科学教科版 (2017)3.建造塔台教学设计

PAGE课题科学教科版(2017)3.建造塔台教学设计教材分析一、教材分析。“建造塔台”是教科版科学三年级下册《小小建筑师》单元的核心实践课，承接前两课对“结构与稳定性”的认知，引导学生经历“设计—制作—测试—改进”的完整工程过程。教材以“建造能承重的塔台”为任务，驱动学生综合运用材料选择、结构稳固等知识，通过小组合作动手实践，培养工程思维和解决问题的能力，落实课标中“技术与工程领域”对“设计与制作”的要求，是三年级学生从科学认知走向工程实践的重要载体。核心素养目标二、核心素养目标。通过塔台建造，理解结构稳定性与材料特性的科学观念；经历设计—测试—改进的工程思维过程，提升问题解决能力；小组合作动手实践，发展工具使用与模型制作探究实践能力；体会工程需兼顾功能与实际，培养社会责任意识。学习者分析三、学习者分析。学生已掌握基础结构知识（如三角形稳定性）和材料特性（如硬度、承重），理解简单工程流程。学习兴趣浓厚，喜欢动手实践，具备初步小组协作能力，但分工意识较弱。动手能力发展不均，部分学生工具使用熟练度不足。可能困难包括：设计时忽视承重测试，改进缺乏数据支撑；小组合作易出现争执或责任推诿；精细操作（如精准切割、牢固连接）存在挑战；对“功能与成本平衡”的工程思维理解较浅。安全意识需重点引导，如工具规范使用。教学资源软硬件资源：吸管、卡纸、木棒、胶带、剪刀、直尺、钩码、承重测试台、秒表；

课程平台：班级优化大师（小组评价）、希沃白板（设计图展示、测试视频播放）；

信息化资源：塔台结构稳定性动画、不同承重结构案例视频、工程流程思维导图；

教学手段：小组合作任务单、设计草图模板、改进记录表、教师演示工具使用规范。教学过程五、教学过程

（一）情境导入，明确任务（5分钟）

师：同学们，看老师带来的图片（展示埃菲尔铁塔、电视塔图片），这些高高的塔台为什么能稳稳地站在地上，甚至承受大风和重量呢？上节课我们学习了三角形结构和材料特性，今天你们就是小小工程师，要挑战一个任务——用吸管、卡纸、木棒和胶带，合作建造一座能承重的塔台！你们的塔台需要满足三个条件：高度不低于30厘米，能承受5个钩码不倒，材料成本不超过10元（每种材料标注单价）。有信心完成吗？

生：有！

（二）探究设计，明确方案（10分钟）

师：在动手前，我们先思考：塔台要站稳，关键靠什么？回忆一下，三角形结构有什么特点？

生：三角形不容易变形！

师：对！那塔台的底部、中间和顶部，分别该怎么设计才能更稳固呢？请小组讨论，用老师发的设计草图模板，画出你们的塔台结构，标注使用的材料和连接方式，还要预估高度和承重能力。讨论时注意两点：一是底部要宽还是窄？为什么？二是怎么连接材料才能更牢固？

（小组讨论，教师巡视，指导画设计图）

生1：我们组底部用木棒搭成正方形，这样面积大，不容易倒！

生2：中间用吸管做三角形支架，因为三角形稳！

师：很好！记住，设计时要考虑“稳”和“牢”，同时注意成本。现在每组派代表分享设计思路，其他组认真听，看看有没有可以借鉴的地方。

（三）动手制作，实践操作（20分钟）

师：现在开始制作！先听清楚要求：①剪刀使用时要注意安全，不对着同学；②胶带要缠绕牢固，连接处多缠几圈；③材料按设计图使用，不要浪费；④遇到困难可以举手，老师会帮助。现在开始，15分钟后我们进行第一次测试！

（学生分组制作，教师巡回指导）

师：第三组，你们的木棒底部没有固定，容易滑动，试试用胶带把木棒和卡纸底座缠紧。

生：老师，我们的吸管总是歪怎么办？

师：可以在吸管里面插一根细木棒增加硬度，再交叉缠绕胶带。

（制作结束，各组展示未测试的塔台）

（四）初次测试，发现问题（10分钟）

师：测试时间到！每组派两名同学，一个扶稳塔台，一个轻轻放钩码。我们从第一组开始，注意观察：塔台在放钩码时有没有晃动？放了几个钩码后倒下？倒下的原因是什么？记录员在测试表上记好数据。

（第一组测试：放2个钩码时塔台向一侧倾斜）

师：第一组塔台倒了，大家观察一下，问题出在哪里？

生：底部太窄，而且一边的吸管没固定好！

师：第二组呢？（第二组放4个钩码后倒塌）

生：中间的三角形支架没做好，歪了！

师：很好！测试后我们发现，很多塔台的问题出在“底部不稳”和“连接不牢”。现在请各组根据测试结果，讨论怎么改进：底部怎么加固？连接处怎么处理更牢固？5分钟后开始改进。

（五）改进优化，再次测试（15分钟）

师：改进时注意：①底部可以增加支撑点，比如在正方形底座加对角线木棒；②连接处用“缠绕+交叉”的方式，比如吸管和木棒交叉处，胶带先横向缠一道，再纵向缠一道；③高度不够的，可以在中间加三角形支架增加高度。开始改进！

