《御风而行：纸飞机中的科学、技术与协作》教学设计

《御风而行：纸飞机中的科学、技术与协作》教学设计一、教学内容分析  本课隶属小学三年级下册综合实践活动课程，其设计内核紧密呼应《中小学综合实践活动课程指导纲要》中对“考察探究”与“设计制作”活动方式的要求。课程内容以“纸飞机”这一富有童趣且资源易得的载体，巧妙地串联起科学探究、技术工程与团队协作等多维学习领域。在知识技能图谱上，它超越了简单的折叠技巧传授，引导学生经历“问题提出（探究飞行奥秘）方案设计与制作（迭代改进飞机）测试评估（竞赛与数据分析）总结反思”的完整项目式学习循环，这既是本单元“小小工程师”主题下对设计思维流程的初步体验，也为后续更复杂的制作项目奠定了方法论基础。其过程方法路径深刻体现了“做中学”与“研中学”的理念，学生将在真实的问题情境中，运用控制变量进行对比实验，学习初步的数据收集与现象描述，并尝试基于证据进行归因分析。在素养价值渗透层面，本课是培育学生科学精神（求真、实证）、技术意识（优化、迭代）与社会性素养（规则意识、合作共享）的绝佳场域。通过对飞行现象的持续追问与对作品的不懈改进，学生能切身感受工程设计的魅力与严谨求实的价值。  针对三年级学情，学生已具备基本的手工操作能力与直观观察能力，对纸飞机有浓厚的游戏兴趣和一定的折叠经验，这是宝贵的教学起点。然而，他们的经验多停留在模仿与直觉层面，普遍存在“飞得远只取决于力气大小”等前科学概念，且缺乏系统探究的意识与方法，在团队协作中容易陷入无序竞争。因此，教学的核心障碍在于如何将学生自发的游戏兴趣，有效引导至有目的的探究与技术优化活动中。为此，教学过程将嵌入多元的形成性评价点：在导入环节通过开放提问“你觉得怎样的飞机飞得远？”进行前测，摸底学生前概念；在新授环节通过观察小组讨论中的发言质量、实验设计的合理性以及数据记录的规范性，动态评估学生探究思维的进展；在制作环节通过关注学生遇到挫折时的调适策略与合作中的角色担当，评估其非认知素养的发展。基于此，教学支持策略将呈现差异化：为探究能力较弱的小组提供结构化的实验记录单（带提示选项）与更细致的操作步骤引导；为思维活跃、提前完成基础任务的学生设置“挑战卡”，引导他们探究机翼形状、投掷角度等更深层变量，确保所有学生都能在“最近发展区”内获得成长。二、教学目标  知识目标：学生能解释纸飞机飞行距离与机身对称性、机翼面积等简单结构特征之间的直观联系，理解“试飞观察改进”这一迭代过程是工程设计的基本方法。他们能准确运用“机头”、“机翼”、“对称”、“投掷角度”等术语描述自己的设计与发现，构建起连接物体结构与功能关系的初步认知图式。  能力目标：学生能够以小组为单位，合作完成一项简单的对比实验：在只改变一个变量（如是否添加回形针配重）的条件下，进行多次试飞并记录结果，初步感知控制变量的思想。他们能基于试飞现象和数据，提出至少一条有针对性的改进建议并实施，展现初步的技术设计与优化能力。  情感态度与价值观目标：学生在小组探究与竞赛中，能主动倾听同伴意见，遵守共同约定的游戏与实验规则，愿意分享自己的发现与改进窍门。面对试飞失败，能表现出积极调整、不轻易放弃的态度，体验通过不断优化最终获得成功的乐趣与成就感。  科学（学科）思维目标：本课重点发展学生的“模型建构”与“实证”思维。通过将复杂的飞行原理简化为可观察、可操作的结构变量（如将“空气动力学”简化为“机翼是否平整对称”），引导学生建立简化模型以解决问题的思维。通过“猜测实验验证”的循环，强化“结论需基于观察事实”的实证意识。  评价与元认知目标：引导学生依据清晰的量规（如：飞行稳定性、滑翔距离）评价自己与他人的纸飞机作品。