小学科学一年级下册《巧手造纸桥》教案

小学科学一年级下册《巧手造纸桥》教案

一、设计理念与理论依据

本教案以《义务教育科学课程标准（2022年版）》核心理念为根本遵循，深度融合STEAM教育思想，着力于在一年级学生中启蒙工程与技术素养。设计秉持“做中学、创中学、思中学”的原则，将科学探究、技术设计、数学测量与艺术表达进行有机整合。理论支撑主要来源于建构主义学习理论，强调学习者在主动建构实物模型的过程中，通过同化与顺应来发展对“结构与功能”这一跨学科核心概念的初步理解。同时，借鉴低龄儿童认知发展规律，活动设计注重具身性、游戏化与情境性，将抽象的力学原理转化为可操作、可观察、可表达的亲身体验，引导学生在“设计—制作—测试—改进”的简易工程循环中，初步经历完整的项目式学习流程，培养解决问题的系统性思维、动手实践能力与合作交流意识。

二、教学内容与学情分析

本课隶属于“技术与工程”领域，是学生在小学阶段接触的首次较为完整的设计制作类课程。核心教学内容围绕“利用简单材料（纸）设计并制作一个能满足特定承重要求的结构（桥）”。知识层面，涉及对材料特性（纸张的柔软与可塑性）、简单结构（平板、拱形、折叠支撑等）与功能（承重、跨越）之间关系的直观感知。技能层面，重点训练学生使用安全工具（剪刀、胶带）进行简单加工、对模型进行标准化测试、以及用语言或图画描述设计想法的能力。

授课对象为小学一年级下学期学生。其认知特点是：思维以具体形象为主，对动手操作充满浓厚兴趣，但注意力持久性有限；具备初步的观察、比较能力和简单的语言表达基础，能够进行浅层次的因果推理；在合作中，开始有分工意识，但需要明确的引导和规则。他们生活中对“桥”有丰富的感性认识，但尚未从科学与工程的角度进行思考。前备知识包括：对物体形状、大小、轻重的初步认识，以及使用胶水粘贴、用积木搭建的简单经验。学习难点可能在于将承重需求转化为具体的设计策略，以及在测试失败后进行有效反思和改进。教学策略将通过搭建递进式支架、提供结构化材料包、以及强化过程性鼓励来突破难点。

三、教学目标

依据课程标准与学情分析，设定以下三维教学目标：

1.科学观念：通过动手制作与测试，知道纸的形状发生改变（如折叠、卷曲、构成特定结构）后，其承重能力会发生变化；认识到桥梁的结构与其稳定性、承重能力有关。

2.科学思维：在设计与改进纸桥的过程中，能基于观察和测试结果，用比较的方法（如哪种形状的桥墩更稳、哪种桥面承重更多）进行简单推理；能尝试用图画或简单符号表达自己的设计构想。

3.探究实践：能根据简单的任务要求（至少跨越一定距离、承受一定重物），利用提供的材料和工具，独立或合作完成一座纸桥的设计与制作。能对制作的纸桥进行规范的承重测试，记录并描述测试现象。

4.态度责任：在制作与测试活动中，表现出对工程设计与制作的浓厚兴趣和好奇心；乐于与同伴分享自己的设计与发现，愿意倾听他人的想法；初步养成在制作中追求稳固、在测试中尊重事实的科学态度。

四、教学重点与难点

教学重点：引导学生在设计制作纸桥的活动中，亲身体验并理解“通过改变纸张的形状或结构可以增强其承重能力”这一核心工程概念。

教学难点：帮助学生将“承重更多”的模糊目标，转化为具体可操作的设计方案（如加厚桥墩、折叠桥面、采用拱形结构等），并能在测试后依据现象进行有针对性的改进。

五、教学准备

1.材料准备：

（1）学生分组材料（4人一组）：A4打印纸（不少于10张）、纸质胶带（1卷）、安全剪刀（2把）、直尺（1把）。标准测试重物（如统一规格的象棋或砝码，约20克/个，每组15个）。桥墩底座（可用高度相同的塑料积木或书本，固定间距为15厘米）。

（2）教师演示材料：同规格A4纸、胶带、剪刀、测试重物、桥墩底座。制作不同结构（平板、拱形、有支撑梁）的纸桥模型样本。多媒体课件（包含各种桥梁图片、微视频《纸的力量》）。

2.环境准备：教室桌椅调整为适合小组合作的形式，确保每组有足够大的操作平面。设置一个公共的“材料补给站”和“作品测试区”。测试区需保证台面平整，桥墩底座位置固定。