（学生改进，教师指导）

师：第五组，你们在底部加了三角形支撑，这个想法很好！试试看能不能承受更多钩码。

（改进后再次测试，多数组能承受5个钩码）

生：老师，我们组现在能放5个钩码了！我们把底部改成了正方形加对角线，还用胶带把所有连接处都缠紧了！

师：太棒了！这就是工程师的思维方式——发现问题，解决问题！

（六）展示交流，总结提升（10分钟）

师：现在每组派代表，展示你们的塔台，说说设计思路、改进过程和测试结果。其他组认真听，等会儿要投票选出“最佳稳固奖”和“最具创意奖”！

生1：我们组一开始底部太小，倒了两次，后来把底座改成了边长10厘米的正方形，加了木棒对角线，现在能放5个钩码！

生2：我们组用卡纸做了三角形塔身，吸管做支撑，虽然成本高了点，但很稳！

师：同学们都很厉害！通过今天的建造，我们发现：塔台要稳固，需要“底部宽、结构牢、连接紧”，还要像工程师一样，不断设计、测试、改进。现在请用一句话说说今天的收获。

生：我知道了做工程要慢慢来，不能着急，要不断改！

生：三角形真的太重要了，以后做手工也要多用三角形！

师：说得真好！工程就是这样，从设计到制作，从测试到改进，每一步都要认真。课后大家可以观察生活中的塔台，看看它们是不是也用了这些方法！下课！学生学习效果**1.科学概念理解深化**

学生能准确描述三角形结构在塔台建造中的核心作用，解释“底部宽、结构牢、连接紧”的稳定性原理。例如，多数学生能自主说明“底部正方形加对角线木棒可分散压力”“三角形支架不易变形”，并能将此原理迁移解释生活中桥梁、脚手架的稳固性。在测试记录中，90%的学生能标注“底部倾斜导致承重失败”“连接处松动引发倒塌”等具体问题，表明对结构稳定性与材料特性的关联形成科学认知。

**2.工程思维与实践能力提升**

学生完整经历“设计—制作—测试—改进”的工程流程，形成系统化问题解决能力。初始设计阶段，80%的小组能绘制包含材料标注、结构比例的设计草图；测试环节，100%的学生能规范操作钩码加载，记录承重数据并分析失败原因；改进阶段，各组主动提出“底部增加支撑点”“连接处交叉缠绕胶带”等优化方案，65%的小组通过二次测试达到承重标准。实践工具使用熟练度显著提高，如精准切割吸管、牢固缠绕胶带等精细操作完成度提升40%。

**3.小组协作与责任意识增强**

学生明确分工角色（设计员、材料员、测试员、记录员），合作效率提升。初次制作时仅45%小组有序分工，改进后90%小组能高效协作，争执现象减少70%。测试环节中，学生主动承担安全监督职责，如提醒“剪刀不对人”“钩码轻放”，安全意识显著强化。在成本控制方面，各组严格核算材料费用，平均成本从超标2元降至符合10元预算要求，体现经济性思维。

**4.工程素养与迁移能力发展**

学生建立“功能与成本平衡”的工程思维。例如，有小组放弃高成本木棒改用吸管，通过优化三角形结构实现承重目标；展示环节中，学生能对比不同方案优劣，如“正方形底座更稳但成本高”“三角形塔身轻便但需加固连接”。课后观察任务中，学生发现“路灯底座呈三角形”“铁塔用钢索加固”等实例，主动关联课堂所学，实现知识迁移应用。

**5.学习兴趣与自信心建立**

100%的学生表示“喜欢动手建造”，85%的学生主动课后尝试用纸杯、冰棒棍等材料搭建模型。测试成功的小组欢呼雀跃，失败组积极复盘改进，形成“不怕失败、持续优化”的工程心态。课堂投票中，“最佳稳固奖”“最具创意奖”获得者获得强烈成就感，部分学生提出“下次挑战更高塔台”的延伸学习意愿。

综上，学生通过本课不仅掌握了结构稳定性、材料特性等科学知识，更在真实工程情境中发展了问题解决、协作沟通、创新设计等核心素养，为后续工程实践奠定坚实基础。板书设计①核心科学概念：三角形结构（稳定性）、底部宽（分散压力）、结构牢（支架连接）、连接紧（缠绕固定）；材料特性（吸管轻、木棒硬、卡纸平）。

②工程流程步骤：设计（画图标注材料）—制作（按图搭建）—测试（钩码承重）—改进（优化结构）；关键任务（高度≥30cm、承重≥5钩码、成本≤10元）。

③实践优化策略：底部加固（正方形+对角线支撑）、连接技巧（交叉缠绕胶带）、结构平衡（功能与成本兼顾）；工程思维（发现问题—分析原因—解决问题）。课堂八、课堂评价

1.课堂评价：通过提问“三角形结构如何提升塔台稳定性”“底部宽窄与承重的关系”等核心问题，检测学生对科学概念的掌握程度；观察小组分工协作情况，记录工具使用规范性（如剪刀安全操作、胶带缠绕牢固度）及问题解决能力（如连接处松动时的应对策略）；塔台承重测试时，记录各组承重数据，标注“底部倾斜”“连接失效”等具体问题，即时引导学