端午文化中的力学与美学：五年级《创意龙舟设计与竞渡》跨学科实践课

端午文化中的力学与美学：五年级《创意龙舟设计与竞渡》跨学科实践课一、教学内容分析  本课立足《义务教育课程方案（2022年版）》与《中小学综合实践活动课程指导纲要》的精神，以“创意龙舟”为项目载体，实施跨学科主题学习。在知识技能图谱上，课程核心是引导学生在真实问题解决中，综合应用数学（图形对称、空间几何、比例测量）、劳动技术（图纸识读、材料加工、模型制作）与科学（流体力学初步、重心与稳定性）等多学科知识，完成从设计、制作到测试、优化的完整工程实践闭环。其认知要求从识记（龙舟文化符号）迈向理解（结构决定功能）与综合应用（优化设计），是培养学生“技术工程实践”与“创意物化”能力的关键节点。在过程方法路径上，本课以“设计思维”与“科学探究”为核心方法论。学生将经历“明确需求构思方案制作原型测试评估迭代优化”的完整流程，体验从模糊创意到精细作品的转化，学习用控制变量法测试作品性能，初步建立“原型测试改进”的工程迭代意识。在素养价值渗透方面，课程以端午龙舟文化为情感起点，旨在潜移默化中培育文化认同与审美感知；在小组协作解决“如何让龙舟既快又稳”的技术挑战中，磨砺探究精神、批判性思维与团队合作能力，实现“价值体认”、“责任担当”、“问题解决”与“创意物化”等综合实践活动核心素养的深度融合。  基于“以学定教”原则，进行如下学情研判：五年级学生已具备基本的折纸、裁剪与粘贴技能，对端午习俗有初步认知，兴趣浓厚。其已有基础与障碍在于：空间想象与从二维图纸到三维实物的转化能力存在个体差异；对“稳定性”、“阻力”等抽象科学概念理解多停留在感性层面；在团队协作中，易出现分工不均或争论不休的情况。因此，教学调适策略是提供分层任务单与多种“脚手架”：如为动手能力较弱的学生准备步骤分解视频和半成品材料包；为思维活跃的学生提供拓展性的探究问题卡。过程评估设计将贯穿始终，通过观察小组讨论中的发言质量、设计草图的逻辑性、测试环节的数据记录严谨性以及迭代优化的针对性，动态把握学情，并提供即时、差异化的指导。二、教学目标  知识目标：学生能够阐释传统龙舟造型中的文化象征意义（如龙首、鳞片、舟身比例），并理解其基本结构（舟体、龙骨、船舷）与功能（载重、平衡、破水）之间的对应关系；能准确运用“重心”、“对称”、“流体阻力”等术语描述自己作品的设计特点。  能力目标：学生能够以小组为单位，合作完成一份包含三视图与简要说明的龙舟设计草图；能够根据设计图，选择合适的工具与材料，独立或协作完成一艘具备基本形态与功能的纸质龙舟模型；能够设计简单的对比实验，测试并记录龙舟的航行稳定性与速度，并基于数据提出至少一项可行的优化方案。  情感态度与价值观目标：在探究龙舟文化的过程中，增强对中华传统节日与工匠精神的认同感与自豪感；在小组合作中，能主动承担角色任务，学会倾听同伴意见，理性处理分歧，共同追求作品的完善，体验集体创作的乐趣与成就感。  科学（学科）思维目标：重点发展“结构功能观”与“系统优化”思维。引导学生将龙舟视为一个系统，分析各部件如何协同实现整体功能；在测试与优化环节，培养基于证据（测试数据）进行决策、权衡利弊（如速度与稳定的矛盾）的工程思维习惯。  评价与元认知目标：引导学生依据师生共同制定的评价量规（涵盖文化性、科学性、工艺性、协作性），对自身及他组作品进行结构化评价；鼓励学生在实践后反思“遇到的困难及解决方法”，提炼出适用于同类制作项目的策略清单，如“先整体规划再局部制作”、“测试是改进的最好老师”。三、教学重点与难点  教学重点：龙舟结构设计与功能实现之间的关联性探究。