小学六年级综合实践活动《探秘与制作不倒翁》教案

小学六年级综合实践活动《探秘与制作不倒翁》教案

一、教学内容分析

从《中小学综合实践活动课程指导纲要》审视，本课属于“设计与制作”活动领域，是培养学生技术意识、工程思维和动手实践能力的典型载体。其知识技能图谱以“重心与稳定性”这一核心物理概念为枢纽，向上联结力与运动、结构与功能等科学概念，向下具体化为“降低重心、增大底面积”的工程应用原则，并延伸至美术造型与材料选择，构成一个微型的STEAM知识链。过程方法路径上，本课强调“像工程师一样思考与工作”，引导学生经历“观察现象→提出问题→猜想假设→设计制作→测试优化”的完整探究循环，将实证意识与迭代思维内化于实践。其素养价值渗透于多个维度：在科学精神上，培养基于证据的理性探索；在技术工程上，体验“设计满足需求”的创新过程；在审美创造上，鼓励个性化的艺术表达；在合作学习上，锻炼沟通与协作能力，从而实现“做中学、学中思、思中创”的综合育人目标。

针对六年级学情，学生已具备一定的观察、动手和小组合作能力，对生活中的平衡现象（如陀螺、天平）有感性经验，但多数未从“重心”角度进行理性分析。潜在障碍在于将“下重上轻”的模糊经验，精准转化为“降低重心位置”的科学认知，并在制作中实现重心与支点的精确匹配。为动态把握学情，教学将嵌入多节点形成性评价：导入环节通过提问探查前概念；探究环节通过任务单观察猜想与实证的匹配度；制作环节通过巡回指导评估技术难点。基于诊断，教学调适策略包括：为概念理解困难的学生提供“重心可视化”模拟动画或类比实验（如找尺子的平衡点）；为制作技能生疏的学生提供“半成品”材料包或分步骤视频指导；为学有余力的学生则挑战“异形不倒翁”或“双体不倒翁”的设计，实现差异化支持。

二、教学目标

知识目标方面，学生能阐释不倒翁保持平衡的核心科学原理是“重心低于支点”，并能准确辨析“重心位置”与“底面积大小”对物体稳定性的不同影响；能概述从设计草图到成品测试的简易制作流程及其关键环节。

能力目标上，学生能够小组协作，完成一份包含原理分析、材料选择、结构设计与测试方案的项目计划书；能够安全、规范地使用热熔胶枪、剪刀等工具，独立完成一个重心调节精准、站立稳定的创意不倒翁作品，并能依据测试结果进行至少一次有效优化。

情感态度与价值观层面，引导学生在反复试验与改进中，养成耐心、细致、精益求精的工匠态度；在小组讨论与作品互评中，学会欣赏他人创意，包容不同设计，并积极承担自己在团队中的责任。

科学思维目标聚焦于模型建构与实证思维的发展。学生能将复杂的平衡现象，简化为“重心、支点、重力作用线”的物理模型进行分析；能基于观察提出“如何更稳定”的探究问题，并设计对比实验（如填充物位置高低对比）来验证自己的猜想，从而强化“猜想需实证”的科学理性。

评价与元认知目标强调引导学生依据“稳定性、美观性、创意性”三维量规，对自身及同伴作品进行结构化评价；并能在小结环节，反思自己在“计划-执行-检查-调整”这一制作流程中的得失，初步形成对项目化学习过程的元认知监控。

三、教学重点与难点

教学重点确定为“通过设计与制作活动，理解并应用‘降低重心以增加稳定性’的科学原理”。其确立依据源于课程标准的“大概念”导向——稳定性是技术与工程领域的核心概念之一，对理解各类结构设计（从建筑到交通工具）具有奠基作用。同时，该原理是连接科学认知与实践应用的枢纽，贯穿于从原理探究到作品优化的全过程，是本节课知识建构与能力生成的关键支点。

教学难点在于“精准定位并调整作品的重心，实现理想的不倒效果”。难点成因在于其高度的综合性与隐蔽性：首先，它要求学生将抽象的原理转化为具体的操作（如配重物的精确粘贴位置），认知跨度大；其次，重心是一个看不见的点，学生需通过试错反复感知与调整，过程具有不确定性；最后，它受材料选择、造型设计、粘合工艺等多因素影响，需要系统性思维。预设突破方向是提供可视化、可操作的“脚手架”，如“悬挂法找重心”的演示、提供不同规格的配重物供选择、制定“先测试后固定”的分步操作指南。

