六上2-5《做框架》徐利红
六上《形状与结构》单元教学设计 |
小学科学教学网资源建设团队 徐利红
【教材简析】
通过前面4节课的学习，学生已经认识到形状与承受力之间的关系。本课主要是研究框架结构，教科书的开始部分通过起重机架、输电线铁塔、过山车等插图使学生直观建立起“框架”的概念，并提出“我们来做框架”的探究活动。
第一，做简单框架。本课从三角形和四边形这两种简单框架开始研究，通过实验和动手制作活动，使学生认识和发现三角形框架稳定、四边形框架不稳定后，自然过渡到“怎样加固四边形框架”的思考中，激发了学生研究结构与稳定性关系的兴趣。同时，教科书中通过漫画小人的推和拉的动作启发学生想象斜杆在不同情况下产生的作用，为下一个活动作认知和技能上的准备。
第二，做一个坚固的正方体框架。这部分内容通过“加固这个正方体框架，可以在什么位置加斜杆”、“ 如果正方体框架承载向下的压力，哪些地方可以不加斜杆”等启发性问题，引导学生在本活动中进一步认识框架结构的特点，掌握加固框架的技能，体验框架的巨大“力量”。教科书还要求学生试分析一根斜杆的作用，而不是只抽象地说说斜杆的作用。
同时，在课文的最后还提出了“观察哪些地方使用了框架结构，使用这些框架结构有什么好处”这一探究问题，并通过“空调外机支架和房屋屋顶”这两幅插图使学生的探究活动延伸到了课外。
【学情分析】
通过前面4课的学习，孩子们已熟知了几种常见的形状结构，研究了条形材料抗弯曲能力与形状的关系等。这节课就要引导学生认识框架结构的特点，研究加固框架结构的方法。
不过，框架结构在生活中虽然比较常见，但孩子们对框架结构的特点和作用的认识是浅显的，并未经过实践性的研究与思考。同时，本课对孩子们的动手能力、创造能力、思维能力也是一个挑战，在做三角形和长方形框架时，要重点指导学生掌握皮筋的捆绑方法，鼓励孩子通过同伴合作来完成。
【教学目标】
科学概念目标
1.知道像铁塔这样骨架式的构造叫做框架结构。
2.三角形框架具有稳定性，利用三角形框架（增加斜杆）可以加固框架结构。
科学探究目标
1.尝试用三角形框架（增加斜杆）来加固正方体框架。
2.用较少的斜杆设计制作一个可以承载重物的正方体框架。
科学态度目标
1.体验在小组内动脑、动手合作做框架的必要性；知道在设计制作活动中，需要考虑节约材料以降低成本。
2.逐步培养不怕失败，愿意不断改进实践的科学精神。
科学、技术、社会与环境目标
1.在加固正方体框架的活动中经历设计、制作、测试、调整等基本步骤，实现用较少的斜杆加固正方体框架的目标。
2.了解“框架结构”的科学原理在日常生活及建筑科学中的实际应用。
【教学重难点】
重点：认识三角形的稳定性在框架结构中的作用。
难点：掌握运用三角形框架（增加斜杆）加固四边形框架的初步方法，能试着分析其中一根斜杆的作用。
【教学准备】
教师：多媒体课件，一个活动的四边形框架（长约80cm，宽约50cm，四角用螺丝钉固定）、一个小的正方体框架（与小组的正方体框架相同）。
小组：课前自制三角形和四边形框架各一个、正方体框架1个，小木棒若干（适合做斜杆）、橡皮筋若干、科学作业本。
【教学过程】
一、创设情境，导入新课。（预设4分钟）
[材料准备：埃菲尔铁塔的模型]
1.（教师出示埃菲尔铁塔的模型及ppt图片）同学们，这个建筑你们认识吗？（埃菲尔铁塔）谁能给大家介绍一下（指名说）。教师补充：法国巴黎的埃菲尔铁塔高320.75米，由钢铁建筑之父埃菲尔设计，现已历经100多年的风风雨雨仍屹立不倒。这座表现现代建筑技术和艺术的铁塔成了法国的标志性建筑，并闻名于世，这其中的奥秘在哪呢？
2.类似这样结构的建筑物还有很多，我们一起来欣赏（ppt出示图片：石油钻井架、北京鸟巢体育馆、高压架线塔、过山车、木结构房顶等）。在观察欣赏的过程中，请同学们想想这些建筑物有什么共同的特点。（指名口头交流：不密封、空心的、中间可透风、骨架一样的等。）师ppt出示：像铁塔这样骨架式的构造叫做框架结构。 今天，就让我们通过做框架来研究其中的科学道理吧。（板书课题：做框架）
二、探究1：做简单框架（预设10分钟）
[材料准备：每组于课前自制的三角形和四边形框架各1个，小棒2根（可以做斜杆）、橡皮筋若干、一个大的活动四边形框架]
1.过渡：（ppt出示吊车塔图片）请学生观察后回答：组成大型框架结构的“小格子”一般是什么形状？为什么大多做成三角形而不做成长方形或其它形状呢？