确立依据在于，此点是连接文化认知（龙舟形态）、科学原理（力学）与技术实践（制作）的“大概念”，是培养学生“结构功能观”这一跨学科核心思维的枢纽，也是实现从“模仿制作”到“理解设计”跃升的关键，后续的测试、优化等活动均以此为基础展开。  教学难点：抽象的结构力学原理向具体制作实践的转化，以及在“速度”与“稳定性”双重目标约束下的系统优化决策。预设依据源于学情分析：小学生难以直接理解“重心”、“流线型”等概念的物理本质，容易陷入“知其然而不知其所以然”的模仿；而在优化环节，面对多变量（船身形状、配重位置等）交织的复杂情境，学生易感到无从下手或做出非理性的决策。突破方向在于将抽象原理可视化、操作化，如通过“帆船模拟器”软件进行虚拟测试，或通过对比不同形状船头的航行视频，让原理“看得见”。四、教学准备清单  1.教师准备  1.1媒体与教具：多媒体课件（含端午赛龙舟视频、各类龙舟高清图片、结构剖析动画）；“帆船模拟器”虚拟实验软件；实体龙舟模型（或高质量3D模型）。  1.2学习材料包：    a)基础材料包（每组1份）：不同克重的卡纸、瓦楞纸板、泡沫板条（用于制作船身）、胶水、双面胶、尺子、铅笔、剪刀、水彩笔。    b)拓展材料包（按需取用）：铝箔、保鲜膜（用于防水）、橡皮泥（配重用）、吸管（制作桨架）、彩纸、中国结线绳等装饰材料。  1.3评价工具：《“创意龙舟”项目学习任务单》（内含设计区、测试记录表、优化日志、小组互评表）；《“龙舟竞渡”课堂表现观察记录表》。  2.学生准备  复习轴对称图形知识；提前搜集一件关于端午或龙舟的民俗物品或故事；以46人为单位组成项目小组，并初步商定角色分工（如项目经理、设计师、工程师、测试员）。  3.环境布置  教室布置为“项目工坊”模式，课桌以小组为单位拼合；提前准备好长约3米、宽0.5米的“航道”水槽（或大型塑料整理箱）用于航行测试。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与驱动问题提出：播放一段融合了传统龙舟竞渡与现代赛艇比赛的混剪视频。教师设问：“大家有没有注意到，这些传统龙舟的造型有什么共同特点？和现代赛艇相比，它们看起来有什么不同？你认为这些不同的造型，分别是为了解决什么问题？”（引导学生观察龙首高昂、船身修长、有桨等特征）。接着，呈现一个“矛盾情境”：“如果我们自己来制作一艘能在水中航行的纸质龙舟，你会优先考虑让它像传统龙舟一样威武帅气，还是像赛艇一样线条流畅？有没有办法让它‘鱼与熊掌兼得’，既承载我们的文化想象，又能在水中平稳快速地航行？”由此自然引出本课核心驱动问题：“如何设计并制作一艘既体现端午文化特色，又具备良好航行性能的创意龙舟？”  1.1路径明晰与旧知唤醒：“今天，我们就化身成为一支支龙舟设计团队，来挑战这个项目。我们将像真正的工程师一样，先调研（分析传统龙舟）、再设计（画图纸）、然后动手制作原型、接着进行‘下水试航’测试，最后根据测试数据来优化我们的作品。还记得我们学过的轴对称图形吗？它在我们的设计中会大有用处。请大家打开学习任务单，我们的项目挑战，正式开始！”第二、新授环节任务一：解构传统——龙舟的文化意象与功能初探  教师活动：首先，展示不同地域（如岭南、荆楚）的龙舟高清图片，引导学生进行对比观察。“请大家聚焦船头、船身和船尾，找找看哪些元素是‘标配’？哪些又各有特色？猜猜看，高高的龙首除了威风，在实际划行中可能还有什么作用？”（暗示破水、祈福）。接着，利用结构剖析动画，动态展示龙舟的剖面，重点标注“龙骨”和“船舷”，用“建筑的承重墙”来类比“龙骨”的核心支撑作用。