四、教学准备清单

1.教师准备

1.1媒体与教具：多媒体课件（含不倒翁各种应用视频、重心原理动画）；演示用不倒翁（标准型、失败案例型）；重心探究实验包（蛋形壳体、橡皮泥、标尺）每组一份。

1.2材料与工具：制作材料包（空蛋壳/半球形塑料壳、各色超轻黏土、不同配重如螺母、橡皮泥、装饰用彩纸、毛根等）；工具（安全型热熔胶枪及胶棒、剪刀、双面胶）；护目镜、工作垫。

1.3学习资料：项目学习任务单（含原理探究记录表、设计草图区、测试优化记录表）；作品评价量规表。

2.学生准备

2.1知识准备：观察生活中具有稳定结构的物体；简单了解重心概念。

2.2物品准备：携带创意装饰小物（可选）；穿适合动手操作的服装。

3.环境布置

3.1空间布局：教室调整为小组合作模式，4-6人一组，中央预留作品测试展示区。

3.2板书规划：左侧预留核心原理区（重心、支点、稳定性），右侧为设计制作流程区（观察→设计→制作→测试→优化），中部为生成性问题与优秀方案展示区。

五、教学过程

第一、导入环节

1.情境创设与现象激趣：教师出示一个普通鸡蛋和一个“不倒翁”鸡蛋，同时放在斜坡上。普通鸡蛋滚落，而不倒翁鸡蛋摇晃后稳稳站立。“同学们，看，同样的鸡蛋壳，为什么命运如此不同？这个小小‘不倒翁’身上，藏着怎样的平衡魔法？”（现场感口语）通过对比强烈的直观现象，瞬间抓住学生注意力，制造认知冲突。

1.1问题提出与目标聚焦：引导学生触摸、轻轻推倒不倒翁，感受其特性。“大家推它时什么感觉？它总是要回到原来的位置，这说明了它具有很强的什么性质？（稳定性）”。进而提出本节课的核心驱动问题：“我们如何才能赋予一个普通的壳体这种‘百推不倒’的稳定性呢？”

1.2路径明晰与旧知唤醒：“今天，我们就化身小小工程师，一起来揭开不倒翁的平衡秘密，并亲手创造属于你自己的独一无二的不倒翁。我们的探索之路分三步走：先做侦探，探究平衡原理；再做设计师，规划制作方案；最后当工匠，动手实现创意。想想看，平时玩跷跷板时，怎样能让一方稳稳地压下来？（涉及重量分布）这和我们今天的秘密有关联哦。”

第二、新授环节

###任务一：侦探行动——揭秘不倒翁的平衡核心

1.教师活动：分发探究实验包（半个蛋壳、一块橡皮泥）。首先，不放入橡皮泥，让学生尝试让蛋壳独立站立在桌上。“能站稳吗？为什么？”引导学生感知空壳重心高、不稳。接着，指令学生将橡皮泥捏成小球，粘在蛋壳内部不同位置（顶部、中部、底部），分别测试稳定性。“请大家像科学家一样，认真记录：橡皮泥放在哪里时，蛋壳最容易站稳甚至推不倒？”（现场感口语）巡回指导，关注学生是否进行对比实验。随后，请成功的小组分享发现，并利用课件动画，动态演示“重心越低，重力作用线越容易通过支面，物体越稳定”的原理。总结关键：“秘密就在于，我们把重物（配重）牢牢地固定在壳体最底部，从而大大降低了整体的——重心！”

2.学生活动：以小组为单位进行预测与实验操作。他们将橡皮泥粘在不同位置，用手轻推蛋壳，观察并比较其稳定性的差异。记录实验现象，并尝试用语言描述规律。小组讨论，初步归纳出“下面重、上面轻更容易站稳”的结论。观看动画，将感性经验与“重心”、“稳定性”等科学术语建立联系。

3.即时评价标准：1.实验规范性：能否有控制变量地进行对比测试（只改变橡皮泥位置）？2.观察与记录：是否细致记录了不同位置对应的稳定性差异？3.归纳与表达：能否基于实验现象，用清晰的语言表述初步发现？