在课堂小结环节，能够回顾并简述本组经历了“设计制作测试改进”的哪些步骤，反思“哪个改进最有效”，初步形成对学习过程的元认知监控。三、教学重点与难点  教学重点：引领学生经历一次完整的、基于实证的纸飞机设计与优化过程，初步掌握“发现问题（飞不好）提出假设（可能是…原因）实验验证（对比试飞）分析改进”的探究循环。此重点的确立，源于综合实践活动课程核心的“探究与问题解决能力”培养要求。它超越了单一的知识点，是贯穿科学探究与工程设计领域的“大概念”与方法论基石，对学生形成科学的思维习惯和严谨的实践态度具有奠基性作用。  教学难点：学生从“凭感觉玩”到“有目的地探究”的思维转变，具体体现在如何有效地控制变量进行公平测试，以及如何从纷繁的试飞现象中提取有效信息指导改进。难点成因在于三年级学生思维的具体性和单维性，他们容易同时改变多个因素（如既调整机翼又用力不同），导致归因困难；也容易受偶然现象干扰，难以进行多次实验寻求规律。突破方向在于提供结构化的工具支持（如“一次只变一点”任务卡、简单记录表）和教师精准的巡视指导，通过追问“这次改动和上次比，哪里不同了？结果有什么变化？”来引导聚焦。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（含各种奇特飞行器的图片、视频，变量对比动画）；几种造型、飞行特性迥异的示范纸飞机（如“标枪式”、“滑翔机式”）；记录板与磁贴，用于张贴各小组探究发现。1.2学习材料：设计并打印分层“飞行工程师任务手册”（内含探究指引、简易记录表、改进日志、评价量规）；准备A4打印纸（每人至少2张）、安全剪刀、透明胶带、回形针（作为可选配重）。2.学生准备  复习已学过的纸飞机折法；以45人为单位组建“飞行设计团队”，并初步商议小组分工（记录员、试飞员、观察员等）。3.环境布置  将教室后方或走廊清空，作为“试飞测试区”，并在地面粘贴距离标识线（如1米、3米、5米线）。课桌椅调整为小组合作模式，便于讨论与制作。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与激趣：“同学们，抬头看，课件上这些是什么？（展示无人机、客机、航天飞机图片）人类从未停止对天空的向往。而今天，我们每个人都能成为飞行器的设计师，用的材料就在手边——一张纸！”1.1制造认知冲突：教师同时投掷两架预先折好的、外形差异明显的纸飞机（一架飞得远且稳，一架很快坠地）。“猜猜看，哪一架会飞得更远？为什么它就能成为今天的‘飞行冠军’呢？是不是折得好就一定能飞得远？”（等待学生各种猜想）1.2提出核心问题：“看来，小小的纸飞机里藏着大学问！它不仅是玩具，更是我们探究飞行奥秘的‘科学家’。这节课，我们的核心任务就是：化身飞行工程师，探究影响纸飞机飞行性能的秘密，并设计制作一架属于自己的‘王牌飞行器’！”1.3明晰学习路径：“我们将分三步走：首先，当一回敏锐的‘试飞观察员’，发现好飞机的特征；然后，成为严谨的‘实验研究员’，通过公平测试找到改进的关键；最后，化身精益求精的‘总设计师’，迭代优化，角逐班级‘飞行之王’。”第二、新授环节  本环节是学生主动建构知识与能力的核心，通过一系列递进任务，搭建从观察到实验再到设计的认知支架。任务一：火眼金睛——观察与描述教师活动：教师组织“第一轮飞行秀”，邀请几位自告奋勇的学生使用自己习惯的折法，在测试区投掷飞机。抛出引导性问题链：“请大家聚焦飞机离开手之后的姿态。看，这架飞机飞行路径是笔直的还是摇摆的？”“注意听，那架飞机发出的声音有什么不同？”“飞机最后是平稳滑翔落地，还是直接‘栽’下来的？”随后，将表现最佳与最不稳定的两架飞机收回，在全班面前展示，引导学生从“机身对称性”、“机翼平整度”、“机头轻重”等结构角度进行对比观察。