2.探究：请每个小组把自制的三角形框架与四边形框架拿出来，我们一起来研究，每个同学尝试对三角形与四边形框架用力，看看它们受到力的作用时有什么不同，哪一个容易变形？（（ppt出示：三角形的框架要牢固，四边形的框架容易变形。）
3.思考实践：怎样加固四边形框架？ （小组交流加固方法→动手加固四边形→ppt小结多种加固方法→检验加固效果）
过渡：同学们，实践证明，哪种方法的加固效果好？（在四边形里加入小棒，使里面产生了三角形，利用三角形的稳定性来加固四边形的效果好）可这是为什么？我们不妨来体验一下。
4.体验：（师出示一个大的活动四边形框架和漫画小人的推和拉的动作演示ppt）同学们，这是一个四边形框架，我们请两位同学上台体验斜杆的作用。大家请看漫画，其中一位同学当“斜杆”，用两手分别握住四边形的对角，另一位同学从四边形的角上用力，然后请把你们的体会大声地告诉同学们，好吗?（两位同学利用大四边形进行动作演示，体验四边形框架中斜杆起到的推和拉的作用，师根据学生的体验，结合ppt解释斜杆的作用。）
三、探究2：做一个坚固的正方体框架（预设22分钟）
[材料准备：制作好的正方体框架若干（一个作为教师演示用，其余每组一个）、斜杆若干，橡皮筋若干、科学书或者测试用的重物若干]
过渡：我们刚才研究的是三角形和四边形的框架结构,在实际生活中许多框架结构都是立体的，老师这里有个立体的框架，它是稳固吗?我们来测试一下。(师演示：在加固前的正方体框架上放书，测试框架的承载能力，生及时记录在作业本第1题)。
1.过渡：如果埃菲尔铁塔也是这样的框架结构，那恐怕早就倒啦。那么，你有办法加固这个正方体框架吗?
2.我们来一个加固正方体框架的比赛。ppt出示几个问题引导各小组思考：
(1)加固这个正方体框架，可以在什么位置加斜杆？
(2)如果正方体框架承载向下的压力，哪些地方可以不加斜杆？
(3)小组活动：用较少的斜杆加固正方体框架。请小组交流后，在作业本上画出草图，并计算材料：我们计划使用（ ）根斜杆；接着，请小组同学一起按方案加固正方体框架。
(4)设计制作时间为6分钟，音乐响起请立即收拾材料，并准备检测框架的承重能力！
3.检测承重能力：（1）在加固后的正方体框架上面放科学书（或者压重物），框架变形即止。（2）统计承载的科学书数量，承载本数多的小组胜利。（3）如果承载本数多一样多，则用斜杆最少的小组获胜。
4.分析测试结果:（1）承重能力好的正方体框架，有什么共同的特点？承重能力差的正方体框架，有什么共同的特点？（2）你们组的加固方法可以怎样改进？（3）在加固正方体框架时，如果从“牢固、省料、美观”三个方面排序，你会怎么排，请简单说说理由。
5.改进调整：小组重新设计并加固正方体框架。（根据实际，小组交流改进方法，改进时间为5分钟，音乐响起请立即收拾材料，各组自行对二次加固的框架进行测试记录分析<若课堂时间来不及，可建议学生在课后自行测试>。）
6.小结：同学们，通过二次改进，你们组有什么收获和体会?（请1～2个小组代表交流）
四、拓展：寻找身边的框架结构。（预设4分钟）
[材料准备：相关ppt]
1.过渡：同学们，框架结构在生活中比较常用。（ppt出示空调外机支架和轻钢别墅的图片）请看，它哪些地方使用了框架结构，你知道使用这些框架结构有什么好处吗？（师结合ppt演示与进行交流，在空调外机支架的分析中，要学生具体说说斜杆需要形成了什么样的力使它能阻止框架倾斜、垮塌；分析轻钢别墅时，选择一个三角形进行演示分析即可。）
2.你还知道生活的哪些地方使用了框架结构?（指名说）
3.欣赏:同学们，这是往届校友制作的框架作品，我们来欣赏（播放ppt）。你喜欢哪个作品？为什么？希望同学们在课后也能制作一些牢固、美观的框架作品，下节课带来与大家分享。
【板书设计】
5.做框架
三角形 稳 定
四边形 不稳定
加斜杆 （推、拉） 稳 定
【作业设计】
1.（ C ）具有稳定性，利用（ C ）可以加固框架结构。
A.正方体框架 B.长方体框架 C.三角形框架
2.在架设水泥线杆时，在线路需要拐弯的地方，往往要在线杆上拉一根拉线与地面形成三角形，这样子是为了（ B ）。
A.使线杆整齐美观 B.增加线杆的稳定性
C.增大线杆抗风能力
3. 下面的框架中，哪个稳定性能最好?（ C ）