4.形成知识、思维、方法清单：

★核心概念1：重心与稳定性。物体重心越低，其稳定性往往越好。对于不倒翁，其不倒的关键是重心低于球形壳体的几何中心（支点所在球心）。（教学提示：用动画将抽象的“重心低于支点”可视化，是突破难点的关键。）

★学科方法1：对比实验。通过有意识地改变一个条件（配重位置），同时控制其他条件不变，来探究该条件对结果（稳定性）的影响。这是科学研究的基本方法。

▲应用关联：这一原理广泛应用于生活，如塔式起重机厚重的基座、赛车的低底盘设计，都是为了降低重心，提高稳定性。“大家看，科学原理就是这样无处不在！”

###任务二：蓝图绘制——设计我的创意不倒翁

1.教师活动：展示多种创意不倒翁图片（动物、人物、卡通形象等）。“原理我们掌握了，现在轮到你们发挥创造力了！你想做一个什么样的不倒翁？它有什么有趣的故事？”（现场感口语）分发《项目学习任务单》，引导学生完成设计部分。搭建“脚手架”：1.明确设计四要素：形象主题、结构规划（配重如何隐藏或结合）、材料选择、装饰方案。2.提示关键：“你的配重打算用什么？放在哪个精确位置？怎么固定牢靠？”3.鼓励跨学科整合：“可以给你的不倒翁起个名字，设想它摇晃时像在做什么动作，让科技与艺术结合！”

2.学生活动：激发创意，构思不倒翁的主题与外观。在任务单上绘制设计草图，标注关键结构（特别是配重的位置与固定方式）。小组成员间交流想法，相互启发，完善设计。思考并列出所需的主要材料和装饰方法。

3.即时评价标准：1.设计合理性：设计是否考虑了重心稳定这一核心要求？配重方案是否可行？2.创意与个性：设计是否具有独特的创意和审美趣味？3.计划周详度：材料清单与步骤规划是否清晰、完备？

4.形成知识、思维、方法清单：

★工程流程1：设计先行。制作任何物品前，进行周密的设计规划是保证成功的关键步骤。设计需兼顾功能实现（稳定性）与形式美观。

★核心概念2：配重与固定。配重物的选择（质量、大小）和精准、牢固的固定，是决定制作成败的技术关键。（教学提示：提醒学生优先选择密度大的小物品作配重，如小螺母，便于隐藏。）

▲思维方法：功能与形态结合。引导思考如何将功能性的配重（如螺母）转化为设计的一部分（如人物的纽扣、动物的眼睛），实现“结构即装饰”。

###任务三：工匠时间——动手制作与重心调试

1.教师活动：强调安全规范，特别是热熔胶枪的使用方法（“先预热，后使用，用完立即归位，胶枪头千万不能用手碰！”）。宣布制作开始，并播放舒缓的背景音乐。教师巡回指导，提供差异化支持：对操作生疏的学生，进行工具使用的“一对一”辅导；对遇到稳定性问题的学生，引导其回顾原理，采用“悬挂法”帮助定位重心（用细绳悬挂壳体，重垂线下方即重心应在的位置）；鼓励学生进行“测试-调整”的迭代。“不要怕失败，第一次没成功，正是你发现问题和工程师思维成长的宝贵机会！”（现场感口语）

2.学生活动：根据设计草图，领取材料，开始制作。主要步骤包括：1.安全使用工具，将配重物牢固粘贴在壳体内部预定位置。2.进行初步稳定性测试（轻推）。3.根据测试结果调整（如增加配重、移动位置）。4.进行外部美化装饰。小组内互帮互助，解决技术难题。

3.即时评价标准：1.操作安全与规范：能否安全、正确地使用热熔胶枪等工具？2.技术问题解决：遇到不稳定的情况时，能否主动运用所学原理进行分析并尝试调整？3.专注与坚持：在制作和调试过程中是否表现出耐心和精益求精的态度？

4.形成知识、思维、方法清单：

★技术安全：安全规范是实践活动的生命线，必须严格遵守。

★工程思维：迭代优化。制作rarely一次成功，通过“制作→测试→发现问题→调整改进”的循环，逐步逼近最优方案，这是核心的工程实践思维。

★核心技能：精细调试。重心的微调往往决定最终效果，培养学生细致观察、耐心操作的品质。“有时候，成功就差那一点点胶泥的位置移动。”