“让我们用工程师的语言来描述：这架冠军飞机的机翼，左右看起来怎么样？（等待回答：很对称！）对，像照镜子一样。”学生活动：学生专注观察飞行过程，倾听教师提问，尝试用语言描述看到的飞行现象（如“转圈”、“翻滚”、“直直地飞”）。对比观察两架实物飞机，在教师引导下用手比划、用眼睛观察其结构差异，并尝试将观察到的现象（飞得稳）与结构特征（对称）初步关联起来。即时评价标准：1.观察是否专注，能否捕捉到教师提示外的飞行细节（如“它拐弯了”）。2.描述性语言是否从单纯的“好远”发展到涉及飞行状态（平稳、旋转）或结构特征（机翼歪了）。3.在对比观察时，能否提出一个具体的比较点（如“这架的翅膀更大”）。形成知识、思维、方法清单：  ★核心观察点：纸飞机的飞行性能（如距离、稳定性）与其结构特征密切相关，并非仅由投掷力量决定。这是建立科学探究视角的起点。  ▲学科方法：学会对比观察是科学探究的第一步。比较时要有明确的焦点（比如专看机翼，或专看飞行轨迹），才能发现差异。  ★关键概念：对称性。对于纸飞机而言，左右对称的结构有助于它在空中保持平衡，减少翻滚。可以让学生把飞机放在桌沿，看机头是否对齐来直观检验。  教学提示：此时不必追求学生说出“空气动力学”等术语，重点是建立“结构影响功能”的直观感受和探究兴趣。任务二：公平竞赛——初识控制变量教师活动：“刚才我们有了很多猜想：机头重？翅膀大？到底哪个因素更重要？科学家怎么搞清楚呢？”引入“公平测试”概念。“就像赛跑，必须从同一条起跑线开始。我们测试飞机，也要讲‘公平’，即一次只改变一个条件。”教师演示：用同一张纸折两架相同的飞机，在其中一架的机头轻轻夹一个回形针。“看，我改变的条件是什么？（机头重量）其他条件呢？（纸张、折法、投掷人）都尽量相同。这样才能说，飞行结果的差异，很可能就是这点小小的改变引起的。”分发“飞行工程师任务手册”第一页——简易对比实验记录表。学生活动：理解“公平测试”（控制变量）的朴素思想。以小组为单位，选择教师建议的一个变量（如：有/无回形针配重，或机翼向上折一点/不折），按照“公平测试”要求，合作完成至少3次有效试飞，并在记录表上用画“正”字或简单数字的方式，记录哪种情况飞得更远或更稳。即时评价标准：1.小组是否理解了“一次只变一个条件”，并在操作中尽力保持其他条件一致（如由同一位同学投掷）。2.记录是否及时、真实，能否清晰区分两种不同条件下的测试结果。3.小组成员间是否有简单的分工协作（如谁投掷、谁记录、谁捡飞机）。形成知识、思维、方法清单：  ★★核心方法：控制变量法。这是科学实验的基石。向学生强调：“改变一个，其他不变，结论才靠谱。”可以用“对比实验”来称呼它，让学生记住这个“科学家思维”。  ★实践技能：简单的数据记录。即使只是画勾或计数，也是从感性观察到理性分析的关键一步。鼓励学生如实记录，哪怕结果和猜想不符。  ▲思维提升：通过实践，体会证据的重要性。结论不再仅仅是“我觉得”，而是“我们测试了三次，两次都是加了回形针飞得远，所以……”。  易错点提示：学生常会不自觉地在改变变量的同时，也改变了投掷力度或角度。巡视时需重点关注并提醒：“这次投掷，和刚才的感觉一样吗？”任务三：诊断与改进——应用发现解决问题教师活动：巡视各组实验情况，收集典型问题。“老师发现第3组遇到了‘飞机爱翻跟头’的难题，大家能根据刚才的发现，帮他们‘诊断’一下吗？”引导全班应用“对称性”等概念提出改进建议。针对已完成基础测试的小组，发放“挑战卡”：“如果你们的飞机已经飞得不错，可以挑战更高难度：试试调整投掷的角度（朝上一点？平一点？），看看会怎样？”