“想一想，如果我们要用纸来制作，哪个部位最需要‘加固’？为什么？”然后，邀请学生分享课前搜集的龙舟故事或民俗，并追问：“如果我们想把某个故事元素（如纪念屈原的艾草）融入设计，可以怎么做？是画在船上，还是做成一个可拆卸的装饰？”  学生活动：小组观察、讨论并记录传统龙舟的共性特征与差异。结合动画和教师类比，尝试理解龙骨、船舷的基本功能。分享民俗故事，并初步讨论如何将文化元素符号化、可视化地融入自己的设计。在任务单的“设计分析”区，用关键词或简笔画记录灵感。  即时评价标准：1.观察是否细致，能否指出至少两个关键结构特征（如龙首、修长船身）。2.对结构功能的推测是否具有逻辑性，哪怕不准确但能自圆其说。3.在分享民俗时，是否表现出对文化的尊重与兴趣。  形成知识、思维、方法清单：  ★文化象征与功能结合：传统龙舟的造型（如龙首、鳞纹、鼓）不仅具有祈福、驱邪等文化象征意义，其形态也往往暗含实用功能（如龙首破水）。设计时需思考如何将文化寓意与结构功能有机结合，而非简单粘贴图案。▲跨文化比较意识：不同地区的龙舟形态差异，反映了地域文化与自然环境的适应性。这启发了我们的设计可以有其独特的故事背景或功能侧重。★核心结构认知：龙骨是船的“脊梁”，主要提供纵向强度；船舷影响船的宽度和稳定性。这是后续用材料进行“结构强化”决策的基础。任务二：构思蓝图——从创意到设计草图  教师活动：明确设计任务要求：“我们的龙舟需要满足两个核心目标：一是文化辨识度（一看就知道是端午龙舟），二是航行性能（能在水中平稳前进一段距离）。”提供设计支架：A.分发包含不同船型（尖头、圆头、平头）侧面轮廓的参考图。B.在黑板上示范一个简易的三视图画法，强调标注关键尺寸（如船长、船宽）。C.提出引导性问题链：“你们打算用哪种材料做主体？为什么？”“船身打算设计成多宽？太宽和太窄分别可能会带来什么问题？”“龙首的装饰性部分，是独立制作后安装，还是与船身一体成型？哪种更牢固？”  学生活动：小组内部进行头脑风暴，确定设计主题（如“乘风破浪号”、“追思号”）。根据参考图和教师提问，协作绘制设计草图，至少包含侧视图和顶视图，并尝试标注主要尺寸和材料选择。小组派代表准备进行1分钟的设计理念陈述。  即时评价标准：1.设计草图是否清晰表达了基本形态和结构。2.设计理念陈述是否同时提到了文化元素和性能考虑。3.小组内部讨论是否有序，能否综合不同成员的意见。  形成知识、思维、方法清单：  ★设计表达规范：设计图是沟通想法、指导制作的关键工具。即使是草图，也应尽量做到图形清晰、有大致比例、关键部分有标注。这是工程思维中“规划先行”的体现。▲材料性能考量：不同材料（卡纸、泡沫板、瓦楞纸）在硬度、重量、防水性上各有优劣。选择材料就是进行“性能成本加工难度”的权衡。★系统权衡思维：船宽涉及稳定性（宽则稳）与阻力（宽则阻力大）的权衡。设计就是在一系列约束条件下寻找平衡点的过程。任务三：巧手成型——从图纸到实体原型制作  教师活动：巡回指导，提供差异化支持。对进度快的小组，提出深化挑战：“你们的龙首很精致，考虑过它的重量会不会让船头下沉吗？可以怎么测试或预先平衡？”对遇到困难的小组，进行具体点拨：“看来在弯折这个弧形船底时遇到了麻烦，试试看先用铅笔在背面划出折痕线，或者参考任务单上的‘弧面制作小贴士’。”集中提醒共性问题：“胶水不是越多越好！过多会浸湿纸材，导致变形、增重。点状、条状涂抹，压实待干是关键。”“大家注意，我们现阶段制作的是‘原型’，目标是验证核心设计，允许不完美，但连接处必须牢固，这是后续测试的基础。”  学生活动：小组根据设计图，分工合作进行裁剪、折叠、粘贴、组装。