###任务四：成果汇演——测试、展示与评价

1.教师活动：组织“不倒翁挑战赛”。邀请各组将作品放置在测试台（可设置轻微倾斜的板子），接受“推力测试”和“摇摆持久度测试”。“让我们来看看，哪位工程师的作品最‘坚毅’！”（现场感口语）引导学生使用《作品评价量规表》（维度：稳定性、创意性、工艺精美度）进行小组互评和自评。组织学生介绍设计亮点和调试过程中的故事。

2.学生活动：将作品置于测试区，参与挑战，观察比较不同作品的稳定性。依据量规表，认真观赏其他小组作品，并给出星级评价和一句真诚的“点赞”或“建议”。代表小组介绍作品，分享制作心得与克服困难的过程。

3.即时评价标准：1.评价客观性：能否依据量规标准，结合观察结果，给出有理有据的评价？2.表达与交流：介绍作品时能否清晰表达设计思路与制作过程？3.倾听与尊重：是否认真聆听他人分享，并给予积极回应？

4.形成知识、思维、方法清单：

★评价方法：基于量规的评价。学习使用结构化的评价工具，从多个维度对作品进行客观分析，超越简单的“好”与“不好”。

★核心素养：技术交流。能够向他人清晰阐述自己的技术方案、实施过程和成果特点，是重要的技术素养。

▲情感态度：欣赏与包容。懂得欣赏多元创意，从他人的设计和故事中获得启发，营造积极向上的学习共同体氛围。“每个作品都是独特的，都凝结了你们的智慧与汗水。”

第三、当堂巩固训练

1.基础层（全体必做）：根据本节课的探究，完成一道填空题：“不倒翁能始终站立不倒，是因为它的（重心）设计得比较（低），通常通过在底部固定（配重物）来实现。当它倾斜时，（重力）的作用线会使它绕（支点）转动，从而恢复到（平衡）位置。”此练习直接巩固核心原理。

2.综合层（多数学生挑战）：情境应用题：“一位同学想用乒乓球和橡皮泥制作一个不倒翁，但发现乒乓球太轻，即使加了橡皮泥也容易倒。你能运用今天所学，至少提出两种改进方案吗？”（提示：可考虑增加底座面积、改变壳体形状或使用更重壳体）。此任务促使学生在复杂情境中迁移应用知识。

3.挑战层（学有余力选做）：开放探究题：“如果请你设计一个‘双体不倒翁’（两个不倒翁连接在一起），它可能会有什么样的运动特点？画出你的设计草图，并简要说明。”此任务激发跨学科想象与创新设计。

反馈机制：基础层练习通过全班齐答或快速点名核对。综合层与挑战层问题，先给予小组短时讨论，再请不同方案的代表发言，教师归纳提升，并展示一些非常规的成功设计方案，拓宽学生思维。“哇，这个给乒乓球加个‘小裙子’（增大底面积）的想法真巧妙！”

第四、课堂小结

1.知识整合：教师引导，师生共同完善板书，形成以“重心与稳定性”为核心，辐射“原理探究、工程设计、制作调试、评价优化”的结构化知识网络。请学生用一句话总结最大收获。

2.方法提炼：“回顾今天，我们像科学家一样探究，像工程师一样制作。最重要的不是做出了一个不倒翁，而是我们经历了（指板书）‘观察提问→实验探究→设计规划→动手制作→测试优化→交流评价’这一完整的学习过程。这个过程本身，就是一把能打开很多问题大门的金钥匙。”（现场感口语）

3.作业布置与延伸：

必做作业：完善《项目学习任务单》，特别是“测试优化记录”和“我的反思”部分；为自己制作的不倒翁创作一段简短的“人物小传”或情景故事。

选做作业（二选一）：1.家庭实验：寻找家中3种不同形状的物体（如瓶子、玩偶），尝试让它们以最稳定的方式站立，并思考原因。2.创意延伸：利用废旧材料，为你的不倒翁设计一个有趣的场景或舞台。

“下节课，我们将举办一个微型‘不倒翁主题博览会’，期待大家更精彩的故事和展示！”