学生活动：小组分析本组的测试数据，基于证据得出结论，如“我们觉得加点重量在机头，对飞得远有帮助”。针对本组飞机存在的具体问题（如偏航、下坠快），运用之前获得的认知，尝试进行一项具体的结构调整（如调整尾翼、压平机翼褶皱）。完成“挑战卡”的小组，则探究投掷角度对飞行距离的影响。即时评价标准：1.提出的改进建议是否基于本组的实验观察或全班共识的发现（如因为不对称，所以调整对称）。2.改进操作是否细致、有耐心（如小心地撕开一点胶带粘贴配重，而不是胡乱揉一团）。3.面对“挑战卡”任务，是否能有条理地设计新的小测试。形成知识、思维、方法清单：  ★工程设计思想：迭代优化。让学生明白，好的设计很少一次成功，发现问题分析原因做出改进再次测试，这个循环本身就是学习和创造的过程。价值在于培养坚韧性与解决问题的能力。  ▲核心概念：重心与投掷角度。机头配重能调整重心，让飞机更容易保持头部向前的姿态。投掷角度则影响了飞机获得的升力与前进动力的分配，一般略向上投掷能获得更长的滑翔时间。  ★学习态度：基于证据的决策。强调“用测试结果说话”，避免武断和盲目尝试。这是科学素养的重要组成部分。任务四：王牌诞生——制作与调试终极战机教师活动：“现在，是时候运用所有智慧，制作你们小组的‘王牌战机’了！”明确最终作品要求：飞行稳定、有一定滑翔距离。提供23种经典高性能纸飞机的折叠示意图（如“苏珊”纸飞机），供有需要的小组参考，但也鼓励原创设计。宣布最终测试规则：每队有3次正式投掷机会，取最远成绩；同时设立“最佳稳定奖”、“最美观设计奖”。学生活动：小组综合决策，选择或设计一款纸飞机进行精心折叠。利用剩余时间进行紧张的调试与试飞，针对试飞中出现的问题做最后微调。填写任务手册中的“改进日志”，简要记录最终版本采用了哪些设计（如：采用了滑翔机型，机头加了两个回形针，机翼微微上翘）。即时评价标准：1.制作工艺是否精细（折痕清晰、对称性好）。2.调试过程是否有目的性（针对某个特定问题调整）。3.小组内部在最终方案选择上是否体现了交流与决策。形成知识、思维、方法清单：  ★★核心素养整合：本任务是对技术设计能力、科学探究思维、团队协作精神的综合验收。一架优秀的纸飞机是多重知识、技能与态度融合的产物。  ▲工程实践：权衡与决策。飞机设计往往需要在不同特性间权衡（如追求稳定性可能牺牲一些灵活性），小组需要共同商议做出选择。  ★元认知渗透：通过填写“改进日志”，固化学习过程。让学生清晰地看到自己从初版到终版的思考与行动轨迹，这是培养元认知能力的关键环节。任务五：巅峰对决与数据共享教师活动：组织有序的“班级纸飞机大赛”。担任裁判，监督规则执行，并邀请学生协助测量、记录各组成绩。比赛后，不急于宣布冠军，而是引导数据观察：“我们来看看成绩板。冠军组飞出了5.2米的好成绩！他们的飞机有什么特点？”“有没有哪组的飞机飞得不是最远，但特别稳，每次落地都很轻柔？”将各组的“改进日志”关键点用磁贴展示在记录板上，形成“我们的发现”资源墙。学生活动：各组派代表参加比赛，其他成员加油助威并观察其他小组的作品与飞行表现。赛后，浏览“资源墙”，聆听冠军组或其他特色组的经验分享，对比、吸收他人的优秀设计思路。即时评价标准：1.能否遵守竞赛规则，尊重裁判与对手。2.能否从他人的作品和成绩中，发现值得学习的地方（而不只是关注胜负）。3.分享经验时，能否清晰说出本组的设计思路与调试过程。形成知识、思维、方法清单：  ★社会性构建知识：知识来源于共同体。个人的发现是有限的，但通过分享与交流，全班的认知边界得以大大拓展。理解“合作与交流”在科学研究中的价值。  ★数据分析意识：从单纯的比赛看输赢，转向从集体数据中寻找模式。例如，教师可以问：“大家看，成绩排在前几名的飞机，是不是大多都提到了‘对称’和‘机头配重’？”