在实践中可能会调整原有设计，并记录下调整原因。初步完成后，进行组内检查，重点检查结构对称性、主要粘合点是否牢固。  即时评价标准：1.制作工艺是否精细，连接处是否牢固、整洁。2.能否基本遵循或合理调整设计图进行制作。3.小组成员是否人人有活干，工序安排是否合理。  形成知识、思维、方法清单：  ★原型制作原则：原型（Prototype）的核心功能是快速验证想法，而非追求最终完美。因此，“牢固”优先于“美观”，“核心结构”优先于“细节装饰”。这体现了“迭代开发”的思想。★材料加工技巧：对于纸材，预划折痕利于精准弯折；对于较厚材料，切割时需注意刀片垂直，多次轻柔划割优于一次用力。▲问题解决策略：当制作与图纸不符时，应即时判断是图纸问题还是操作问题，并决定是修改操作还是修正图纸。这是宝贵的元认知体验。任务四：下水试航——性能测试与数据收集  教师活动：组织有序的测试活动。首先，明确测试规则与记录要求：“每组有两次正式测试机会。测试时，龙舟需从‘起点线’无初速度释放。我们统一测量‘从释放到航行停止’的时间，并观察航行轨迹是否笔直（稳定性）。请测试员在任务单上如实记录。”教师在一旁观察，并抓取典型现象：“大家快看第三组的船，航行速度很快，但一直在转圈！这说明什么问题？”“第五组的船非常稳，但几乎没动，可能的原因是什么？”引导学生将现象与船体对称性、重心位置、船底形状联系起来思考。  学生活动：各小组在指定航道进行测试。操作员释放龙舟，观察员计时并观察航行轨迹，记录员在《测试记录表》中填写数据并简单描述现象（如“左偏”、“船头下沉”）。组内根据测试结果，快速进行初步归因分析。  即时评价标准：1.测试操作是否规范（如无初速度释放）。2.数据记录是否及时、真实、完整。3.能否将测试现象（如偏航、侧翻）与船体可能的缺陷联系起来。  形成知识、思维、方法清单：  ★控制变量思想：在测试中，需尽量控制释放位置、方式等条件一致，这样才能将结果的差异主要归因于龙舟本身的设计。这是科学探究的基本方法。★数据驱动决策：“感觉”可能不准，数据（时间、偏航角度）才是判断性能和改进方向的客观依据。▲现象归因分析：偏航通常与左右不对称（制作误差或设计导致）有关；动力不足可能与船体阻力过大或重心太后（导致“抬首”）有关。建立现象与结构之间的假设关联是优化的第一步。任务五：精益求精——基于证据的设计迭代  教师活动：引导各小组进入优化循环。“现在，请大家根据测试数据和观察，召开一次‘项目改进会’。我们的目标是：针对最突出的一个问题，提出一个具体的、可行的优化方案，并付诸实施。”提供优化策略“工具箱”提示：1.调整重心：用橡皮泥或小重物在船底或船舱内移动配重位置。2.改善对称：检查并修正两侧船舷高度、形状。3.减少阻力：用胶带包裹船底使其更光滑，或微调船头形状。4.增加稳定性：在船体两侧水下部分添加“浮筒”（小泡沫块）。强调：“时间有限，我们优先解决最主要矛盾。”  学生活动：小组分析测试数据，确定首要改进目标（例如“解决左偏问题”）。讨论并选择优化策略，动手实施改进（如右侧船舷增加一小条配重）。完成后，可申请进行第二次测试，验证优化效果，并在“优化日志”中简要记录“问题措施效果”。  即时评价标准：1.优化目标是否明确，是否基于测试证据。2.优化方案是否具体、可操作。3.能否通过对比两次测试数据，客观评估优化效果（即使未完全成功）。  形成知识、思维、方法清单：  ★迭代优化流程：优化是一个“分析问题提出假设实施修改验证效果”的循环过程。即使一次修改未达预期，这个过程本身也极具价值。★工程权衡实践：优化措施可能带来副作用（如加配重稳了但慢了）。