连杆玩具的设计师：连杆机构原理探究与创意实践-小学三年级下册劳动课教案

连杆玩具的设计师：连杆机构原理探究与创意实践——小学三年级下册劳动课教案

一、课题：连杆玩具的设计师：连杆机构原理探究与创意实践二、课时安排：2课时（每课时40分钟）三、教学目标（一）劳动观念目标【重要】【核心素养】通过观察生活中的连杆机构应用案例，认识连杆机构在传递运动和改变运动方向方面的重要作用，体会劳动创造美好生活的价值，树立劳动最光荣、最崇高、最伟大、最美丽的观念。理解科技发明源于生活需求，形成热爱科学、崇尚技术的劳动态度。（二）劳动能力目标【重要】【核心素养】认识连杆玩具的基本构造，理解简单连杆机构的运动原理。能够识别挖孔符号，掌握使用美工刀、剪刀等工具进行安全挖孔的方法。能根据教材中的步骤说明，独立完成连杆玩具的制作，并具备简单的调试和改进能力。能够完成剪切、挖孔、折叠、粘贴、组装、展平六个基本步骤。（三）劳动习惯和品质目标【基础】【核心素养】养成安全使用劳动工具的良好习惯，培养认真细致、精益求精的劳动品质。在制作过程中学会独立思考和合作交流，逐步形成质量意识和效率意识。能够主动整理操作台面，保持工作环境的整洁有序，养成良好的劳动卫生习惯。（四）劳动精神目标【重要】【核心素养】在探究连杆机构原理和制作连杆玩具的过程中，初步形成乐于探究、勇于创新的科学精神。体验从发现问题到解决问题的完整劳动过程，培养不怕困难、坚持到底的劳动精神。感受连杆机构在机械传动中的精妙设计，激发对工程技术的兴趣和向往。四、教学重难点（一）教学重点【重要】1.了解连杆机构的基本结构与作用，认识连杆玩具的各个组成部分。2.掌握挖孔的基本方法，能够按照步骤完成连杆玩具的制作。3.理解连杆的连接方式与运动方向之间的关系，能够判断不同连接位置对运动效果的影响。（二）教学难点【难点】【高频考点】1.理解连杆机构的工作原理——如何通过连杆将直线运动转换为往复运动或改变运动方向。2.掌握挖孔的操作技巧，能够准确地将孔位挖在指定位置，孔的大小和位置直接影响玩具的运动效果。3.理解不同连接位置对运动幅度和运动轨迹的影响，能够通过调整连接位置优化玩具的运动效果。五、教学方法与手段（一）教学方法直观演示法：通过展示生活中的连杆机构实例（雨伞开合结构、自行车链条传动、挖掘机机械臂等）和多幅连杆机构运动原理的动态示意图，帮助学生建立对连杆机构直观的认识。通过教师示范挖孔、折叠、组装等关键步骤的操作方法，让学生观察并模仿。

探究式教学法：以“纸鸽飞起来”等活动为探究载体，引导学生通过观察、尝试、比较等方式，自主发现连杆机构的工作原理和最佳安装位置。设计不同连接位置的探究实验，让学生在实践中体会连杆的运动规律。

合作学习法：采用小组合作的形式，每组4-6人，学生在小组内分工协作、互帮互助，共同完成连杆玩具的制作任务。通过组内互评、组间展示等形式，促进交流与学习。

任务驱动法：以完成一个能够灵活运动的连杆玩具为核心任务，将任务分解为若干个可操作的子任务，引导学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。

（二）教学手段多媒体辅助教学：利用课件展示连杆机构的运动原理动画，播放连杆玩具的制作示范视频，直观呈现操作要点。引入智慧课堂互动工具，实时展示学生作品并进行点评。

实物教具辅助：准备多种不同类型的连杆玩具实物样品（如纸鸽展翅玩具、抽拉式课程表、连杆提线木偶等），供学生观察和参考。自制连杆学具模型，用于演示不同连接位置对运动效果的影响。

