2023学年完整版《找拱形》参考

《找拱形》教学参考背景和目标在研究了典型的拱形的特点后，本课进一步发展学生对拱形的认识：认识圆顶形和球形等具有拱形相似特点的弧形结构；认识生活物品中的拱形；认识生物体中的拱形。这不但使学生对拱形的概念加深，也使学生过程与方法的能力有所提高。本课有三个活动。第一，了解圆顶形和球形的承重特点。狭义的拱形概念是指像上一课纸拱、瓜皮拱那样的拱。其他由不同曲面构成的形状分别叫圆顶形、球形、弧形、抛物线形，等等。广义的拱形结构概念则包括所有的弧形，因为它们有共同的特征，又称作弧形结构。基于学生的水平，我们采用狭义的称呼。“找拱形”就是要在圆顶形、球形、不规则弧形结构中找出拱形的特征，采用的方法是引导学生把圆顶形、球形看成是拱形的组合。使学生对弧形结构有一个概貌性的了解。第二，观察分析塑料饮料瓶形状结构的设计。让学生通过观察、分析悟出其中的道理，可以提高学生观察、分析能力，体会到科学技术与生活的密切联系。这项活动有综合性、开放性特点，可以涉及美观、方便或其他方面的一些问题。第三，了解生物体中的拱形结构。与生命世界的学习联系，加深对生物体结构与功能关系的认识。科学概念圆顶形、球形等有和拱形相似的特点，可以承受很大的压力。过程与方法用已有知识对常见弧形结构承受力的特点作解释。发展观察、联想和逻辑推理能力。情感、态度、价值观感受科学技术对我们生活的影响。教学准备为小组准备：完整的和对半剖开的乒乓球，完整的和剪开的塑料饮料瓶。教师自己准备：类似拱形、圆顶形和球形的物品或相关图片，若干根相同的硬纸条（演示拱形拼成圆顶形和球形）。教科书说明本课开篇引导学生回顾拱形结构承重的特点，说说知道的拱形建筑。插图从左至右是黄土高原上的窑洞、古代拱门、现代拱形屋顶。这是连接上一课和这一课的纽带。接着引申到圆弧形物体，提出它们“有相似的特点吗”的问题展开研究。第一部分：了解圆顶形和球形承受力的特点本部分先让学生知道什么是圆顶形和球形，然后观察对半剖开的乒乓球壳，通过“看”“捏”发现乒乓球壳本身不厚、较软。接下来做实验，三个剖开的乒乓球壳承载了一大摞书。最后用手捏、压乒乓球，乒乓球“纹丝不动”。这些都会让学生直接感受到圆顶形和球形承受力的特点。找圆顶形与拱形相似的地方，是要学生从“形”上找相似，插图表现了一个拱形以拱顶和拱脚中点连线为轴旋转，就成了圆顶形的情景，所以圆顶形可以看成是若干拱形的组合。试着解释圆顶形承受压力的特点，是要学生在“力”上作分析，教科书对圆顶形特点作了简要说明。对球形认识的思路与此相同。拱旋转成球形的插图强调了球形是以拱脚连线为轴旋转形成的。最后让学生再举一些类似拱形的形状以扩展拱形的概念。悉尼歌剧院、中国国家大剧院两幅插图为学生举例提供了借鉴，它们的一个共同特点是内部空间很大但是没有柱子，这正是它们形状和结构的优点所在。第二部分：观察分析塑料瓶形状设计的科学道理教科书前三句话提示了用比较观察、分部分观察、用手捏观察等方法来观察研究。塑料瓶的上部是圆顶形（有的是明显的圆锥形，瓶口是圆柱形）。中部瓶身是圆柱形，表面有环状的拱形，竖着的拱形或其他凸凹形状。底部一般向内凹进去，类似圆顶形。最厚的地方是瓶口，最薄的地方是瓶身。分析起来，这些都与瓶子承受力的需要有关。在实际教学时，可能对形状结构知识有多方面的涉及，还可能涉及美观、实用、方便等内容。第三部分：了解生物体中的拱形结构教科书列举了人的头骨、肋骨及足拱构造，还有龟壳、贝壳等。这部分可以使学生从结构与功能的角度对生物体构造有更深的认识。这样的例子很多，教学中可以再多举一些。教学建议本课教学开始时，先回忆拱形承重的特点，观察一些典型的拱形建筑。这是向本课内容过渡的需要。然后让学生观察一些弧形的东西，大到建筑（图片），小到物品。指出我们周围有许多圆弧形的东西，老师可通过提出问题，把教学引导到研究课题上来。1.认识圆顶形、球形承受力的特点。（1）观察一些圆顶形建筑和物品的图片。告诉学生这些形状叫圆顶形或半球形。提出问题：圆顶形承受压力的能力如何？（2）通过对乒乓球的观察、实验和分析，认识圆顶形承受力的特点。①观察剖成两半的乒乓球，看一看球壳的厚薄，捏一捏皮的软硬。（可以看到乒乓球球壳并不厚，很薄；捏乒乓球皮，感觉比较软）把半个乒乓球扣在桌上，向下压它，感觉又如何？（感觉很硬）②我们在三个这样的半个乒乓球上放书，看能放多少本？（可以放很重的书）试着解释一下，为什么能承受这么重的书？③用纸条弯成拱形，演示说明几个相同的拱形可以拼成一个半圆形。这样把教科书上无形的说明变成了有形的实体，学生更易理解。有条件时，让学生亲手做一做，把几根纸条粘成一个半球形。提问：拱形承重时拱脚是要用力抵住的，圆顶形还需要抵住吗？可以作个比喻，如果几个人手牵手围成一个圆圈，每个人都向外退，能退开吗（这里的每个人都相当于一个拱的拱足）？（3）借助对圆顶形特点的理解，认识球形承受力的特点。首先让学生用手掌压乒乓球，说感觉（感觉很难压瘪）。然后师生共同分析，两个半球形可以组合成一个球形，球形也可以看成是若干个拱形的组合（用纸条拱形照教科书中方法演示）。球形在各个方向上都是拱形。球形的任何一个地方受力，力都可以向四周均匀地分散开来，所以球形比任何形状都更坚固。2.塑料瓶形状的观察和分析。（1）要指导学生用比较、分部分、手捏的方法来进行观察。教科书上的“塑料饮料瓶的观察记录”清楚地标明了观察的内容和部分。可以用这个表指导学生观察和记录。观察后的分析也按照这个表的项目进行，对每个项目问一个为什么。（2）这部分的研究开放性较强，因为瓶子形状的设计还要考虑美观、容易生产、使用方便等方面，所以学生的见解不一定相同。教学时放开解释，只要见解有道理即可，不求统一答案。我们更追求的是让学生乐于观察、喜爱分析、独立思考。（3）在我们周围，利用弧形增加材料强度的例子很多，如在小勺的把上压一个弧形的槽，在薄塑料碗、纸碟子上压凹凸痕等。教师还可以再提供一些材料，扩展学生的见识。3.认识生物体结构中的拱形结构。（1）人们利用拱形、圆顶形、球形的特点创造了很多人造物体，在自然界，有没有天然的拱形呢？我们自己身体上有