2025秋教科版（2024）科学三年级上册第三单元《7.设计和制作“过山车”》教学设计

2025秋教科版（2024）科学三年级上册第三单元《7.设计和制作“过山车”》教学设计教材分析《设计和制作“过山车”》是教科版（2024）科学三年级上册第三单元“物体的运动”中的重要一课。本单元围绕物体运动展开，而本节课作为单元的实践应用课，旨在让学生综合运用之前所学的物体运动形式、位置与方向等知识。通过设计和制作“过山车”模型，学生将深入理解物体在轨道上的运动特点，包括速度变化、运动路线等。同时，体验工程设计的基本流程，即明确问题、确定方案、设计制作、改进完善，培养学生的科学思维、实践操作以及创新能力，实现科学知识与工程实践的有机融合。学情分析三年级学生正处于对世界充满好奇、具有强烈探索欲望的阶段。在之前的学习中，他们已经对物体的运动有了一定的感性认识，了解了直线运动、曲线运动等基本运动形式。然而，将这些知识综合运用到实际的设计和制作中，对他们来说仍具有一定挑战性。学生在小组合作中可能会出现分工不明确、意见不一致等情况，但这也正是培养他们团队协作和沟通能力的良好契机。他们具备一定的动手能力，但在精确测量、合理规划以及解决实际问题方面还需要教师的引导和帮助。核心素养目标科学观念：学生能够理解物体在“过山车”轨道上运动的基本原理，包括重力、摩擦力、惯性等对物体运动的影响，认识到力与运动之间的关系，形成科学的运动与力的观念掌握“过山车”设计与制作中涉及的科学知识，如轨道坡度、弯道设计与物体运动速度、方向变化的联系，构建起工程设计与科学原理相结合的认知。科学思维：通过设计和制作“过山车”，学会运用规划、推理、优化等科学思维方法，分析和解决在设计与制作过程中遇到的问题，培养逻辑思维和创新思维能力。能对“过山车”的设计方案和制作成果进行批判性思考，根据测试结果分析问题产生的原因，提出改进措施，提升科学探究和问题解决能力。探究实践：熟练掌握设计和制作简易“过山车”的方法与步骤，学会使用常见材料（如卡纸、吸管、胶带等）和工具（如剪刀、尺子等）进行模型制作，能够规范地进行测量、搭建和调试。积极参与小组合作探究活动，在小组讨论设计方案、分工协作制作模型、共同测试和改进“过山车”等过程中，锻炼实践操作能力、团队协作能力和沟通能力，提高综合实践素养。态度责任：激发学生对设计和制作“过山车”的兴趣和热情，培养主动探索、勇于尝试、敢于创新的学习态度，保持对科学探究和工程实践的好奇心。让学生认识到团队合作在完成复杂任务中的重要性，增强责任感和集体荣誉感；树立严谨认真、精益求精的科学态度，养成在实践中尊重科学原理、遵循设计规范的意识。教学重难点教学重点：理解“过山车”设计与制作的基本要求和科学原理，掌握设计合理轨道的方法，包括坡度设置、弯道连接等。能够以小组合作的方式，按照设计方案完成“过山车”模型的制作，并进行测试和优化。教学难点：引导学生综合考虑多种因素（如轨道长度、坡度大小、弯道角度等），设计出既符合科学原理又具有创新性和趣味性的“过山车”方案，培养学生的综合设计能力。在制作和测试过程中，帮助学生分析和解决“过山车”运行中出现的问题（如小车脱轨、速度过慢等），并提出有效的改进措施，提升学生解决实际问题的能力。教学法讲授法：讲解“过山车”设计与制作的科学原理、基本要求和工程设计流程，使学生获得系统的知识。讨论法：组织学生小组讨论设计方案，促进学生之间的思想交流，培养合作能力和创新思维。实践法：让学生亲自动手制作“过山车”模型，在实践中加深对知识的理解，提高动手能力。