人工智能赋能：利用AI教学平台，生成连杆机构的动态模拟动画，帮助学生直观理解运动原理。通过智能评价系统，对学生的作品进行多维度分析和反馈。

六、教学准备（一）教师准备教学课件：包含连杆机构原理动画、连杆玩具制作示范视频、优秀作品展示等。

教具与学具：连杆构造应用的图片、事例等资料。自制连杆玩具放大教具（如纸鸽放大图），便于全班学生观察结构细节。

操作演示工具：剪刀、美工刀、双面胶、划痕针、铅笔、直尺等。

教学参考资料：搜集生活中连杆机构应用的图片和视频资料，制作成微课视频，供学生课后复习使用。

制作流程挂图：将剪切、挖孔、折叠、粘贴、组装、展平六个步骤制成图文并茂的挂图，张贴于教室墙面。

（二）学生准备制作材料：连杆玩具的制作材料包（卡纸、拉杆部件、小树苗或小动物装饰等）。

制作工具：安全剪刀、美工刀（需在教师指导下使用）、双面胶、胶水、直尺、铅笔等。

安全防护用品：护目镜、切割垫板等。

学习资料：预习连杆玩具的相关知识，搜集生活中的连杆机构实例，拍照或画图带来分享。

（三）环境准备教室布置：划分制作操作区、作品展示区、讨论交流区。确保每个学生有足够的工作空间。

安全设置：在操作台上铺设切割垫板，美工刀使用区域设警示标识。准备好急救箱，以备不时之需。

资源支持：连接多媒体设备，确保课件、视频播放顺畅。准备好实物投影仪，用于展示学生作品的细节。

七、教学过程第一课时：探秘连杆——认识连杆机构与制作准备（一）导入环节——创设情境，激发兴趣（约5分钟）【重要】教师播放一段皮影戏表演片段或木偶戏视频片段，引导学生观察皮影人或木偶的动作特点。提问：“大家看，表演者是如何让皮影人动起来的？为什么表演者拉动木棍，皮影人的手臂就会抬起来？”学生观察后自由发言，教师顺势引出“连杆”的概念。接着，教师展示几种生活中运用连杆机构的常见物品的图片或实物，如雨伞的开合结构、自行车的链条传动系统、挖掘机的机械臂、升降晾衣架的传动装置、共享单车的车锁结构等。引导学生思考：“这些物品中隐藏着一个共同的秘密，它们都运用了‘连杆机构’。连杆机构就像这些物品的‘关节’，有了它，力就能被传递，运动就能被改变方向。”由此引出本课的主题——连杆玩具的设计与制作。【跨学科链接】教师可以简要介绍皮影戏的历史文化背景。皮影戏是中国民间古老的传统艺术，已被列入人类非物质文化遗产代表作名录。皮影戏中的人物通过连杆（操纵杆）实现各种动作，这正是连杆机构在文化艺术中的典型应用。通过这一介绍，将劳动教育与中华优秀传统文化教育有机融合，增强学生的文化认同感。【设计意图】通过生动有趣的视频和图片导入，将抽象的连杆原理具象化、生活化，激发学生的好奇心和探究欲。将皮影戏与连杆机构建立联系，让学生在文化浸润中开启技术学习之旅，既培养了文化自信，又为后续技术学习奠定了基础。（二）新授环节一——认识连杆机构，建立概念（约12分钟）【重要】【核心素养】1.连杆的基本概念：教师引导学生观察连杆玩具实物样品，让学生用自己的语言描述连杆玩具的结构。教师在学生发言的基础上，给出规范的定义：连杆是指将两个或多个构件连接起来、能够传递运动和力的构件。连杆机构是由若干构件通过低副连接而成的机构，能够实现运动形式的转换和运动方向的改变。连杆机构的基本组成：教师用课件展示连杆机构的组成示意图，逐一讲解各个部分及其功能。一个简单的连杆机构通常包括以下几个部分：（1）固定机架——整个机构的支撑基础，保持相对静止；（2）主动件——接受外部驱动的构件，是运动的输入端；（3）连杆——连接主动件和从动件的构件，负责传递运动和力；（4）从动件——被连杆带动的构件，是实现预期运动的输出端。教师可以结合纸鸽玩具的实例，引导学生找出各对应部分：纸鸽的身体是机架，手指推动的拉杆是主动件，连接拉杆与翅膀的纸条是连杆，翅膀是从动件。

