教学设计9.19最后修订

1、教学设计 北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛教学基本信息课名轮轴是否属于地方课程或校本课程学科科学学段高年级五授课日期2015 年 10 月教材书名：科学（第六册）出版社：首都师范大学出版日期： 2010 年 6 月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者沈文炎永顺镇中心小施者沈文炎永顺镇中心小导者曹春浩通州区教师研修中他参与者指导思想与理论依据指导思想我想通过学生探究辘轳发明的过程来探索一种简单机械轮轴。 这个探究过程是利用我自己研制的轮轴教具模型实现的，通过改进辘轳取水装置为线索，渗透轮轴是由杠杆演化而来，

2、是杠杆的变形，在这个进程中，学生主动参与探究过程，逐步研究这种装置怎样更省力，更方便，完善建构轮轴的模型。再用模型轮轴去寻找解释生活中轮轴，尝试运用轮轴原理解决问题。理论依据模型与建模过程是学生根据研究问题和情境， 在对客观事物抽象和概括的基础上构建易于研究的、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型和概念的过程。建模能使物理问题化繁为简、 化难为易， 起到降低教学难度的作用， 易于学生理解和掌握物理研究对象的本质特征及其规律。 我在学生建立模型过程中， 利用生活中的辘轳作为原型研究对象， 把轮轴的轴简易为一个特定的竹筒， 把轮简化为一根竹棍， 逐渐过渡到多根竹棍，最后到竹轮形成，学生将逐步建构

3、轮轴的模型。建模具有良好的科学预见性：由于理想模型的抽象过程中舍去了大量的次要因素，突出了事物的主要特性，这就便于发挥逻辑思维的能力，从而使得研究结果能够超越现有条件，指导研究的方向，形成科学的预见，得到重要的物理规律。我的学生在探究取水情景时，发现竹筒可以转动不省力， 后来通过改进证实了前面学生的猜想，在一次又一次的猜想和实践过程中，改进革新取水的方法，最终完成轮轴模型建构，充分阐释了建模的可预见性。本课在设计时， 充分考虑建立模型的化简为易和建模的可预见性，故此围绕这两种建模特质来建立轮轴模型，并设计实施本节课的各个环节。教学背景分析教学内容单元分析轮轴一课是首师大版小学科学教材第6 册的

4、第1 单元“机械与工具”的第3 课的内容。本节课是在学习了杠杆、滑轮之后编排的。通过本节课的学习， 既可以对机械具有省力或者方便的特点进行知识的进一步巩固和深化，是本单元的重要内容。但是，在如此图 1重要的一课上， 却出现了一些设计上的问题，例如杠杆 一课中我们可以用杠杆尺来探究它的规律，建立杠杆模型（如右图 1）；滑轮一课我们可以利用滑轮来滑轮研究其规律（如右图 2）；斜面 一课我们可以利用一块木板作为模型来研究图 2斜面省力的规律， 不管是杠杆、 滑轮还是斜面我们都能很好地找到与之相对应的模型来进行教学；然而轮轴一课，在设计本课之前我们无法找到相对应的轮轴模型来进行研究，如果用阀门来建模，

5、 扳手式的轮轴不好理解，车把式的轮轴也不好理解；还有在我们配备的机械实验盒中的轮轴教具存在缺陷，主要表现在，组装好的轮轴装置（如下图1），确实有大小轮的存在，但是两个轮和轴是分开的，当轮转动时中间的轴并没有转动，这就不是轮轴，还有学生无法感知到用力的大小；其次如果把小轮当作轴使用，体现不了轮的大小与省力之间的关系， 也没办法解释生活中各种各样的轮轴工具；再次，在测量用力大小的过程中，我发现测力计的使用是倒着的，不能直立规范的使用而测力（如下图2），这样做不规范。而我的设计和教具能够做到测力计的正确使用测力（如下图3）因此，在这节课的教学过程中，学生需要对轮轴的结构、运行方式、 省力规律、各种变

6、形等各方面的认识，对轮轴形成丰富的表象。 我需要用到一种多功能的轮轴教具，逐步建构轮轴的模型，来充分认知轮轴，这也是我想从根本上设计本课的症结所在之一。本课教材内容分析首先本课原来内容是这样描述轮轴的，即有轮有轴的工具叫轮轴，这只是一般标准轮轴的外在轮廓， 而没有阐述出来轮轴的精髓， 轮轴是一种轮带动轴转动， 亦或是轴带动轮转动的工具，都是围绕轴心转动；其次，轮轴的轮大小对于轮轴的影响在课文中也没有体现，当轮带动轴转动时，轮越大省力的效果就越明显；再次，轮轴作为工具在日常生活中使用，是要根据日常生活中的实际要求进行安装配置的，不见得是轮越大越好；最后，在课文中，实验时使用测力计是倒置的， 这是