3.安全预案：提前进行剪刀使用安全规范教育。强调胶带使用后及时归位，防止地面湿滑。测试重物轻拿轻放，防止砸伤。小组内分工明确，避免争抢工具。

六、教学实施过程（共两课时，80分钟）

第一课时：问题导入与设计探究（40分钟）

（一）情境创设，任务驱动（预计时间：8分钟）

教师活动：播放一组精美的桥梁图片（包括木桥、石拱桥、现代斜拉桥等），并讲述一个简短的故事：“小河两边住着小熊和小兔，他们是好朋友。可是下雨后河水变深了，他们没法见面一起玩了。我们能像工程师一样，为他们设计建造一座既牢固又美观的桥吗？”引出核心任务——用纸来造桥。接着，出示并明确“工程挑战任务书”：第一，桥必须安全架设在两个‘河岸’（桥墩底座）上，跨度15厘米；第二，桥面要尽可能结实，能承受更多‘小动物’（测试重物）安全过河。

学生活动：观看图片，倾听故事，进入帮助小动物的情境。理解任务要求，明确挑战目标。

设计意图：通过生动的故事和真实的桥梁图片，激发学习兴趣和内在动机。将开放性的“造桥”活动转化为有明确约束条件的“工程挑战”，使探究方向更聚焦，符合低年级学生的认知负荷水平。

（二）初探纸性，聚焦结构（预计时间：12分钟）

教师活动：提出问题：“一张平平的纸，能直接当桥面用吗？我们来试试看。”教师演示将单张A4纸平铺在桥墩上，轻轻放上一个重物，纸张立刻弯曲下落。追问：“为什么纸桥塌了？我们有什么办法让纸变得更有力量？”引导学生发表想法。随后，播放微视频《纸的力量》，展示将纸折叠、卷成纸卷、或做成瓦楞状后，其承重能力大幅提升的现象。教师归纳：“看来，改变纸的形状，它的‘力气’就变大了！”引导学生关注“结构”这个词。

学生活动：观察演示实验，直观感受平板纸张承重能力的薄弱。结合生活经验（如硬纸板、纸箱）和视频内容，思考并说出让纸变结实的方法（折一折、卷一卷）。初步建立“形状/结构变化”与“承重能力”之间的关联。

设计意图：制造认知冲突，引发深度思考。通过演示和视频，将学生可能零散的生活经验进行科学验证和提升，明确本课的核心探究点——结构决定功能，为后续的设计活动提供关键的知识支架。

（三）头脑风暴，设计构想（预计时间：15分钟）

教师活动：展示几座用不同方法制作的简易纸桥样本（如：简单折叠桥面的桥、有圆柱形桥墩的桥、带拱形支撑的桥）。请学生观察并说说这些桥可能在哪些地方做了“加强”。分发“我的纸桥设计图”记录单（包含“我设计的桥叫什么名字”、“我想怎样让桥面变结实”、“我想怎样让桥墩更稳”等引导性问题和绘画区域）。鼓励学生在小组内先讨论，然后独立或合作完成设计草图。教师巡回指导，通过提问启发思考：“你的桥墩打算做成什么形状？为什么？”“桥面除了平放，还可以有什么样子？”

学生活动：观察教师提供的样本，获取灵感。在组内交流自己的想法。在设计图上画出自己心目中牢固的纸桥，并尝试用简单的文字或符号标注出加强结构的关键部位。

设计意图：样本起到“思维脚手架”的作用，避免学生完全无从下手。设计图环节是将内部思维可视化的关键步骤，它促使学生将模糊的想法具体化、结构化，是工程设计流程中不可或缺的“计划”环节，也培养了学生的表达与规划能力。

（四）课堂小结与预告（预计时间：5分钟）

教师活动：邀请1-2位学生展示并简要介绍自己的设计图。教师给予鼓励性评价，并总结：“大家都有了很多巧妙的想法！下节课，我们就要把这些想法变成真正的纸桥，并且要接受‘承重挑战’的考验。请同学们晚上也可以再想想，你的设计还有什么可以改进的地方。”

学生活动：分享设计，倾听同伴想法。明确下节课的任务，充满期待。

设计意图：通过展示交流，营造相互学习的氛围。预告后续活动，保持探究的连贯性和期待感。

第二课时：制作测试与优化改进（40分钟）

（一）回顾设计，明确规则（预计时间：5分钟）

教师活动：简要回顾上节课的设计构想。重申工程挑战的两条规则与安全操作要求。特别强调测试的公平性：每座桥都必须架设在规定的“河岸”上（间距15厘米），重物必须轻放在桥面中央，每次增加一个，直至桥面明显弯曲触地或重物掉落，记录倒塌前的承重数量。

学生活动：回忆设计，明确制作目标和测试标准。

设计意图：快速进入学习状态，强化规则意识，确保后续制作与测试活动有序、有效。

（二）合作制作，初步成型（预计时间：15分钟）

教师活动：宣布制作开始。各小组根据设计图（可动态调整）领取材料进行制作。教师巡回观察，提供必要的技术支持（如如何卷出结实的纸卷、如何用胶带有效连接），并重点关注小组合作情况，引导组员分工（如有人负责裁剪、有人负责卷纸、有人负责粘贴组装）。鼓励学生遇到困难先小组内商量解决。