连杆机构的工作原理：教师播放连杆机构运动的动态动画，让学生观察主动件运动时，连杆和从动件是如何随之运动的。引导学生发现：当主动件做直线运动时，通过连杆的传递，从动件可以做旋转运动或往复摆动；反之，旋转运动也可以通过连杆转换为直线运动。教师用手势配合讲解，帮助学生理解“力的传递”和“运动的转换”这两个关键概念。

生活中的连杆机构应用举例：教师展示更多生活实例，让学生进一步感受连杆机构的广泛应用。例如：（1）雨伞——按下伞柄上的按钮，通过连杆机构带动伞骨张开；（2）自行车刹车——捏动刹车把手，通过连杆（或钢索）传递力，使刹车片夹紧车轮；（3）升降晾衣架——摇动手柄，通过连杆机构带动晾衣杆升降；（4）折叠桌椅——通过连杆机构实现折叠和展开功能。教师可以请学生分享自己搜集到的连杆机构实例，互相交流。

【思维方法】在认识连杆机构的过程中，教师引导学生运用“观察—分析—归纳”的科学思维方法。先观察具体实例的结构特征，再分析各部分的功能和相互关系，最后归纳出连杆机构的共性特点。通过这一过程，培养学生的系统思维和分析能力。【设计意图】通过实物观察、动画演示和实例分析相结合的方式，帮助学生建立连杆机构的基本概念。从具体到抽象，从感性认识到理性认识，符合三年级学生的认知规律。生活实例的引入，让学生感受到技术就在身边，增强学习的现实意义。（三）新授环节二——连杆玩具结构分析与步骤讲解（约15分钟）【重要】【高频考点】1.连杆玩具结构分析：教师展示本节课要制作的连杆玩具的成品，让学生观察玩具由哪些部分组成。引导学生从外观和功能两个层面进行分析。从外观上看，玩具包括支架、拉杆、连杆、运动部件（如小树苗的枝叶、小动物的四肢等）、装饰物等部分。从功能上看，拉杆是人手推动的部位，连杆负责传递力，运动部件是实现动作的部位。教师用课件放大玩具的结构图，逐一标注各个部分并说明其名称和作用。重点指出挖孔符号的含义——在卡纸上标记需要挖孔的位置和大小。教师讲解常见的挖孔符号类型：圆形孔符号、方形孔符号、定位孔符号等，并说明不同符号对应的挖孔要求和注意事项。制作步骤分步讲解：教师按照六个步骤逐一讲解操作要点，配合实物投影或示范视频进行演示。

（1）剪切：将卡纸上的所有部件沿着轮廓线逐个剪下来。注意事项：剪刀要沿着轮廓线外侧剪，保持边缘整齐；转弯处要慢剪，避免剪过头；剪下的部件要分类摆放，避免丢失。（2）挖孔：在标记有挖孔符号的位置挖出大小合适的孔洞。这是本课的技术难点，需要重点讲解和示范。挖孔的方法有多种：使用美工刀挖孔适合较大的孔洞，操作时要将卡纸放在切割垫板上，刀尖沿着挖孔符号的内侧慢慢划刻，多次划刻直至切透；使用打孔器挖孔适合圆孔，操作简单快捷；使用剪刀尖部挖孔适合小孔。教师强调挖孔的安全注意事项：使用美工刀时，手要握在刀柄上，刀刃朝向远离身体的方向，用力要均匀，不可用力过猛；挖孔完成后及时盖上刀帽或收回刀片。（3）折叠：在标记有折叠线的位置进行折叠。注意事项：折叠前先用划痕针或圆珠笔在折叠线上划出痕迹，使折叠更准确、更整齐；折叠时要沿着一个方向一次完成，避免来回折叠导致纸张破损。（4）粘贴：按照组装顺序，将各部件用双面胶或胶水粘贴在一起。注意事项：粘贴前先进行干装配（不涂胶水试拼装），确认位置正确后再涂胶；胶水用量要适中，不宜过多，以免溢出弄脏作品或粘连其他部件；粘贴后要用手按压片刻，确保粘贴牢固。（5）组装：将连杆下端的半圆折叠后，依次穿过上下拉杆上的孔洞。这是组装的关键环节，需要仔细操作。注意事项：穿连杆时要保持方向正确，半圆部分要从孔洞的同一侧穿入；穿入后要检查连杆是否能够自由活动，不能有卡滞现象。（6）展平：将穿过后折起的半圆展平复原，卡住下拉杆，使连杆固定在正确位置。注意事项：展平时要缓慢均匀，不可用力过猛；展平后检查连杆与拉杆的连接是否牢固，能否正常传递运动。安全操作强调：教师在讲解过程中反复强调安全注意事项。剪刀要正确握持，不用时放在安全位置；美工刀必须在教师指导和监督下使用，切割时一定要使用垫板；胶水等粘合剂要避免接触口眼。让学生齐读安全口诀：“剪刀美工刀，用时握得牢；不用放原位，安全最重要。”