7、不符合科学仪器使用规范的。我在设计本节课时同样充分考虑了上述 4 种不合理的因素。在本科的设计和处理上， 没有涉及到当轴带动轮转动时的规律，主要是课标没有明确的要求； 课表中的要求是： 知道利用机械可以提高工作效率，了解一些简单机械的使用，如斜面、杠杆、 齿轮、滑轮等。其次，一节课的时间也无法探究更多地内容。学生分析1、学生在本单元前两课就已经认识了一些简单的机械，知道了人类使用机械是为了更好的为我们的生活和生产服务， 主要是从省力这一方面来研究的。经过课题杠杆的学习，学生对简单机械的存在有了进一步认识，从心理上和知识背景上都具备了学习本课题的条件。但是学生对轮轴的学习及它在生产和生活中的用途

8、缺乏系统了解。2 、在多次的上课实践证明，学生的需求和学习任务难度只要设计合理，学生就能很好的通过任务， 在相对宽泛的框架内，跟着引导者的节奏，环环相扣的完成本节课的教学任务建立轮轴模型，解释生活中的轮轴事物。我在按照原教材进行教学后评测，发现一些学生不能解释变形的轮轴工具，例如此题，学生选择D项 65.56%，ABCDE都选的占12.33%，选择其他项选择占22.11%，也不会解释ABCE项哪儿是轮，哪儿是轴。说明，学生不能用已经对轮轴形成的表象来认识和解释各种变形的轮轴。教学方式 ：以情景为依托的探究式教学教学手段 ：利用自制教具建立井中取水的情景，以学生形象化的思维为主体，建构模型技术准

9、备 ： 1. 制辘轳产生的套件：能够绕固定点转动的竹筒、短竹棍，长竹棍、摇柄等2.重物（组合在一起的4 个钩码） 3. 测力计 4. 铁架台 5 一些生活中运用轮轴原理的事物等教学目标 ( 内容框架 )通过创设怎样省力、方便的从井中打水的情境，运用短棍、长棍、摇把搭建辘轳，即建构轮轴的模型，并在不断地打水实践中认识到，当轮带动轴转时省力，而且轮越大越省力。在探究辘轳的产生及作用的过程中， 能够逐步抽取出轮轴组成、 运行、作用等抽象的概念，培养学生的形象思维能力。3. 在实践活动中感受到科学与我们的生活息息相关，激发学生探究生活中的科学的热情，培养学生积极参加科学实践活动的兴趣。教学重难点重点：

10、建构轮轴的模型。难点：解释轮轴模型教学流程示意( 可选项 )教学过程教学步骤（一）导入出示图片， 问：“你有什么方法把井中的水提上来？”学生说可以直接拉绳子把水提起教学过程 ( 文字描述 )意图时间首先，开门见山，直接把学生带入到研究的问题中来；其次隐含着和简单机械相联系。本2 分单元的第一、第二课分别是杠钟杆和滑轮，是运用简单机械做来，还有说搭个架子，通过架子把水提起来，可以归结为一类直接，一累用到了工具（二）建构轮轴模型。出示工具（具体写出什么工具照片），问：“你能利用这个工具把水提起来吗？”学生分组实验： 试一试怎样用这个工具把水从井中提上来， 学生知道转动竹筒可以把水提上来；还可以把线

11、放到竹筒上拉线使竹筒像定滑轮一样把水提上来。运用短竹棍和竹筒结合，把重物提起来。出示短竹棍，问： “你试一试，再多出一件竹棍，有什么好办法？” 追问：“与直接提水相比你有什么样的感受？”学生分组研究运用竹棍和竹筒结合，把水提起来。这个过程学生能充分体会到用了竹棍后，感受到比直接提水要轻松的多学生分组测量运用短竹棍提起重物的力和直接提起重物时的力。交流、分析数据。探究长竹棍是否更省力。学生通过在短棍上不同位置上测量的力，发现竹棍上测力点不同， 得到的测量数据也不同，可能会呈现一定的关系事情，现在也是用引导学生建立使用工具的意识；最后把生活的场景简约的呈现出来，为建构轮轴模型做铺垫，也为把轮越大越

12、省力的原理运用到实际中时，与受到客观条件制约的冲突埋下伏笔。学生知道竹筒能够绕固定点即轴心转动，同时这里也隐含2 分着竹筒是定滑轮的变形，用竹 钟筒提起重物不省力也不费力。为建构轮轴模型的要素之一“轴能够绕固定点即轴心转动”做事实依据积累。知道运用短竹棍和竹筒能够3 分结合起来，竹棍带动竹筒转钟动，提起重物，为建构“轮带动轴运动的运行方式”积累事实资料。其次为解释变形轮的做形象思维的支撑。通过对比发现利用竹棍省力；6 分为建构“轮带动轴转动省力”钟的作用积累具体的事实资料 。渗透“轮轴是变形的杠杆”的省力原理。知道长竹棍比用短竹棍抬高6 分重物更加的省力。 为建构“同 钟一个轴，轮越大越省力”

