明确核心指标： - 高度：60厘米（误差不超过±2厘米）； - 底部：可移动、不粘连桌面； - 性能：稳固站立、能承重、抗风（抵御中等风量）、抗震（抵御较强震动）； - 成本：使用70根20厘米吸管，尽量节省材料； - 外观：结构合理、美观。 3. 难点预判：提问：“要同时满足这些要求，我们可能会遇到哪些难题？”结合课件提示，引导学生聚焦核心难点：如何保证60厘米高度不倾倒？如何增强抗风抗震性？如何平衡材料用量与稳定性？ 设计意图： 以工程设计流程为衔接，让学生快速进入“模型设计”环节；逐条明确建造要求，避免设计偏差；难点预判能帮助学生提前聚焦核心问题，为后续研讨铺垫，契合课件“科学聚焦”的设计逻辑。 （二）科学探究一：原理回顾，破解难点 1. 稳定结构原理回顾：出示课件中“稳定结构”相关知识点，结合实例讲解： - 三角形结构：最稳定，能有效分散力，增强承重和抗变形能力（对比四边形易变形的特点）； - 上轻下重/上小下大：降低重心，减少倾倒风险（如篮球架、金字塔的结构）； - 接口固定：吸管连接处用胶带 ... ...