需要学会评估措施的“性价比”，追求整体最优。▲从失败中学习：航行不理想的龙舟与成功的龙舟同样有研究价值。分析失败原因往往能获得更深刻的认识。第三、当堂巩固训练  1.基础层（全员参与）：各小组整理最终作品与全套项目文档（设计草图、测试记录、优化日志），准备进行终期展示。展示需包含：a)龙舟命名与文化寓意；b)设计亮点与科学考量；c)测试中发现的主要问题及优化措施。  2.综合层（多数小组可尝试）：在展示后，开展一轮“友好竞渡”。但竞渡目标并非单纯比快，而是设立“最佳文化传承奖”、“最佳工程设计奖”、“最具潜力进步奖”等多元奖项。教师引导观众（其他小组）依据评价量规，从不同维度进行观摩评价。  3.挑战层（学有余力小组）：提出问题：“我们今天测试的是静水中的航行。真正的龙舟比赛是在流动的河水中，且有船员划桨提供动力。如果考虑水流速度和划桨动力，我们的设计可能需要做哪些更大的改变？”鼓励学生进行思辨性讨论。  反馈机制：采用“点赞与建议”式的同伴互评。每位学生在听完他组展示后，需给出一个具体的优点（“我要为你们的…设计点赞”）和一个建设性建议（“如果…可能会更好”）。教师进行总结性点评，重点表扬在工程迭代、团队协作、文化融合方面表现出色的小组和个人，并将典型作品（包括有代表性的“失败”原型）拍照留存，作为过程性评价证据。第四、课堂小结  引导学生脱离具体作品，进行宏观反思与结构化总结。“请大家闭上眼睛回顾一下，今天我们完成一艘创意龙舟，经历了哪几个关键步骤？”（师生共同梳理出：分析需求设计构思制作原型测试评估迭代优化）“这个流程，除了做龙舟，还能用来做什么？”（迁移到制作桥梁模型、设计书包乃至策划一次班级活动）。随后，引导学生提炼本课的核心思维与方法：“今天我们最重要的收获，可能不是做出了哪艘船，而是学会了一种‘设计师’和‘工程师’的思维方式：大胆想象，精心规划，动手验证，用数据和事实说话，不断追求更好。”  最后，布置分层作业：必做作业：完善个人项目反思报告，用思维导图的形式梳理本节课的知识与技能收获。选做作业（二选一）：1.研究一种其他民族或地区的传统船只（如威尼斯贡多拉、北欧维京长船），分析其造型特点与当地环境、文化的关系，制作一份简易介绍卡。2.尝试用家中废旧材料（如塑料瓶、泡沫盒）制作一艘具有新功能的小船（如可运载硬币的“货船”），并测试其载重能力。六、作业设计  基础性作业（全体必做）：撰写一份《我的龙舟设计之旅》反思报告。要求以思维导图或结构图的形式，清晰呈现从初始构思到最终作品的全过程中，你在知识（如学到了什么科学原理）、技能（如掌握了什么制作技巧）、思维（如遇到了什么问题、如何解决）和情感（如小组合作中的感受）四个方面的主要收获。此作业旨在引导学生进行结构化反思，固化学习成果。  拓展性作业（建议大多数学生完成）：开展“家庭龙舟文化小调查”。采访家中的长辈，了解他们记忆中或家乡的端午赛龙舟习俗、故事或谚语，并尝试探究某一项习俗（如点睛、祭拜）背后的文化寓意。将调查结果制作成一份图文并茂的简报（手抄报或电子简报均可）。此作业将项目学习从课堂延伸至家庭与社会，深化文化体认。  探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：挑战“龙舟动力升级”微型项目。思考并尝试为你的纸质龙舟添加一种简单的动力装置（例如：利用橡皮筋的弹力驱动螺旋桨；利用气球喷气反冲；利用小风扇等），使其能从静止状态自主前进一段距离。记录你的设计思路、尝试过程（包括失败）和最终效果，形成一份简短的“技术报告”。此作业鼓励跨学科深度探究与创新实践。七、本节知识清单及拓展  1.