【设计意图】将制作步骤分解为六个清晰的操作环节，降低了学习的难度，便于学生按部就班地掌握。每一步都讲解操作要点和注意事项，并通过示范演示强化学生的直观印象。安全教育的反复强调，有助于学生养成良好的安全操作习惯。（四）新授环节三——学生自主制作，教师巡视指导（约6分钟）【基础】学生开始动手制作连杆玩具。教师提出制作要求：按照六个步骤逐步完成；注意安全操作；遇到困难时先自己思考解决方案，确实无法解决时向老师或同学求助；保持桌面整洁，工具和材料分类摆放。教师巡视指导，重点关注以下几个方面：安全操作是否规范，特别是美工刀和剪刀的使用；挖孔的位置和大小是否准确；折叠和粘贴的质量；学生在制作过程中遇到的共性问题。对于普遍存在的困难，教师可以暂停全班活动，进行集中讲解和示范。对于学有余力的学生，教师可以提出更高的要求，如思考如何优化连杆的位置以获得更好的运动效果，或者在完成基本制作后对玩具进行创意装饰。【设计意图】给予学生充分的自主操作时间，让学生在实践中巩固所学技能。教师的巡视指导能够及时发现和解决问题，确保每个学生都能获得有效的学习支持。差异化指导的体现，有助于满足不同层次学生的学习需求。（五）小结与作业布置（约2分钟）教师简要回顾本节课的学习内容：认识了连杆机构的概念和组成，分析了连杆玩具的结构，学习了六个制作步骤。请学生分享制作过程中的收获和体会。教师布置课后任务：未完成制作的同学利用课余时间继续完成；已经完成制作的同学可以尝试改进玩具的运动效果；每人思考一个问题——为什么连杆连接在不同的位置，运动效果会不一样？【设计意图】通过小结帮助学生梳理知识脉络，强化学习效果。课后任务的布置为第二课时的探究活动做好铺垫。第二课时：巧手组装——连杆玩具制作完善与原理探究（一）导入与回顾（约5分钟）教师请几位学生展示自己在上节课完成的作品，演示操作效果。引导学生观察不同的作品在运动效果上有什么差异，提问：“为什么有的玩具翅膀扇动幅度大，有的幅度小？为什么有的玩具运动流畅，有的运动卡顿？”激发学生探究连杆机构运动规律的欲望。教师出示自制连杆学具模型，演示不同连接位置对运动效果的影响，引出本节课的学习重点：连杆的位置与运动规律。【设计意图】通过作品展示和效果对比，激发学生的探究兴趣，自然引出本节课的核心探究问题。（二）探究活动一——连杆位置与运动效果的关系（约12分钟）【重要】【高频考点】【难点】1.探究实验设计：教师将学生分成若干小组，每组发放一个简易连杆机构学具模型（如纸鸽教具或连杆运动演示板）。每个学具模型上有多个不同位置的连接孔。教师提出探究任务：改变连杆的连接位置，观察运动效果的变化，记录自己的发现。分组探究：学生以小组为单位进行探究实验。具体操作步骤：（1）将连杆连接在靠近主动件固定端的孔位上，推动拉杆，观察从动件的运动幅度和运动轨迹；（2）将连杆连接在远离主动件固定端的孔位上，再次推动拉杆，观察运动效果的变化；（3）将连杆连接在其他不同位置的孔位上，分别进行测试和记录。