13、 的规律积累事实资料。探究不是竹棍越长越好，受到现实条件的限制问：“同学们要想再更省力一些你还能怎样改进我们的装置？”学生通过前面的数据分析，使用长棍切身性体验知道了棍越长越省力完善模型，抽提概念问：“如果再给你更多地长竹棍， 你会怎样利用它把水提起来？”学生分组活动：运用多根竹棍尝试更方便的把水从井里提起来。学生根据怎样更方便利于操作，把单一手柄式的轮轴，发展到绞盘式的轮轴，在进化到园轮式轮轴，继而轮轴模型建立成功。如下图。小结问：“老师这个动作像在做什么？”生：“开车”师：“那我们把外面这个带动竹筒转动的圆轮叫做轮，中间的竹筒叫做轴，把这种装置叫轮轴。”思考现实生活中井水是怎样提起来的学生

14、讨论出了几种打水情况，如图所示，发现只有摇柄式的辘轳是最方便取水的，而且比较省材料。在这里渗透竹棍越长，运动的距离越长；学生想象使用更长2 分的竹棍更省力与实际使用出钟现的困难相矛盾，引发学生思考“怎样改进提水工具？”既包含怎样改进省力，也包含怎样改进便于操作。从而激发了学生进一步探究的兴趣。认识到竹棍的运行轨迹是圆，形成一个“竹轮” ，为建构轮5 分做事实的支撑。用 “竹轮”钟的形成过程，引导学生从事实资料的具体形象的思维中，抽取出轮带动轴运动的本质，舍去竹筒，竹棍的具体形象，从而建构了轮轴模型。轮轴建立完成，充分知晓轮带1 分动运行的规律具有省力、方便钟的特点。学生在这个过程中知道生2 分

15、活中的一些轮轴会受到场钟地、材料的限制，因地制宜的进行优化， 辘轳就是一种即方便又省材料还能省力的轮轴简化升级版。（三）运用轮轴模型认识、解释生活中的轮轴。感受还有研究的空间，继5 分续研究还有更多的收获与成功。在实践活动中知道钟手摇转笔刀是运用轮轴原理，能分析出哪儿是轮哪儿是轴，对轮轴有一个强化的理解和消化）（四）下课PPT出示羊眼钉）这是羊眼钉，要想把它钉到木板里去，如果手拧不动，我们该怎么做？下节课再汇报，这节课就上到这儿，好了，下课。学生通过一些列的活动知道轮轴的应用不仅要符合日常需求，而且具有省力、方便的特点。羊眼钉是学生学习轮轴后的一个课外延伸，学生知道徒手拧不动时，可以查一个棍子

16、到羊眼中，把轮加大，能更省力的把羊眼钉钉进木板。分钟板书：记录单：学习效果评价设计标准水平 1水平 2水平 3主动性对情景不感兴趣对情景感兴趣对情景持续感兴趣对建模的投入自己的分工没有执行自己的分工被动（同伴老师主动执行自己的分工提醒）执行思考迁移被动发现改进辘轳的偶尔发现改进辘轳的办法多次发现改进辘轳的办法办法解释生活中的能解释 1、2 种轮轴生能解释 3、4 种轮轴生活生产能解释 5、6 种轮轴生工具活生产工具工具活生产工具教师评语：本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500 字数 )（一）原型的选取恰当，轮轴模型建构发育过程连贯有序在不同版本的教材中一般都有一个“轮和轴实验

17、”。在这个实验中是用轴提重物，在轮上用力而生活中的轮轴有很多，如方向盘、螺丝刀、螺丝刀、开瓶器、管道截门、辘轳、扳手等。哪个轮轴原型和这个实验装置最接近呢？是辘轳， 而且本课 “轮和轴的实验” 转化成了用不同长度的竹棍带动竹筒提水的实验，做到了把原型与 “轮和轴的实验”相统一，原型抓点准确；学生从轮轴的“轴”开始建构，从功能上（省力、方便）不断完善改进装置， 也就是从结构与功能的关系中，逐渐依次地建立扳手式轮轴模型，再到绞盘式轮轴模型，直到建立标准的圆轮式的轮轴模型，其过程衔接连贯有序，设计精巧。在探究辘轳的产生及作用的过程中，学生逐步形成对起轮轴组成、 运行、 作用等本质属性的全面认识，由原

18、型辘轳建构一个模型- 轮轴。在这个过程中，培养学生的形象思维能力。（二）概念与工程的有机融合、工程条件的优化和权衡诠释合理学生在建立轮轴模型的工程中，实际上也是在制作一个微小的工程打水工具，打水工具的制作过程中又自然渗透了轮轴的概念，可谓水乳交融， 工程与概念的建立交互生长， 互促互进； 学生竹棍越长越省力，使用更长的竹棍转动竹筒时，学生发现不好操作，也不能转整圈，学生很快就能发现， 理论的实践必须跟实际结合起来，竹棍并不是越长越好。充分阐释了工程的实施必须充分考虑标准和现实局限的关系，使标准与现实局限相统一， 达到最优化的状态。（三）转换测力方式，数据科学有效在多个教材版本中，对于轮轴省力的学习要么没有使用测力计（如图），要么测力计倒挂使用（如