问题导向法：通过提出问题，引导学生思考和解决在设计、制作及测试过程中遇到的问题，提升问题解决能力。教学过程1.情境导入，激发兴趣（5分钟）教师活动：播放一段精彩的游乐园“过山车”运行视频，视频中展示“过山车”高速穿梭、急速转弯、上下俯冲的刺激场景。播放结束后，提问学生：“同学们，刚刚的‘过山车’是不是特别刺激？大家坐过‘过山车’吗？有没有想过‘过山车’为什么能这样快速又安全地运行呢？如果让你们自己设计和制作一个简易‘过山车’，你们觉得可以怎么做？”引导学生结合观看的视频和生活经验进行思考和讨论。学生活动：学生认真观看视频，情绪高涨，纷纷分享自己乘坐“过山车”的感受和对“过山车”运行原理的猜测，如“我觉得是因为轨道的形状让它能这样跑”“可能是有什么力量在推动它”等。设计意图：通过播放极具吸引力的“过山车”视频，创设生动有趣的情境，迅速抓住学生的注意力，激发学生对“过山车”的兴趣和探究欲望。让学生分享感受和猜测，调动学生已有的生活经验，引出本节课设计和制作“过山车”的主题，为后续教学营造积极的学习氛围。2.教材学习，明确要求（10分钟）教材内容讲解：教师引导学生翻开教材，阅读《设计和制作“过山车”》相关章节，结合教材中的文字和图片，讲解设计和制作“过山车”的基本要求和科学原理。教材中可能会介绍“过山车”轨道需要有坡度变化、弯道连接，以及物体在轨道上运动时受到重力、摩擦力的作用等知识。教师详细解读教材中的案例和图示，强调设计时要保证“过山车”的安全性（如轨道稳固、避免小车脱轨）、趣味性（如设置多样的轨道形状）和科学性（符合力与运动的原理）。师生互动交流：教师提问学生：“根据教材的讲解，大家想一想，设计‘过山车’的轨道时，坡度大小对小车的运动有什么影响？弯道的角度又该如何设计才能让小车顺利通过？”邀请学生回答，引导学生运用刚刚学到的知识进行分析。对于学生的回答，教师给予肯定和补充，进一步强化学生对设计要求和原理的理解。接着，教师再提出问题：“在制作‘过山车’的过程中，我们可能会遇到哪些困难？怎样提前做好准备？”鼓励学生思考实际操作中可能出现的问题，如材料连接不牢固、轨道测量不准确等，并共同探讨解决方法。设计意图：以教材为依托进行讲解，让学生系统学习设计和制作“过山车”的知识，培养学生阅读教材、获取信息的能力。师生互动交流环节，通过提问和讨论，引导学生深入思考设计要点和实际操作问题，加深学生对知识的理解和应用能力，同时为后续的设计和制作活动做好知识铺垫。3.小组讨论，设计方案（15分钟）提出设计任务：教师提出设计任务：“现在请同学们以小组为单位，设计一个简易‘过山车’的方案。在设计时，要充分考虑我们刚刚学习的设计要求和科学原理，让你们的‘过山车’既好玩又科学。大家可以先讨论一下，确定轨道的大致形状、长度、坡度和弯道设计。”小组讨论设计：学生以小组为单位进行热烈讨论，成员们各抒己见，有的提出设计螺旋形轨道，有的建议设置多个陡坡。在讨论过程中，学生思考如何运用材料实现设计想法，如用吸管制作轨道、卡纸搭建支架；同时考虑如何测量和规划轨道尺寸，如用尺子测量长度、用量角器确定坡度。教师巡视各小组，参与讨论，适时给予指导，如引导学生优化轨道设计，使其更符合科学原理；提醒学生注意小组分工，确保每个成员都能参与到设计过程中。绘制设计图纸：小组讨论确定初步方案后，学生共同绘制设计图纸。在图纸上标注轨道的形状、长度、坡度角度、弯道位置等信息，用不同颜色的笔区分不同的轨道部分和支撑结构。