教师提供记录表格，引导学生从“运动幅度”“运动顺畅度”“力量感受”等维度进行观察和记录。学生可以通过画图、填表等方式记录探究结果。交流与发现：各小组派代表分享本组的探究发现。教师引导学生归纳总结规律：（1）连杆连接点离主动件固定端越近，从动件的运动幅度越小，但推动起来感觉越省力；（2）连杆连接点离主动件固定端越远，从动件的运动幅度越大，但推动起来感觉越费力；（3）连杆连接点位置不当可能导致运动卡滞或无法运动。

原理讲解：教师结合探究结果，讲解连杆机构的运动规律背后的科学原理——杠杆原理的延伸应用。连杆机构可以看作是一个变形的杠杆系统，支点、力点和作用点的相对位置决定了运动效果和力的传递效率。当连杆连接点靠近固定端时，相当于力臂短、阻力臂长，所以省力但运动幅度小；当连接点远离固定端时，相当于力臂长、阻力臂短，所以费力但运动幅度大。

教师强调：理解这个规律，不仅有助于做好连杆玩具，更能够帮助学生在今后遇到类似技术问题时进行合理的设计和优化。【思维方法】在探究活动中，教师引导学生运用“假设—实验—验证”的科学探究方法。先根据已有知识做出假设，再通过实验收集数据，最后根据实验结果验证或修正假设。这一过程培养了学生的科学探究能力和批判性思维。【设计意图】通过小组探究活动，让学生在实践中发现规律、总结规律，变被动接受为主动发现。实验探究的过程既加深了对连杆原理的理解，又培养了学生的合作能力和探究精神。（三）探究活动二——连杆玩具的调试与优化（约8分钟）【基础】1.检查与诊断：学生检查自己制作的连杆玩具，找出运动不畅或无法运动的原因。常见问题及解决方案：（1）孔洞位置不准——连杆穿不过去或卡滞。解决方案：用工具适当扩大孔洞，或重新制作有问题的部件。（2）孔洞大小不合适——孔太小连杆穿不过，孔太大连杆松动影响运动。解决方案：孔太小则适当扩孔，孔太大则用胶带或纸条加厚连杆以增加摩擦力。（3）折叠不到位——折叠线角度不准，影响运动路径。解决方案：重新折叠，确保折叠线与设计一致。（4）粘贴不牢固——粘贴处开裂或松动。解决方案：补充胶水，重新粘贴并用手指按压固定。（5）连杆方向装反——连杆半圆的方向错误，无法卡住拉杆。解决方案：拆下后重新安装。调试与优化：学生根据探究活动中发现的规律，调整连杆的连接位置，使玩具的运动效果达到最佳。教师指导学生进行以下调试：先尝试将连杆连接在不同位置，比较运动效果；选择运动效果最佳的位置进行固定；如果运动仍然不够理想，可以尝试调整其他部件的安装位置或角度。

创意改进：教师鼓励学生在完成基本制作的基础上进行创意改进。例如：给玩具添加更多装饰，使其更美观；增加连杆的级数，实现更复杂的运动（如两个翅膀同时扇动、四肢同时运动等）；改变玩具的主题，制作属于自己的独特作品。

教师展示一些创意连杆玩具的图片或视频，如能够同时扇动两个翅膀的蝴蝶玩具、能够摆动手臂的机器人玩具、能够张嘴闭口的小动物玩具等，激发学生的创作灵感。【设计意图】调试与优化环节是劳动技术教育的核心环节，通过解决实际问题，学生能够深化对连杆原理的理解，培养问题解决能力和精益求精的品质。创意改进环节则是对学生创新能力的培养和鼓励。（四）作品展示与评价（约10分钟）【重要】1.小组内互评：学生在小组内展示自己的作品，根据评价表进行互评。评价维度包括：（1）结构完整性——所有部件是否齐全、安装是否正确；（2）运动效果——推动拉杆时，运动部件能否灵活运动，运动幅度是否达到预期；（3）制作工艺——剪切是否整齐、挖孔是否准确、粘贴是否牢固、整体是否美观；（4）创意设计——是否有独特的装饰或改进。评价表采用星级评价方式，每项最高5星。学生根据互评结果，认真倾听同伴提出的改进建议，记录下来作为今后改进的参考。优秀作品展示：每组推选1-2件优秀作品在全班进行展示。展示的同学需要介绍自己作品的创意和制作过程，演示运动效果，分享在制作过程中遇到的困难及解决方法。其他同学认真倾听，教师适时点评和鼓励。