六、作业设计

基础性作业：

1.整理并完成课堂上的《项目学习任务单》，确保原理探究记录、设计草图、优化记录完整。

2.围绕自己制作的不倒翁，写一段100-150字的创意说明，介绍其名称、设计灵感和特点。

拓展性作业（二选一）：

1.生活观察员：拍摄一张生活中运用“降低重心增加稳定性”原理的实物照片（如台灯、花瓶、公共雕塑等），并附上简要原理分析。

2.稳定性测试员：选择两种不同形状的容器（如细高瓶、矮胖罐），放入等量重物，测试并记录哪个更不容易被推倒，尝试用本节课知识解释。

探究性/创造性作业（学有余力选做）：

“不倒的传承”微项目：利用本课掌握的原理与方法，指导一位低年级的弟弟妹妹或家人，共同完成一个简易不倒翁的制作。用照片或视频记录指导与制作过程，并撰写一份简短的“教学心得”，反思如何将复杂原理讲得通俗易懂。

七、本节知识清单、考点及拓展

★1.重心：物体各部分所受重力的等效作用点。对于质地均匀、形状规则的物体，重心在几何中心。教学提示：强调重心是一个“点”，不一定在物体上（如圆环）。

★2.稳定性：物体保持原有平衡状态的能力。稳定性与跌倒的难度相关。考点：常通过生活实例判断哪种方式更稳定。

★3.重心与稳定性的关系：一般而言，重心越低，底面积越大，支撑面内重心垂线越接近中心，物体稳定性越好。核心原理，必须理解并会应用解释。

★4.不倒翁的原理：通过底部固定配重，使其整体重心低于球壳的球心（支点所在位置）。倾斜时，重力产生使其恢复原位的力矩。关键：理解“重心低于支点”是核心。

★5.支点（对于不倒翁）：不倒翁与接触面的切点，但由于壳体为球形，受力倾倒时，支点动态变化，其旋转中心可视为球心。认知难点，可通过动画演示理解。

▲6.配重：为降低重心而附加的重物。选择要求：密度大、体积小、易于固定。实践要点：如小螺母、硬币、足量橡皮泥。

★7.对比实验：控制其他条件不变，只改变一个待研究条件，观察其对结果的影响。科学方法核心，如本课改变橡皮泥位置测试稳定性。

★8.工程设计流程：明确问题→方案设计→制作原型→测试评估→优化改进。工程思维主线，本课是微型化的完整体验。

▲9.迭代优化：基于测试结果不断进行修改和完善的过程。重要工程理念，鼓励学生正视并利用“失败”。

★10.结构强度与连接：确保配重与壳体连接牢固（如使用热熔胶充分粘合），是保证功能实现的技术基础。安全与质量意识。

▲11.功能与形态设计：优秀的设计往往能将功能部件（如配重）巧妙地融入外观造型，实现技术与艺术的统一。工业设计启蒙。

★12.基于量规的评价：从稳定性（功能）、创意性（设计）、工艺性（制作）等多维度进行系统评价，超越主观喜好。发展批判性思维与客观评价能力。

八、教学反思

本课教学预设以“探究-设计-制作-迭代”为主线，力图深度融合科学、技术、工程与艺术。从假设的课堂实况回溯，教学目标基本达成。学生在原理探究环节表现出高涨的好奇心，通过亲手改变橡皮泥位置感知重心对稳定的影响，实现了感性认识到理性认知的飞跃，这从他们能准确用“重心低”解释现象可见一斑。能力目标上，绝大多数小组能协作完成从设计到成品的全过程，尽管作品稳定性参差不齐，但都经历了有意义的“测试-调整”迭代，工程思维得以萌芽。

（一）各环节有效性评估：1.导入环节的对比实验开门见山，成功制造认知冲突，驱动性强。2.探究任务是概念的“锚点”，但部分小组在对比实验的变量控制上不够严谨，需在巡视中更强调“每次只变一个条件”。3.设计任务释放了学生创意，但少数学生过于追求外观而忽略结构合理性，下次可增加“设计可行性”小组互审环节。4.制作与调试是难点集中区，预设的差异化支持策略（如“悬挂法”指导）有效帮助了部分困难学生，但热熔胶枪的使用效率与安全问题仍需更严密的组织管理，考虑增设“安全员”角色。5.展示评价环节氛围热烈，量规表引导学生关注多维度，但互评深度可进一步加强，如增加“提出一条具体改进建议”的要求。

（二）对不同层次学生的剖析：动手能力强、思维活跃的学生是课堂的“引擎”，他们快速完成基础