教师指导学生规范绘制图纸，如使用直尺画直线、标注清晰的尺寸和说明，鼓励学生发挥创意，让设计图纸既科学又美观。方案分享与完善：各小组推选代表，展示并讲解小组的设计方案。其他小组的学生认真倾听，可以提出问题和建议，如“这个弯道角度太大，小车可能会飞出去”“轨道的起点和终点高度差是不是不太合理”等。分享方案的小组对问题进行解答和回应，在交流过程中共同完善设计方案。教师对各小组的方案进行总结和点评，强调设计的亮点和需要改进的地方，如表扬有创意的轨道设计，同时指出部分方案中不符合科学原理或实际操作困难的问题，引导学生进一步优化方案。设计意图：提出设计任务，激发学生的创新思维和团队合作意识。小组讨论和绘制图纸环节，培养学生的沟通能力、实践操作能力和科学思维能力，让学生在交流中完善设计方案。方案分享与完善过程，通过学生之间的相互评价和教师指导，拓宽学生思路，提高设计方案的质量，同时培养学生的批判性思维和表达能力。4.动手制作，实践操作（20分钟）材料分发与指导：教师为每个小组分发制作“过山车”所需的材料，如卡纸、吸管、胶带、剪刀、尺子等，并再次强调使用工具的安全事项。提醒学生按照设计图纸进行制作，在制作过程中如遇到问题，先在小组内讨论解决，若无法解决再向老师求助。小组制作过程：学生开始动手制作“过山车”模型，按照分工，有的同学负责裁剪材料，有的同学负责搭建轨道，有的同学负责固定连接。在制作过程中，学生不断尝试调整，如发现轨道坡度不够，及时增加卡纸层数；若轨道连接不牢固，用更多胶带加固。教师巡回指导，观察各小组的制作进度和遇到的问题，给予及时的帮助和建议，如指导学生如何将吸管弯曲成合适的弯道形状，如何使轨道的拼接更紧密。设计意图：让学生亲自动手制作“过山车”，将设计方案转化为实际模型，在实践中锻炼动手能力和解决实际问题的能力。小组合作制作培养学生的团队协作精神，使学生学会相互配合、共同完成任务。教师的巡回指导确保学生在制作过程中能够正确操作，及时解决问题，保证制作活动的顺利进行。5.测试优化，总结提升（10分钟）测试“过山车”：各小组制作完成后，进行“过山车”的测试。将小球（或小车模型）放在轨道起点，观察其在轨道上的运动情况，记录小球是否能顺利通过整个轨道、是否有脱轨现象、运动速度如何等。每个小组多次测试，取平均值作为最终测试结果。分析与优化：根据测试结果，小组讨论“过山车”存在的问题，如轨道某些部分坡度不合理导致小球速度过慢或脱轨，弯道设计不科学使小球无法顺利转弯等。针对这些问题，提出改进措施，如调整轨道坡度、修改弯道角度，并对“过山车”进行相应的优化。优化后再次进行测试，观察改进效果。总结交流：教师组织学生进行总结交流，邀请各小组分享在设计、制作、测试和优化“过山车”过程中的经验和收获。引导学生思考在整个过程中，运用了哪些科学知识，遇到了哪些困难，是如何解决的。教师对学生的表现进行总结评价，肯定学生的努力和创新，同时指出存在的不足，鼓励学生在今后的学习中继续保持探索精神。设计意图：通过测试“过山车”，让学生直观地看到自己的设计和制作成果，发现其中存在的问题。分析与优化环节培养学生根据实际情况进行反思和改进的能力，提高解决问题的能力。总结交流帮助学生梳理整个学习过程，巩固所学知识，提升科学思维和实践能力，同时增强学生的成就感和自信心。板书设计设计和制作“过山车”1.设计要求安全性趣味性科学性2.科学原理重力摩擦力惯性3.工程流程明确问题确定方案设计制作改进完善教学反思在本节课的教学中，通过多种教学方法的运用，学生积极参与，较好地完成了