教师总评：教师对全班学生的整体表现进行总结评价，肯定学生在安全操作、技能掌握、合作探究等方面的突出表现，指出需要改进的方向。评选出“巧手小工匠奖”“创意设计奖”“最佳合作奖”“进步显著奖”等奖项，给予学生积极的肯定和鼓励。

【核心素养】作品展示与评价环节体现了“教学评一致性”的理念。评价标准事先向学生明确，学生自始至终知道评价的方向和要求。通过自评、互评和师评的多元评价方式，学生能够全面认识自己的优点和不足，促进劳动素养的持续提升。【设计意图】展示与评价环节是劳动课的重要组成部分，通过展示成果，学生获得成就感和自信心；通过评价交流，学生学会欣赏他人、反思自我，促进了劳动品质的养成。（五）拓展延伸与小结（约5分钟）【拓展延伸】【跨学科链接】1.生活中的连杆机构再发现：教师总结连杆机构在生活中的广泛应用，引导学生做生活的有心人，继续发现身边的连杆机构。拓展介绍连杆机构在更高层次的应用：曲柄连杆机构是内燃机、蒸汽机等动力机械的核心结构，它将活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，驱动汽车、轮船等交通工具运行。这一原理同样广泛应用于自动化生产线、机器人等领域。教师展示曲柄连杆机构的动态动画，让学生感受这一伟大发明的精妙之处。跨学科链接——科学与技术：连杆机构的原理涉及物理学中的力学知识，是STEM教育的典型范例。教师可以简要介绍STEM教育理念（科学、技术、工程、数学的融合），鼓励学生将今天学到的知识运用到更多领域中。例如，可以尝试用积木搭建一个利用连杆机构工作的机械装置，或者尝试改进生活中的某个物品，使其运用连杆机构后功能更完善。

环保与创新：教师引导学生思考：今天我们使用的材料是卡纸，如果使用其他材料（如塑料片、木板等），效果会有什么不同？鼓励学生利用废旧材料（如纸盒、塑料瓶等）制作连杆玩具，践行绿色环保理念。

课堂小结：教师带领学生回顾两课时的学习内容。学生自主总结学习收获：认识了连杆机构及其工作原理；学会了制作连杆玩具的基本技能；掌握了调试和优化运动效果的方法；体验了劳动创造带来的快乐。

教师升华主题：“今天，每一位同学都成为了一名小小机械工程师，用智慧和双手让卡纸‘活’了起来。这就是劳动的魅力——它能够将我们的想法变成现实，能够创造出有价值的东西。希望大家在今后的学习和生活中，继续保持这份探索的热情和创造的勇气，用劳动创造更加美好的未来。”【设计意图】拓展延伸环节将课堂学习引向更广阔的领域，既体现了学科融合的理念，又培养了学生的创新意识和环保意识。小结升华引导学生从技术学习走向价值体认，落实了立德树人的根本任务。（六）作业布置完成连杆玩具的最终调试和完善，让玩具的运动效果达到最佳。

在家中寻找一个运用连杆机构的物品（如雨伞、折叠椅、升降衣架等），观察其结构，尝试用简单的语言向家人介绍连杆机构是如何工作的。

鼓励学有余力的同学尝试用废旧材料制作一个创意连杆玩具，下节课带来分享。

八、板书设计主板书连杆玩具的设计师——连杆机构原理探究与创意实践一、认识连杆机构概念：传递运动和力的构件

组成：固定机架+主动件+连杆+从动件

作用：力的传递、运动的转换

二、制作六步骤剪切→挖孔→折叠→粘贴→组装→展平三、连杆位置与运动