学生活动：小组协作，将设计图转化为实物模型。在动手过程中，可能会遇到设计预想与实际操作的差异，进行即时调整。专注于制作一座稳固的纸桥。

设计意图：这是将创意物化的核心环节。学生在此过程中，不仅锻炼了精细动作技能，更体验了合作、沟通以及应对实际问题的过程。教师的角色是支持者和促进者，而非指令下达者。

（三）承重测试，记录分析（预计时间：12分钟）

教师活动：组织各小组依次到“测试区”进行承重测试。要求小组派代表介绍自己桥的名字和特色，然后进行公开测试。教师或指定学生助手协助放置重物并计数，其他小组观察。使用“纸桥承重挑战记录表”记录每座桥的承重个数（可用贴星星或画“正”字的方式）。测试后，引导全班对比观察：“承重最多的桥，它有什么特点？”“那座桥虽然承重不多，但设计上有没有巧妙的地方？”

学生活动：小组展示作品并进行测试，紧张观察自己桥的表现。观看其他组的测试，思考不同结构与承重效果之间的关系。记录测试结果。

设计意图：测试是工程设计的验收环节，它提供了最真实的反馈。公开测试营造了严肃又富有挑战性的科学氛围。通过对比分析，引导学生从具体现象中归纳规律，使感性经验上升为初步的科学认知。

（四）反思改进，优化迭代（预计时间：6分钟）

教师活动：提问：“如果你的桥承重不够理想，你能找出可能的原因吗？有没有办法马上改进一下？”给予学生短暂的时间（3-4分钟）进行紧急加固或修改。允许改进后的桥梁进行第二次测试（记录成绩可标注为“改进后”）。肯定所有在测试中努力以及勇于改进的小组。

学生活动：分析测试中暴露的问题（如桥墩歪斜、桥面太软、连接不牢），快速讨论并实施改进方案（如增加桥墩厚度、在桥面下添加支撑条）。体验“设计—测试—改进”的工程迭代过程。

设计意图：此环节是本课的点睛之笔，它让学生体验到工程设计的核心精神——优化永无止境。失败不再是终点，而是发现问题和寻找新方案的起点，培养了学生的抗挫折能力和批判性思维。

（五）总结拓展，迁移应用（预计时间：2分钟）

教师活动：总结全课：“今天，我们每个人都像真正的工程师一样，经历了设计、制作、测试和改进的全过程。我们发现，通过聪明的设计，像纸这样柔软的材料也能变成牢固的桥梁。在我们的生活中，很多建筑和物品都运用了这些让材料变结实的原理。”鼓励学生回家后，尝试用不同的材料（如卡纸、报纸）或设计更长的桥，继续探索。

学生活动：回顾整个活动过程，收获成就感。聆听总结，思考科学与生活的联系。

设计意图：梳理学习历程，升华课程意义。将课堂探究延伸至课外，保持学生的科学好奇心和持续探究的热情。

七、板书设计

板书采用图文结合的形式，随着教学进程逐步生成。

主标题：巧手造纸桥——我们是小工程师

左侧区域（核心概念）：

纸的特点：软、薄→改变形状/结构→变“结实”

桥的组成：桥墩（稳）+桥面（牢）=牢固的桥

右侧区域（工程流程）：

1.明确问题（任务书）

2.设计想法（画图）

3.动手制作（合作）

4.测试检验（公平）

5.改进优化（再试试）

下方展示区：粘贴学生优秀设计图或悬挂一座承重表现最佳的纸桥模型。

八、教学评价设计

本课评价贯穿教学全过程，采用表现性评价与发展性评价相结合的方式，注重多元主体参与。

1.过程性评价：主要观察学生在小组活动中的参与度、合作交流情况、工具使用的规范性与安全性、面对制作困难时的态度。通过教师巡视时的即时语言反馈、小组合作星级贴纸等方式进行。

2.作品性评价：依据“纸桥承重挑战记录表”对作品的达成度（是否满足跨度要求、承重个数）进行量化评价。同时，设立“最佳设计奖”（设计图有创意）、“最佳工艺奖”（制作精细）、“最佳进步奖”（改进效果显著）等多元奖项，由教师和学生共同评议。

3.表述性评价：通过学生在“设计构想分享”、“测试结果分析”等环节的口头表达，评价其科学思维的清晰度和语言组织能力。设计图的质量也是评价其规划与表达能力的重要依据。

评价目的在于激励、诊断与发展，而非简单分等。让每个学生都能在活动中看到自己的闪光点和进步空间。

九、教学反思与特色创新

本次教学设计力图体现以下特色与创新点：

1.深度学科融合的STEAM实践：并非科学、技术、工程、艺术、数学的简单拼盘，而是以解决真实工程问题（造桥）为主线，科学探究（纸的结构与性能）为基础，技术制作（加工与组装）为手段，数学测量（跨度、承重计数）为工具，艺术设计（桥梁造型与美化）为表达的有机整体。例如，在