这让学生看到共识性规律的浮现。  ▲情感态度：学会欣赏。不仅能欣赏自己的作品，也能欣赏他人的创意与优点，培养健康的竞争观与合作观。第三、当堂巩固训练  设计分层、变式的实践活动，促进知识迁移与应用。  基础层（全员参与）：“现在，请运用今天学到的‘工程师眼光’，检查你手边最初折的那架飞机。它可能存在哪个影响飞行的问题？你能用1分钟时间进行一项快速改进吗？”（例如，调整不对称的机翼）。完成后，在小组内进行一轮“改进前后”对比试飞，直观感受优化的效果。反馈机制：小组内互相点评改进是否对症下药，教师巡视捕捉典型案例如“通过压平机翼获得明显改善”，进行全班分享。  综合层（多数学生挑战）：出示新情境：“如果我们的战场从空旷走廊转移到有障碍的教室，需要飞机能绕开讲台，那么‘灵活性’可能比‘飞得远’更重要。你能设计或调整一架善于‘转弯’的纸飞机吗？”引导学生思考可能的结构调整方向（如不对称的尾翼）。反馈机制：组织小范围“障碍挑战赛”，通过实践检验设计思路，并引导学生分析成功或失败的原因。  挑战层（学有余力者选做）：提出跨学科探究问题：“假设用更轻的纸（如餐巾纸）或者更重的纸（如卡纸）来折同样的飞机，飞行效果会怎样？这和我们今天探究的‘结构’因素，是什么关系？”鼓励学生课后设计一个简单的探究计划。反馈机制：教师口头反馈其探究计划的合理性，并将其问题展示在班级“科学问号墙”上，供有兴趣的同学共同研究。第四、课堂小结  引导学生进行结构化总结与元认知反思，升华学习体验。  知识整合：“孩子们，今天这趟‘御风而行’的旅程即将到站。让我们用思维导图一起回顾：我们探究的核心是什么？（影响飞行的因素）我们用了什么方法？（对比实验）我们经历了怎样的过程？”教师边引导，边在黑板上勾勒出以“纸飞机优化”为中心，辐射出“观察假设实验改进分享”等分支的简易思维导图。  方法提炼：“最重要的不是我们折出了能飞5米的飞机，而是我们获得了一把‘金钥匙’——面对一个不熟悉的物体或问题，我们可以像工程师一样：先仔细观察，再大胆假设，然后用公平的实验去验证，最后不断改进。这把钥匙，能打开很多未来学习的大门。”  作业布置与延伸：“课后，请完成‘飞行工程师任务手册’的最后一页——你的学习反思。必做项：画出你的最终版战机设计图，并标注出你认为最关键的设计点。选做项（二选一）：1.挑战家庭赛：用今天学到的方法，教会一位家人折一架高性能纸飞机，并比赛。2.继续探究：选择‘挑战卡’中的一个问题，进行更深入的研究，用照片或文字记录你的发现。”六、作业设计  基础性作业（必做）：完成“飞行工程师任务手册”中的学习反思页。要求：①绘制最终版纸飞机的三视图（正面、侧面）或立体图，至少用一个箭头标注出自己认为最关键的设计（如“这里加了配重”），并用一句话说明原因。②回答：“在今天的小组活动中，你最主要的贡献是什么？（如：我负责记录数据/我提出了调整机翼的建议）”  拓展性作业（选做，鼓励参与）：家庭飞行工作坊。任务：选择一位家庭成员作为学员，你作为“小教练”，将今天课堂上学到的至少一个影响飞行的关键因素（如对称性）和优化方法传授给他/她。共同制作并调试一架纸飞机，举行一场家庭友谊赛。以照片（35张）配简短文字说明的形式，或录制一段1分钟内的解说视频，记录教学过程与比赛结果。  探究性/创造性作业（选做，学有余力）：“如果…会怎样？”深度探究报告。从以下两个问题中选择一个，设计一个微型探究方案并执行：1.材料变量探究：使用三种不同质地/重量的纸（如A4打印纸、报纸、广告纸）折叠成同一种纸飞机，测试其飞行距离差异，尝试解释原因。2.环境变量探究：在无风室内和有微风的户外（注意安全），测试同一架纸飞机的飞行表现，记录差异并分析。