★龙舟的文化结构符号：传统龙舟通常由龙首、龙身（舟体）、龙尾、锣鼓、旗帜等组成。龙首高昂兼具破水与祈福功能；舟体修长利于减少阻力；锣鼓用于鼓舞士气、协调划桨节奏。设计时需理解这些符号的功能与意义双重属性。  2.★龙骨与稳定性：龙骨是沿船底中心线贯穿首尾的纵向主结构，如同动物的脊骨，主要承担纵向强度，防止船体在中部弯曲变形。它是保证船体“有骨气”、不易散架的关键。  3.★重心与平衡：重心是物体重量的集中作用点。对于船只，重心位置至关重要。重心过低（如配重在船底）可增加稳定性，不易倾覆；但过高则易摇晃。重心过于靠前（船头）易导致“栽头”，靠后则易“抬首”影响航行。  4.★对称性与航向稳定性：理想的船体在左右方向应尽可能对称。左右重量、形状不对称会导致两侧受到的阻力不同，从而产生偏航力矩，使船跑偏。制作时的微小误差常是偏航的主因。  5.★流线型与阻力：物体在流体（水、空气）中运动时会受到阻力。流线型（前圆后尖）的造型能有效分开流体，使其平滑流过，从而减少“形状阻力”。尖削的船头利于破水。  6.★设计思维流程：一个完整的制作项目通常遵循“同理心（理解需求）定义问题构思方案制作原型测试验证迭代优化”的循环流程。本课的“分析设计制作测试优化”即是其简化实践。  7.★原型（Prototype）的价值：原型是设计的初步实体化，核心目标是快速、低成本地验证想法的可行性，暴露问题，而非追求完美。接受原型的“不完美”是迭代进步的前提。  8.★控制变量法：在科学测试中，为了明确某个因素（如船形）对结果（如速度）的影响，需要有意识地保持其他可能影响因素（如释放力度、水位）一致。这是进行公平比较、得出可靠结论的基础。  9.★数据驱动决策：在工程优化中，主观感觉不可靠，客观数据（航行时间、偏航角度、载重重量）是判断性能优劣和指导改进方向的最重要依据。要养成“用数据说话”的习惯。  10.▲浮力与载重（拓展）：物体在水中会受到向上托的力，即浮力。浮力大小等于物体排开水的重量（阿基米德原理）。船能漂浮，是因为其船体排开水的重量（产生的浮力）大于等于船体自身的重量。载重时，需确保总重量不超过最大浮力。  11.▲材料的选择与处理：不同材料（纸、泡沫、塑料）的密度、强度、防水性、可加工性不同。根据设计需求选择合适的材料，并掌握其加工特性（如纸的折叠、泡沫的切割、塑料的热弯），是成功制作的关键技能。  12.▲团队角色与协作：在项目式学习中，有效的团队通常需要清晰的角色分工（如领导者、记录员、发言人、技术支持等）。良好的协作意味着各司其职、积极沟通、尊重差异、共同对结果负责。八、教学反思  （一）教学目标达成度分析：从最终作品展示与项目文档来看，“知识”与“能力”目标达成度较高。大多数小组能清晰阐述设计中的文化元素与科学考量，并完成了包含测试与优化记录的完整实践流程。情感目标在小组协作和竞渡环节中得到了生动体现，学生表现出了强烈的集体荣誉感和对作品的珍视。然而，“科学思维”与“元认知”目标的深度达成在小组间差异显著。部分小组仅停留在“老师让测试就测试，让加配重就加配重”的操作层面，未能真正内化“基于证据优化”的思维模式。这提示我在后续类似课程中，需加强对思维过程的外显化引导，例如要求每个优化决策都必须附带“我们为什么认为这样会有效”的简短理由陈述。  （二）核心教学环节有效性评估：“解构传统”环节的文化导入与功能启发起到了良好铺垫作用，学生后续设计普遍有意融入了文化符号。“测试与迭代”环节是本节课的高潮与难点所在。虽然创造了真实的问题情境，但限于课堂时间，多数小组仅完成了一轮简单的优化，对“权衡”思维的体验不够深刻。我意识