要求：提交一份简单的报告，包括“我的问题”、“我的做法（步骤）”、“我的发现（数据或现象）”、“我的猜想（原因）”。七、本节知识清单及拓展  1.★结构与功能：物体的结构特点决定了它的功能表现。纸飞机的飞行性能（距离、稳定性）主要受其自身结构影响，而非仅由投掷力决定。  2.★★对称性：对于纸飞机，左右对称是保证飞行平稳、不翻滚的关键结构特征。可以通过将飞机中线对准桌沿等方法来检查。  3.★重心位置：通过在前部添加少量配重（如回形针），可以调整飞机的重心，使其更易于保持头部向前的飞行姿态，有助于直线飞行。  4.★★控制变量法：进行科学对比实验的核心方法。即每次只改变一个可能影响结果的条件（如是否加配重），而保持其他条件（纸张、折法、投掷者）尽可能相同，这样才能公平地判断该条件是否产生影响。  5.★投掷角度：投掷时出手的角度会影响飞机的飞行轨迹。一般略向上方投掷（约1030度）能使飞机获得更好的升力与滑翔距离，而非水平直掷。  6.★机翼状态：平整、展开面积较大的机翼能提供更好的升力；机翼后缘轻微上翘（称为“上反角”）有时能增加稳定性；扭曲或破损的机翼会破坏气流，导致飞行不稳。  7.★★迭代优化：工程设计的基本过程。指通过“设计制作测试分析问题改进设计再测试”的循环，使产品性能逐步提升。失败是优化过程中宝贵的信息来源。  8.★基于证据的决策：在科学探究与技术设计中，结论和改进方案应建立在观察事实和实验数据的基础上，而不是凭感觉或猜测。  9.▲空气动力学（初步感知）：纸飞机的飞行利用了基本的空气动力学原理。机翼分割气流，上方空气流速快压力小，下方空气流速慢压力大，从而产生升力。平整的机翼有利于形成稳定气流。  10.★数据记录：即使是最简单的标记或计数，也是将感性观察转化为理性分析的重要步骤。真实、及时的记录是得出可靠结论的前提。  11.▲团队角色与协作：在小组项目中，有效的分工（如记录员、试飞员、观察员）能提高效率。良好的协作包括倾听、尊重他人意见、共同决策。  12.★公平测试与竞赛规则：无论是科学实验还是游戏竞赛，清晰、一致的规则是保证结果有效性和活动公平性的基础。遵守规则是科学精神与社会规范的体现。  13.▲知识共享：个人的发现是有限的。通过交流与分享，可以汇集集体智慧，拓宽认知边界，这是科学共同体工作的方式。  14.★元认知反思：学习结束后，回顾“我是怎么学会的”、“哪一步最关键”，这种对学习过程本身的思考，能帮助人们成为更高效的学习者。八、教学反思  （一）目标达成度评估：本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过观察学生最终作品的质量、任务手册的记录以及课堂发言，大多数学生能清晰指出对称性、配重等关键因素，并能描述简单的对比过程。情感目标方面，小组合作的秩序与赛后分享环节的积极氛围，表明学生在协作与规则意识上有所进步。然而，科学思维的深度存在差异：约三分之一的学生能自觉应用控制变量思想并清晰归因，半数学生需在框架引导下完成，仍有少数学生在激烈竞赛中会忽略“公平测试”原则，回归本能投掷。这提示，核心思维方式的养成非一蹴而就，需在后续课程中反复强化。  （二）教学环节有效性分析：导入环节的情境冲突与核心问题抛出是成功的，迅速凝聚了探究焦点。“火眼金睛”观察任务有效实现了从“玩”到“察”的视角转换。任务二（公平竞赛）是承上启下的关键枢纽，但也是实施难点。尽管有演示和讲解，部分小组在操作中仍会混淆变量。若有机会调整，我会在此处增加一个“大家来找茬”的微活动：播放一段预先录制的、包含多个变量混淆的“错误测试”视频，让学生集体诊断，以此